基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术

摘要

数字全息技术通过CCD等光学器件记录全息图，然后通过计算机模拟光学衍射成像，并计算出人们所需的物体的位相等全部信息。它是一种新型成像和微型生物形貌测量的技术，实现了数字全息全程操作的数字化和快捷化。由于数字全息记录了包含物体表面三维信息的位相信息,通过对数字再现像的位相提取与计算，从而可以得到三维物体的形貌信息。因此，数字全息技术术在位相重构过程中，对位相重构技术进行研究并优化是高精度、准实时位相再现的一个重要环节。 本论文在数字全息理论的基础上，对希尔伯特变换算法进行了研究，并给出了具体的物体的位相重构的方法，进而进行了计算机模拟，验证了希尔伯特变换重构算法的可行性，最后将该方法应用到了实验中进行验证，主要的内容为: 1.对数字全息技术中从记录到最后位相信息的获取进行了分析，介绍了目前数字全息中一些重构算法的优点和问题所在，并介绍了希尔伯特变换的定义和性质。 2.为了提高数字全息重构算法的实时性和重建精度，提出了一种基于希尔伯特变换算法的数字全息位相重构技术。主要研究了希尔伯特变换的特点，并提出了在数字全息位相重构中的具体实现方法，随后将该方法进行计算机模拟和实验验证。为了体现希尔伯特变换重构算法比常规傅里叶变换法的优越，本文将这两种方法所得到的模拟的位相信息和实验结果得出的位相信息进行对比并分析说明，获得了标准偏差的对比数据，结果表明该方法比常规傅里叶变换法重构精度要高，这一结果对提高位相重构的精度非常有意义。 3.将希尔伯特变换重构算法对海金沙进行位相测量，通过对海金沙位相测量的实验研究，进而验证了本文提出的希尔伯特变换算法的高精度和实时性价值所在。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 数字全息术概述

1．2 数字全息术的特点

1．3 数字全息技术的国内外研究现状

1．4 数字全息技术主要研究方向

1．5 本论文的研究目的及主要内容

第2章 数字全息成像理论

2．1 数字全息技术的记录与重构

2．1．1 数字全息图的记录

2．1．2 数字全息图的重构

2．2 数字全息重构算法

2．2．1 菲涅耳变换法

2．2．2 角谱法

2．2．3 卷积法

2．3 数字全息的位相信息获取

2．3．1 位相补偿算法

2．3．2 位相解包裹算法

2．4 本章小结

第3章 预放大数字全息技术和像面数字全息技术

3．1 预放大数字全息技术

3．1．1 预放大数字全息分析

3．1．2 预防大数字全息技术分辨率参数分析

3．2 像面数字全息技术

3．2．1 像面数字全息分析

3．2．2 像面数字全息技术分辨率参数分析

3．3 像面数字全息技术与预防大数字全息技术对比分析

3．4 本章小结

第4章 希尔伯特变换的数字全息位相重构技术研究

4．1 希尔伯特变换位相重构技术

4．1．1 希尔伯特变换定义及性质

4．1．2 希尔伯特变换重构算法分析

4．1．2 计算机模拟

4．1．3 实验验证

4．2 希尔伯特变换重构算法对生物细胞的形貌测量

4．3 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果