数字全息成像技术应用研究

摘要

数字全息成像技术是一种结合了传统光学全息与现代电子技术的光信息处理技术，其记录与再现过程均实现数字化处理，可以适应当代对信息获取，处理与传输的需求。通过分析CCD或者CMOS采集的数字全息图像，可以较为便捷地获得物体的表面三维形貌分布，因此自此技术出现以来便受到众多研究人员的广泛关注。
　　近年来，国内外对此技术的研究较为活跃，数字全息成像技术的应用已经从形貌测量、干涉计量、像差补偿等传统领域延伸到活体生物细胞观测、三维物体成像等新兴领域。鉴于数字全息技术广泛的应用背景，本文对数字全息成像技术进行了系统的理论分析和实验研究。
　　本文首先对数字全息成像的基本特性进行了系统的理论与实验研究，分析了菲涅耳数字全息与傅里叶变换数字全息的数字再现、再现像分离条件、成像分辨率、景深与焦深等基本问题。在此基础之上，本文提出了一系列提高数字全息成像质量的方法，并介绍了我们在数字全息应用方面开展的工作。
　　本论文的主要研究工作包括以下几个方面：
　　（1）研究了离焦傅里叶变换数字全息系统重建图像分辨率控制方法；推导了不同条件下的离焦傅里叶变换数字全息成像理论模型及成像分辨率，通过实验证明控制傅里叶变换全息技术成像分辨率的可行性。
　　（2）提出DCT图像融合数字全息多平面成像的方法，以快速有效的同时获得多个平面的重建图像；采用二次扭曲相位因子（QDPF）实现任意平面数字全息成像法，分析QDPF各参数意义及选取规则，通过实验证明一次菲涅尔重建得到多个不同平面的再现图像的可行性。
　　（3）研究数字全息显微技术在微观物体形貌观测中的应用。采用同轴方式记录酵母菌细胞以及分辨率板的三维形貌，采用二值掩模抑制共轭噪声，引入自适应二次扭曲位相自动补偿离轴菲涅耳数字全息显微技术中的相位畸变以改善成像质量。
　　（4）以数字微镜器件（DMD）作为显示核心器件，研究以计算全息与数字全息技术为基础的裸眼三维成像技术。采用二元全息干涉法提高三维“现实世界物体”衍射效率。

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第一章 引言

1.1数字全息技术的产生与发展

1.2数字全息技术的应用现状

1.3本论文的研究内容

1.4本论文的创新点说明

参考文献：

第二章 数字全息成像的基本特性

2.1 光学全息原理简介

2.2 数字全息的成像原理与特性

2.3 本章小结

参考文献：

第三章 数字全息多平面成像技术

3.1基于DCT域图像融合的数字全息多平面成像技术

3.2基于非共轭二次扭曲位相的数字全息多平面成像技术

3.3基于二次扭曲相位因子的数字全息多平面成像技术

3.4本章小结

参考文献：

第四章 数字全息显微成像技术

4.1 像面数字全息显微技术的基本原理

4.2 同轴像面数字全息显微技术

4.3 离轴像面数字全息显微术相位畸变自动补偿

4.4 本章小结

参考文献：

第五章 数字全息三维成像技术

5.1 全息三维显示系统简介

5.2 基于计算全息的三维显示技术

5.3 基于数字全息的三维显示技术

5.4 本章小结

参考文献：

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

攻读博士学位期间取得的科研成果

致谢