数字合成全息自动定位记录仪的研制

论文摘要

全息术能够记录和再现物体的全部光学信息,在光学立体显示方面的应用具有重要研究价值。作为其分支之一的合成全息技术,既利用了体视对图像合成立体感的思想,又利用了全息术可原物光衍射复现的特点,具有灵活的制作方式、丰富的拍摄题材和强烈的视觉冲击力,能够以简便的再现形式,实现高质量的立体场景光学显示。二十世纪末到现在,全息术进入了数字化发展阶段,计算机图像生成和处理技术给合成全息图的拍摄提供了更广阔的取材空间。高分辨率的数码相机和摄像机使场景拍摄更加容易,也使图像保存更快速,处理更方便。空间光调制器技术的发展为合成全息图的传统平面图像载体--胶片提供了替代产品。合成全息图自动拍摄设备也是立体显示领域的研究热点之一。单元全息图自动拍摄系统包括空间光调制器、成像光路和自动定位记录装置。整套系统由计算机控制,首先通过数字空间光调制器将计算机中的数字图像变成光学图像,然后再由光学系统将图像会聚成一个像点,而记录装置则将像点精确记录到全息图上适当的位置本文设计了一套自动定位记录装置,实现了计算机图像到全息像点的自动转换。系统由上位机和下位机组成,通过USB总线接口进行数据传输。上位机是整个控制系统的核心,其一方面将所选择的图像按一定的顺序显示在空间光调制器上,另一方面通过指令的形式将数据传输到下位机,设置设备的速度、间隔及曝光时间等参数,控制系统的运动。并且所有的数据交换都是由上位机发起的。下位机是运动的执行者,其接收PC指令,根据指令的不同进行相应的动作。该系统具有人机接口友好、功能丰富、反应迅速及精度高等特点。PC程序具有良好的界面,接收用户对参数的设置及设备状态的控制,由图像显示、运动控制、参数设置及设备调整等几部分组成。由于采用USB总线接口,使得传输速度较之串行口等更加迅速,并且具有热插拔的特性,使连接非常方便。首先,本文介绍了合成全息图的原理及拍摄方法,然后详细阐明了该系统的硬件和软件实现过程,重点介绍了系统的硬件构成,上位机软件和单片机程序的实现,以及它们之间数据交换和系统的控制方式,并且介绍了USB总线及其WDM驱动程序的相关内容。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数字合成全息研究现状
• 1.2 本文所承担的工作
• 2 相关理论基础与协议规范
• 2.1 合成全息
• 2.1.1 合成全息图原理
• 2.1.2 合成全息图制作过程
• 2.2 USB 1.1 协议简介
• 2.2.1 USB 接口概述
• 2.2.2 USB 系统的结构
• 2.2.3 USB 数据传输
• 2.2.4 USB 设备操作
• 2.2.5 USB 设备的枚举过程
• 3 硬件设计
• 3.1 时间间隔定时器82C54
• 3.1.1 82C54 整体描述
• 3.1.2 82C54 的控制字
• 3.1.3 82C54 的工作方式
• 3.2 USB 接口芯片CH372
• 3.2.1 CH372 整体描述
• 3.2.2 CH372 特点
• 3.2.3 CH372 命令
• 3.2.4 端对端的USB 传输
• 3.3 系统电路设计
• 3.3.1 82C54 连接方式
• 3.3.2 电源电路
• 3.3.3 USB 芯片电路
• 4 软件设计
• 4.1 下位机软件
• 4.1.1 软件组成
• 4.1.2 命令数据格式
• 4.1.3 USB 设备操作
• 4.1.4 CRC 校验
• 4.2 上位机软件
• 4.2.1 系统要求
• 4.2.2 软件描述
• 4.2.3 命令数据格式
• 4.2.4 控制方式
• 4.2.5 错误处理
• 4.2.6 图像显示
• 4.2.7 文件命名规则
• 4.3 WDM 驱动模型
• 5 总结和改进
• 5.1 结果分析与总结
• 5.2 存在不足和改进
• 参考文献
• 致谢
• 作者个人简历
• 发表的学术论文