光学全息扫描系统中的自聚焦技术研究

摘要

光学全息技术是一种新型的物体图像识别技术，它可以记录物体的三维信息。随着数字设备和技术的快速发展，光学全息技术逐步发展成为数字化的光学全息技术，即数字全息技术。光学全息扫描（OSH）是数字全息技术的一种重要形式，它可以利用现代的数字信号设备，把物体的三维图像以数字信号的形式记录到计算机里，并通过二维扫描将三维图像变为二维全息图。
　　光学全息扫描作为光学全息技术的一个重要方向，它具有实时性、高分辨率的特点，因而成为了国内外一个热门的研究课题。光学全息扫描在显微、全息加密、全息遥感等领域有着广泛的应用。本文主要基于光学全息扫描的记录、重建以及离焦噪声抑制重建的原理，着重研究自聚焦算法，并分析各种自聚焦算法的优势与缺点，提出自己的方案并进行实验验证。
　　本文将着重从理论分析、计算机仿真和实验验证等方面，研究光学全息扫描自聚焦算法，具体从以下几个方面进行探讨：
　　(1)通过光学传递函数、菲涅尔衍射定理等重要理论，分析出光学全息扫描记录和重建的数学模型，指出传统的重建方法存在的离焦噪声问题，研究抑制离焦噪声的方法，提出基于随机相位的重建算法及其改进算法。这些算法可以有效地抑制离焦噪声，提高重建图像的信噪比；用Matlab编写光学全息扫描程序，实现光学全息扫描的记录、重建、离焦噪声抑制重建的仿真。
　　(2)介绍Wigner函数和Hough变换的基本原理，分析基于Wigner函数的自聚焦算法的优缺点，并提出使用Hough变换计算出自聚焦结果；通过Matlab程序对Wigner-Hough自聚焦算法进行仿真。
　　(3)介绍Roberts、Sobel和小波变换等边缘提取算子基本原理，提出基于小波变换—连通域的自聚焦算法，分析和比较Sobel、Roberts等算子的边缘提取效果以及各种边缘提取自聚焦的评价函数，其结果表明小波变换—连通域算法在提取对焦图像边缘、抑制离焦噪声方面有较好的效果。