全息术用作一种成像技术,能够完整地记录物体的波前信息,实现了真正的物体三维成像。数字全息术通过将传统的光学全息与计算机图像处理技术相结合,可以方便准确地进行全息图像的记录、存储、处理和再现,提高了全息成像的效率和质量。相较于常规成像技术,数字全息术具有非接触、宽视场和高精度等特点,同时属于无透镜成像,避免了多种像差的产生,已广泛应用于显微成像、三维物体识别、形变测量、粒子场测定等多个领域。本文主要介绍了相移数字全息记录和再现的基本原理,并分析了常用的两步、三步相移数字全息物光恢复算法。结合数字频谱分析原理,对同轴相移数字全息中参考光倾斜误差进行了理论推导和校正分析,并通过频谱信息提取改善了全息记录条件。最后,以图像频谱能量的分布为基础,通过频域评价函数的建立实现了数字全息成像的自动聚焦,极大地提高了全息再现精度和效率。本文主要研究成果如下:(1)我们提出了一种稳定的数字全息实验装置,通过监控光路的引入实现了同轴和离轴数字全息记录方式间的快速切换,同时能够对离轴角度进行实时监测和精确调节。然后,利用监控光路对离轴角度的记录数据,采用傅里叶频谱分析方法计算出离轴角度对应载频,进而实现角度的精确计算并得出使得原始像恰好分离的最佳离轴角度。最后,在此基础上实现了同轴相移数字全息中参考光倾斜误差的校正,并取得了很好的效果。(2)构建频域自动聚焦评价函数实现了数字全息成像再现距离的准确探测。我们从计算模拟和光学实验两个方面分别将该频域评价函数与常用的几种评价函数进行了分析对比,结果表明频域评价函数精确性和稳定性均满足自动聚焦要求,并且相较于其他几种方法达到了较好的效果。