本文選題：數(shù)字全息 + 壓縮傳感　； 參考：《上海大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：全息記錄過程是從三維數(shù)據(jù)到二維數(shù)據(jù)的信號(hào)壓縮記錄過程,全息圖中每個(gè)像素點(diǎn)都包含三維物體上每個(gè)物點(diǎn)信息,理論上含有大量冗余信息。壓縮傳感理論能夠從少量測量數(shù)據(jù)中精確或高概率恢復(fù)原始信號(hào),同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)從低維到高維的數(shù)據(jù)重建,從而可以解決從少量全息數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)三維物體的層析重建問題。因此,基于壓縮傳感的數(shù)字全息層析技術(shù)的研究正逐漸受到重視。本文在對(duì)該技術(shù)現(xiàn)有國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,圍繞基于壓縮傳感的數(shù)字全息層析重建方法、質(zhì)量和軸向分辨率等問題,針對(duì)不同全息記錄系統(tǒng),開展了相關(guān)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要開展了以下幾項(xiàng)工作：(1)開展了基于壓縮傳感的數(shù)字全息層析重建關(guān)鍵因素分析本文首先描述了壓縮傳感理論的數(shù)學(xué)模型以及關(guān)鍵因素,著重分析了壓縮傳感在數(shù)字全息技術(shù)中的適用性；根據(jù)壓縮傳感與數(shù)字全息技術(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系以及全息測量矩陣的特點(diǎn),分析了基于壓縮傳感的數(shù)字全息層析重建技術(shù)的稀疏表達(dá)基和最佳優(yōu)化重建算法的選定問題；并且提出了基于壓縮傳感的全息圖頻域減采樣方法一變密度減采樣(包括射線、螺旋線以及指數(shù)分布減采樣模式),通過對(duì)比分析,最終采用了較優(yōu)重建效果的指數(shù)分布減采樣。(2)開展了基于壓縮傳感的無放大全息層析重建工作本文針對(duì)兩類無放大全息記錄系統(tǒng)：無放大同軸全息和無放大離軸全息記錄系統(tǒng),理論研究了無放大全息記錄系統(tǒng)以及基于壓縮傳感的無放大全息層析重建方法,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性,并且分析了采樣率、信噪比和多層切平面軸向間距對(duì)重建質(zhì)量的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,對(duì)采樣率20%以上、信噪比15dB以上的無放大全息圖能夠通過壓縮傳感實(shí)現(xiàn)物體較高質(zhì)量的層析重建。(3)開展了基于壓縮傳感的4F放大同軸全息層析重建工作本文圍繞基于壓縮傳感的數(shù)字全息層析重建的軸向分辨率的提高,提出了基于壓縮傳感的4F放大同軸全息層析重建方法并開展了相關(guān)研究工作。首先理論推導(dǎo)了4F放大系統(tǒng)中三維物面和像面信息之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,分析了兩者之間的橫縱放大率,研究了基于壓縮傳感的4F放大同軸全息記錄系統(tǒng)和層析重建方法,理論分析了該方法的軸向分辨率。該方法能夠通過4F放大系統(tǒng)拉近像面與記錄平面之間的距離,從而增大系統(tǒng)數(shù)值孔徑,實(shí)現(xiàn)軸向分辨率的提高。本文以3D模擬數(shù)據(jù)以及光學(xué)元件為被測物體開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方法與基于壓縮傳感的無放大同軸全息層析重建方法相比較,其重建質(zhì)量得到了改善,軸向分辨率有了一定程度的提高。(4)開展了基于壓縮傳感的點(diǎn)源放大同軸全息層析重建工作本文針對(duì)應(yīng)用中顯微記錄全息橫向放大情況下,實(shí)現(xiàn)全息圖高質(zhì)量層析重建,開展了基于壓縮傳感的點(diǎn)源放大同軸全息層析重建工作。首先理論研究了點(diǎn)光源放大情況下,3D物體全息記錄以及重建方法,并且在數(shù)據(jù)采集過程中采用變密度減采樣方法實(shí)現(xiàn)少量頻域信息的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方法的有效性,能夠通過少量頻域信息實(shí)現(xiàn)微小物體的壓縮傳感層析重建。
[Abstract]:The holographic recording process is a signal compression recording process from three - dimensional data to two - dimensional data . Each pixel point in the hologram contains information about every object point on a three - dimensional object , and theoretically contains a lot of redundant information .
According to the intrinsic relationship between compression sensing and digital holography and the characteristics of holographic measurement matrix , the selection of sparse expression base and optimal optimal reconstruction algorithm based on compression sensing digital holography is analyzed .
This paper presents a method for reconstruction of 3D object with high quality by compression sensing .
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O438.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 馬建設(shè);夏飛鵬;蘇萍;任振波;;壓縮感知相移數(shù)字全息術(shù)[J];半導(dǎo)體光電;2013年01期

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本文編號(hào)：1990417