信息光學基于全息圖像技術與激光技術,以光學傳遞數(shù)學方程作為媒介,在圖像信息處理方面展現(xiàn)出了眾多優(yōu)勢,逐漸成為了光學研究的重要方向。隨著波前探測技術的提高,各類擺脫干涉方法的全息記錄方法實現(xiàn)了商業(yè)化產品。這為無鏡頭成像、單次采集層析成像等技術的實現(xiàn)成為可能。為使波前傳感器在上述領域實現(xiàn)應用,本文針對計算全息成像的基礎理論、算法、實驗進行了討論。文章首先對傳統(tǒng)全息和計算全息的發(fā)展背景進行了闡述,并且深入討論了計算全息的基礎理論——標量衍射理論在不同的條件限制下的表達,比如基爾霍夫衍射公式、瑞利-索末菲衍射公式、菲涅耳衍射公式及夫瑯禾費衍射公式等。在此基礎上,文章對菲涅耳衍射的三種不同算法進行了分析和討論。對每一種方法都進行了理論解釋以及模擬實驗,仔細對比了三種方法的適用條件及優(yōu)缺點,為計算全息成像的最優(yōu)化打下了基礎。通過對比,本文采用了菲涅耳衍射的單次傅里葉變化算法。為了能夠實現(xiàn)對波前采集數(shù)據(jù)的定量計算實現(xiàn)衍射追跡成像,文中對傳統(tǒng)算法理論進行了優(yōu)化,運用分段衍射計算方法解決了該算法無法調節(jié)衍射距離和欠采樣對計算結果影響劇烈的問題。該優(yōu)化方法對其他類似問題同樣有較好的借鑒價值。通過對算法的優(yōu)... 

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 傳統(tǒng)全息術
        1.1.1 全息術發(fā)展簡介
        1.1.2 全息術的類型及特點
        1.1.3 全息術的應用
    1.2 計算全息
        1.2.1 計算全息概述
        1.2.2 計算全息的分類
        1.2.3 計算全息的幾種物理解釋
    1.3 本論文的主要研究內容
第二章 標量衍射理論基礎
    2.1 引言
        2.1.1 歷史背景
        2.1.2 從矢量理論到標量理論
    2.2 平面屏幕衍射的基爾霍夫理論
        2.2.1 亥姆霍茲方程和格林定理
        2.2.2 亥姆霍茲與基爾霍夫的積分定理
        2.2.3 平面屏幕衍射的基爾霍夫理論
    2.3 平面屏幕衍射的瑞利-索末菲理論
    2.4 平面屏幕衍射的角譜理論
        2.4.1 角譜的物理含義
        2.4.2 角譜的傳播
    2.5 光學元件對光波的變化作用
    2.6 菲涅耳衍射
        2.6.1 菲涅耳衍射公式
        2.6.2 圓對稱菲涅耳衍射公式
        2.6.3 一維菲涅耳衍射公式
    2.7 夫瑯禾費衍射
        2.7.1 夫瑯禾費衍射公式
        2.7.2 圓孔的夫瑯禾費衍射
第三章 菲涅耳衍射積分的S-FFT、T-FFT和D-FFT算法
    3.1 菲涅耳衍射積分的S-FFT算法
        3.1.1 菲涅耳衍射積分的S-FFT算法的實驗原理
        3.1.2 S-FFT算法程序模擬
        3.1.3 S-FFT算法模擬結果及分析
    3.2 菲涅耳衍射積分的T-FFT算法
        3.2.1 菲涅耳衍射積分的T-FFT算法的實驗原理
        3.2.2 T-FFT算法程序模擬
        3.2.3 T-FFT算法模擬結果及分析
    3.3 菲涅耳衍射積分的D-FFT算法
        3.3.1 菲涅耳衍射積分的D-FFT算法的實驗原理
        3.3.2 D-FFT算法程序模擬
        3.3.3 D-FFT算法模擬結果及分析
    3.4 小結
第四章 基于計算全息的衍射追跡成像實驗研究
    4.1 基于單次傅里葉變換的分段衍射算法
        4.1.1 基本理論
        4.1.2 采樣定理對S-FFT算法中觀察屏尺寸的影響
        4.1.3 模擬計算結果與分析
    4.2 衍射追跡成像模擬實驗
        4.2.1 衍射追跡成像實驗原理
        4.2.2 衍射追跡成像程序模擬
        4.2.3 衍射追跡成像模擬實驗結果與分析
    4.3 衍射追跡成像實驗
        4.3.1 衍射追跡成像實驗器材及操作
        4.3.2 衍射追跡成像實驗數(shù)據(jù)及分析
        4.3.3 衍射追跡成像實驗結論
    4.4 小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]關于全信息成像和layered 3D顯示技術的研究[J]. 趙若時.  科技創(chuàng)新導報. 2016(15)
[2]基于衍射追跡的集成成像重構算法[J]. 范廣飛,陳林森,魏國軍,顧新宇.  光學學報. 2016(05)
[3]空域計算全息三維成像技術[J]. 董建文,陳定塵,龐曉寧,劉遠致,許宗璽.  中國激光. 2014(07)
[4]基于元素圖像陣列采樣的集成成像重構方法[J]. 王宇,樸燕.  光學學報. 2014(05)
[5]彩色全息顯示方法與系統(tǒng)概述[J]. 沈川,韋穗,劉凱峰,張芬,李浩,王岳.  激光與光電子學進展. 2014(03)
[6]非相干全息術成像特性及研究進展[J]. 萬玉紅,滿天龍,陶世荃.  中國激光. 2014(02)
[7]基于棱鏡-光柵結構的全息波導頭盔顯示系統(tǒng)設計[J]. 曾飛,張新,張建萍,史廣維,曲賀盟,張繼真.  光學學報. 2013(09)
[8]先拍照,后對焦——顛覆傳統(tǒng)的光場相機Lytro[J]. 玉牙青青.  中國攝影家. 2013(06)
[9]利用反射全息實現(xiàn)計算全息三維顯示[J]. 拜曉慧,萬琳,任亞萍,黃艷芳,王輝.  光子學報. 2012(05)
[10]光柵刻痕缺陷對衍射光強分布的影響[J]. 陳萬金,陳陽.  吉林師范大學學報(自然科學版). 2012(01)

博士論文
[1]聯(lián)合編碼調制理論及系統(tǒng)優(yōu)化設計[D]. 芮華.南京航空航天大學 2005

碩士論文
[1]空間調制技術在光信道中的研究[D]. 王培.大連海事大學 2016
[2]計算全息三維顯示的研究[D]. 侯瑞寧.重慶大學 2007



本文編號：3703404