三维计算全息的研究

论文摘要

作为现代光学一个重要分支的计算全息,因为其与传统光学全息相比具有噪声小、易复制、功能灵活、适用范围广等独特的优点,已经在光学及相关领域展示了其独特的优越性。计算全息是制作全息图的一种新技术,它是利用数字计算机来综合的全息图。计算全息的一个重要应用就是三维显示。在很多信息处理的分支中,常常也希望显示数学形式物体的三维形象,因此三维图像显示在计算全息应用中占有一定的地位。本文介绍一种新的计算全息三维显示的方法。本论文主要内容包括以下几个部分:第一章概述了计算全息的特点、分类和发展历史,三维显示的发展简史以及计算全息三维显示国内外的研究现状。第二章介绍了计算全息术建立的理论基础,以及几种常用的计算全息图编码方法的编码理论。第三章利用Matlab软件对所介绍的几种编码方法进行了计算机编码,并将得到的全息图进行了模拟再现。第四章重点介绍了一种计算全息显示三维物体的新方法,并对原来的方法进行了推广,然后进行了一些实验验证。实验中用3Dmax软件生成一个三维物体,该三维物体是三个中心坐标不在一个平面上的三个立方体,每个立方体的前表面上贴有不同的字母,用摄像机记录三维物体在非相干光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列投影像,将这些投影像导入计算机,根据计算机断层成像原理,在MATLAB中对其作快速傅里叶变换,对这一系列二维投影像的傅里叶变换图进行抽样,得到三维物体在透镜后焦平面上的光场分布,用博奇编码方法制出一张菲涅耳计算全息图,实践证明该方法可以实现对真实物体三维全息图的合成,并且在算法实现上更加简单,提高了程序的运行速度,有利于改善全息图再现像质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 计算全息简介
• 1.1.1 计算全息的特点
• 1.1.2 计算全息的发展概况
• 1.1.3 计算全息图的分类
• 1.2 课题简介
• 1.2.1 三维显示简述
• 1.2.2 计算全息三维显示国内外研究概况
• 1.2.3 本论文的主要工作及研究意义
• 2 计算全息的基本理论
• 2.1 抽样定理
• 2.1.1 理想抽样
• 2.1.2 频谱的周期延拓
• 2.1.3 抽样的恢复
• 2.2 空间带宽积空间局部频率
• 2.3 计算全息的编码方法
• 2.3.1 罗曼型迂回位相编码方法
• 2.3.2 修正离轴参考光编码方法
• 3 计算全息图的制作及再现
• 3.1 傅立叶变换型计算全息的制作和再现
• 3.1.1 二元傅立叶变换计算全息图的制作和再现[1]
• 3.1.2 博奇型计算全息图的制作和再现
• 3.2 菲涅耳型计算全息的制作和再现
• 4 计算全息三维显示
• 4.1 计算全息三维显示方法
• 4.1.1 独立散射点组合物体的计算全息图
• 4.1.2 计算全息体视图显示三维图像
• 4.2 计算全息三维显示的新方法
• 4.2.1 CT 原理简介
• 4.2.2 单方向转动投影的方法
• 4.2.3 两个方向转动投影的方法
• 4.2.4 同一方位角转动投影的方法
• 5 结论及其展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录