数字全息面形测量中的相位解包裹技术研究

摘要

数字全息技术用于物体表面三维形貌测量具有测量简便、快捷、无接触、高分辨率的特点，有着广阔的应用前景。数字全息术通过干涉获得与物体表面高度成比例的相位信息，然而全息图再现像中包含的相位信息是包裹相位，因此必须进行相位解包裹处理恢复真实的相位分布，以得到物体表面的真实三维形貌特征。 本文主要围绕二维相位解包裹算法进行了研究，系统分析了现有主要算法的特点，对基于离散余弦变换的无加权最小二乘相位解包裹算法进行了理论分析和实验研究。主要工作如下： 1、详细分析了相位解包裹算法的原理和数学模型，对二维相位解包裹所要解决的问题进行了分析。 2、对分支切割算法和最小二乘算法进行了系统的分析；分别用这两种算法进行了相位解包裹处理，在对实验结果比较和分析的基础上，说明了两种算法的特点和各自所适合解决的问题。 3、分析了基于离散余弦变换的无加权最小二乘相位解包裹算法，研究了结合图像滤波和后处理过程的最小二乘算法。 4、在理论分析的基础上，采用了改进的DCT最小二乘算法对全息图再现像的相位像进行了解包裹处理，对算法进行了实验研究，用解包裹相位质量的评价方法对实验结果进行了分析。

目录

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第一章绪论

1.1本课题研究的背景

1.2相位解包裹算法介绍

1.2.1最小范数法

1.2.2路径跟踪算法

1.2.3其他算法

1.3本文的研究目的与主要内容

第二章相位解包裹算法的原理与数学模型

2.1相位解包裹算法的原理

2.2相位解包裹的过程

2.3相位解包裹的数学模型

2.3.1一维相位解包裹的数学模型

2.3.2二维相位解包裹的数学模型

2.4行列逐点算法

第三章分支切割算法和最小二乘算法

3.1路径跟踪算法

3.1.1分支切割算法的过程

3.1.2分支切割算法的相位解包裹

3.1.3分支切割算法的分析

3.2最小范数法

3.2.1最小二乘算法的过程

3.2.2最小二乘算法的相位解包裹

3.2.3最小二乘算法的分析

3.3两种算法的比较

第四章基于离散余弦变换最小二乘相位解包裹方法的实现

4.1基于离散余弦变换最小二乘相位解包裹方法

4.2基于DCT相位解包裹实验

4.2.1实验光路系统

4.2.2实验结果的处理与相位信息的提取

4.3基于DCT最小二乘法的相位解包裹处理

4.3.1图像的滤波

4.3.2基于DCT最小二乘算法的处理结果

4.3.3后处理过程

4.4实验结果的分析

第五章全文总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢