数字全息中消除零级衍射光及背景噪声的研究

论文摘要

数字全息是光学全息与计算机技术相结合的一种新的光学技术。它除具有普通光学全息的优点外，还有其特殊的优越性。主要表现在省去干板的化学处理和能较为方便得到观察方向上的光场相位。数字全息是近年来信息光学前沿研究的一个热点，但是理论研究还不够系统和成熟。在进行数字全息重现时，尽管利用离轴参考光的方法已经将几种衍射像在成像平面上分离，但零级亮斑与共轭像造成的干扰，仍然会使重现像暗淡不清晰。因此，将零级亮斑和共轭像去除就显得尤为重要。本论文的主要工作是讨论了数字全息中消除零级衍射光及背景噪声的方法。本文以铝垫圈微小转动过程的数字实时全息检测为例，对散射光数字实时全息技术的特点进行了简要讨论，并且，在研究中对基于一幅及两幅全息图的消零级衍射光技术进行了比较。结果表明，在大于CCD响应时间的前提下，尽可能选择小的测量时间间隔是实现正确测量的关键。此外，消除零级衍射光技术可以显著提高测量结果的信号噪声比，但对于实时检测，应尽可能使用一幅干涉图的消零级光技术才能保证测量质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字全息的概述
• 1.2 数字全息技术的发展
• 1.3 数字全息的应用及国内外研究现状
• 1.4 本论文的研究意义
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 1.6 本论文的具体章节内容
• 第二章 数字全息的基本原理
• 2.1 传统光学全息术的基本原理
• 2.1.1 光学全息图的记录
• 2.1.2 光学全息图的重现
• 2.1.3 重现像的位置
• 2.2 数字全息技术
• 2.2.1 数字全息的光路分析
• 2.2.2 数字全息图的数值重现算法
• 第三章 数字全息中消除零级衍射光及背景噪声的常用方法
• 3.1 引言
• 3.2 相移法
• 3.3 数字加减法
• 3.4 全息图减平均值法
• 3.5 频谱滤波法
• 第四章 PZT的标定及相关图像处理
• 4.1 压电晶体
• 4.2 PZT标定原理
• 4.3 实验过程及干涉条纹采集
• 4.4 干涉条纹的图像处理
• 4.4.1 图像的中值滤波
• 4.4.2 干涉条纹图像的二值化
• 4.4.3 图像细化
• 4.4.4 干涉条纹的整形处理
• 4.5 结论
• 第五章 数字实时全息及两种消零级衍射光技术的研究
• 5.1 引言
• 5.2 两种消零级衍射光技术在波面重构中的理论研究
• 5.2.1 一次任意相移法
• 5.2.2 基于消平均灰度的高斯滤波法
• 5.2.3 数字实时全息
• 5.3 数字实时全息实验设计思想
• 5.3.1 实验光路图及试件
• 5.3.2 基本实验条件
• 5.4 实验过程
• 5.5 实验检测数据的处理
• 5.6 讨论与结论
• 第六章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录（攻读硕士学位期间发表论文）