论文部分内容阅读
数字全息技术是物体影像计算机再现和物体状态信息检测如变形测量的重要技术方法,它是传统全息技术的数字化版本,采用高分辨率的CCD实现全息图的数字化记录,利用计算机进行数字化处理。结合光电再现技术还可实现实际物体的空间三维影像再现。本文简介了全息术的发展历史及其基本应用,对数字全息技术和传统全息技术的特点进行了比较,说明了论文研究的目的和意义。
论文的工作重点是物信息的计算机再现和变形测量技术的研究,其基础是数字全息技术和数字全息干涉计量技术的基本原理,在再现方法和变形测量方法上与传统全息有所不同:采用数字化的计算机再现和变形测量。主要分为两类:单幅数字全息技术和相移数字全息技术。
对于全息图再现,物理光学上是一个衍射过程,在数学上有准确的描述:瑞利—索莫菲尔德衍射公式。在计算机中可以基于该公式实现数字再现过程。为了便于利用该公式量化计算,有多种计算算法,主要有:菲涅尔近似法和卷积处理法。文中介绍了这些算法,并对在此基础上的一些衍生算法进行了总结,指出了它们的优缺点。对于相移数字全息技术的再现则包括求解全息面上物光波分布和物面上物体影像再现,其再现方法有:反变换方法和傅里叶变换法。本文详细描述了数字全息再现中再现图像的误差抑制和像质处理问题如:确定再现距离、消除中间亮斑、提高分辨率和对比度以及抑制相移误差等。作者结合国内外已有研究和自己的思考,提出了改进空间滤波法、CCD移位成像和边缘检测等图像处理方法以及改进相移算法,为最终获得较高精度再现图像打下了坚实的理论基础。
数字全息能够直接计算物波的光强信息和位相信息并分别量化表示,这对于物信息的变形测量来说是个很大的革新:利用数字全息技术,不必先获得叠加干涉条纹、通过判读条纹图获取变形信息,而是直接计算变形前后物波位相信息之差,获得表征物体变形量的解包裹位相差分布图。本文分别利用单幅和相移数字全息变形测量技术对高精度的物信息进行了变形测量。
针对变形测量动态实时处理的应用要求,本文编制了计算机自动控制PZT实现多步相移和相移量计算以及数字全息图实时采集和自动采集、存储及显示的软件,为课题的进一步工作提供了有益的工具。
论文在上述理论工作的基础上,搭建了实验平台,进行了实验工作。测量对象是硬币的表面图案。进行的实验包括:利用菲涅耳近似法进行单幅再现;利用双曝光法变形测量;利用相移数字全息技术获得全息面上物信息、利用反变换法再现;利用“4+4”、“2+2”等算法进行变形测量以及单幅再现和相移再现时的误差抑制、图像处理等实验。
最后,本文对全文工作进行了总结,提出了下一步工作的建议和设想。