全息术是光学的一个重要分支,其中数字全息术是一种定量技术,它通过记录和重建两个阶段的过程来恢复光被物体散射的完整波前,即振幅和相位分布。数字全息在记录阶段采用CCD等数字化光电成像器件来代替传统全息的干板,其记录过程本质上原理与传统光学全息基本类似,而其重建过程与传统光学全息需要专门的重建光学系统不同,数字全息利用计算机对被记录的数字全息图进行快速计算,模拟重建光学系统实现物光波的重建,得到被测物体的振幅和相位信息。然而数字全息图的重建过程计算密集,耗时量大,通常都在计算机上对实验测量中保存到本地的全息图做线下的处理进行重建,很难满足一些要求实时性观测的场景需求。本课题“基于JAVA的数字全息实时重建系统实现”,针对数字全息图像难以实时重建的问题,通过对离轴数字全息术的原理进行分析并结合国内外领先的研究成果,设计开发了针对单、双波长数字全息的实时重建系统。开发语言选择了通用、高效、安全、稳定的JAVA,并利用Image J等高效科学的图像处理软件进行协助开发,还通过JCUDA接口调用GPU对重建计算进行了并行加速。该系统完整实现了单波长数字全息重建的各个环节,包括为了提取物光场的频谱滤波、相除法消除干扰相位、标量衍射计算、相位解包裹等。考虑到其相位解包裹耗时严重以及在大相位跳变时存在不连续问题的不足,本课题对双波长数字全息重建也做了完整实现。通过GPU对计算进行并行加速的方式,对于1024×1024像素的数字全息图,使单、双波长数字全息的重建速度分别提升了15.7倍和7.6倍,重建速率分别达到42 fps和41fps,均满足实时重建性能。本课题中研究的实时系统和使用的方法具有重要应用价值和研究意义。