基于数字全息技术的物体连续变形测量方法研究

摘要

随着计算机技术的快速发展和光电传感器件的不断改进，数字全息技术的研究与应用也越来越受到重视。数字全息干涉技术可以实现物体的三维图像识别、形貌测量和微形变测量。但是随着工业技术的发展与需求，物体大形变测量和连续形变的自动化测量成为了亟待解决的问题。利用差值数字全息法，结合光学全息干涉技术与计算机快速处理优势的数字全息技术，能够很好地实现这种测量。 本论文总结了光学全息技术和数字全息技术的基本原理、菲涅耳衍射理论和傅里叶变换理论；介绍了滤除数字全息再现的零级光及共轭像的方法；提出了用差值数字全息法处理二次曝光数字全息干涉技术记录结果、测量物体形变的新方法，并从理论上和实验上证明了方法的可行性与优越性；提出了基于数字全息技术测量物体连续变形的新方法。主要包括：(1)设计并搭建了实验光路。(2)获得了物体连续变形过程中典型中间状态的数字全息图。(3)利用差值数字全息法，得到了与相对变形有关的干涉条纹，并对干涉条纹提取和处理。(4)应用Matlab软件对干涉条纹分析、计算、处理和展现，获得了物体上代表性点的变形量。(5)在数值拟合的基础上，绘制出了物体形变量的3D图像。(6)通过叠加，实现了物体连续大形变的测量。(7)最后分析了误差产生的原因，并提出了减少误差的方法。 物体连续变形数字全息测量方法的建立，发挥了数字全息技术在全息记录与数字处理方面的便捷性与灵活性，克服了光学干涉测量方法单次测量范围极小的不足，并且可以实现动态实时测量，具有重要的技术突破与应用前景。

目录

1 绪论

1.1全息技术概述

1.2 数字全息技术概述

1.3光学全息与数字全息的比较

1.4全息干涉技术概述

1.5 论文的主要内容

2 全息技术的理论基础

2.1 标量衍射理论

2.2 光学全息技术的基本理论

2.3 数字全息技术的基本理论

2.4 数字全息相关问题讨论

2.5数字全息零级像和共轭像的消除

2.6 小结

3 全息干涉技术测量物体微小形变的方法

3.1 单曝光全息干涉原理

3.2 二次曝光法

3.3 连续曝光法原理

3.4 小结

4 差值数字全息法

4.1叠加数字全息法与差值数字全息法原理

4.2实验结果与分析

4.3 小结

5物体连续变形的数字全息测量方法

5.1 测量方法

5.2 数字全息的记录

5.3 数字全息的处理

5.4 误差分析

5.5 小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文