數(shù)字全息去噪和三維像重構(gòu)的研究.pdf

1、近年來，隨著計算機技術(shù)及外圍設(shè)備的進步，數(shù)字全息的研究應(yīng)用已全面展開，研究工作涉及的范圍非常廣泛，主要涵蓋了面形測量、重建算法、數(shù)字全息顯微鏡、再現(xiàn)像像質(zhì)改善等一系列領(lǐng)域。其中全息圖的重建算法是數(shù)字全息術(shù)的重要問題之一，但目前所提出的數(shù)值再現(xiàn)算法僅限于二維再現(xiàn)像的研究，并不能完全反映復雜物體的三維信息，失去了全息術(shù)本身所具有的最大優(yōu)勢。 本文主要研究數(shù)字全息三維再現(xiàn)像的重構(gòu)。 數(shù)字全息的各種噪音對三維再現(xiàn)像的重構(gòu)有非常大

2、的影響。噪音的存在不僅影響再現(xiàn)像的像質(zhì)，而且使得三維重構(gòu)像失真。減小甚至消除各種噪聲的影響是三維像重構(gòu)的關(guān)鍵所在。所以本文對于數(shù)字全息三維再現(xiàn)像重構(gòu)的研究工作分為兩步，第一步是對全息圖進行去噪處理來獲得高質(zhì)量的全息圖；第二步是用重構(gòu)算法得到全息圖的三維再現(xiàn)像。 本論文分為五章，主要內(nèi)容如下： 第一章，綜述了數(shù)字全息術(shù)的發(fā)展及實現(xiàn)過程，對數(shù)字全息術(shù)有一個總體的認識，然后分析了數(shù)字全息去噪及數(shù)字全息三維形貌測量的研究現(xiàn)狀。

3、 第二章，闡述了數(shù)字全息術(shù)的基本理論，重點介紹了無透鏡傅立葉變換數(shù)字全息術(shù)。 第三章，在分析激光散斑形成原因的基礎(chǔ)上，提出了兩種減小激光散斑的方法：再現(xiàn)像的強度疊加法和合成孔徑數(shù)字全息術(shù)。我們將兩種方法結(jié)合來獲得大尺寸高質(zhì)量的全息圖，不僅提高了再現(xiàn)像的分辨率，而且大大減小了激光散斑的影響，為本文下一步的研究奠定了基礎(chǔ)。 第四章，重點研究通過相位獲得數(shù)字全息三維再現(xiàn)像。本章在研究相位與物體表面坐標對應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，首

4、先通過菲涅耳衍射再現(xiàn)算法得到物體的相位，但是得到的相位是處于(-π，π]之間的包裹相位。為了獲得展開的連續(xù)相位，我們提出兩種方法，一種方法是傅立葉變換相位去包裹算法；另一種方法是雙波長數(shù)字全息輪廓術(shù)。前者抗噪性較好，計算速度快，但是對結(jié)構(gòu)復雜或表面梯度很大的物體失效；后者省去了相位去包裹過程，直接獲得真實的相位，但是要求有波長相近的激光器來獲得較大的等效波長，實驗要求比較高。 第五章，對全文工作的總結(jié)和展望。 本文的創(chuàng)新