当今社会,科学技术发展日新月异,大到航空航天甚至宏观星体观测,小到细胞粒子等微观测量。而粒子场在医学,生物学,化工学,冶炼燃烧,流体成分检测等诸多方面有着重要应用,那么对于粒子场的研究在人们生产生活中都有着重要意义。全息术作为光学的一个重要分支,其发展而来的数字全息术更是一种快速,便捷,低成本的测量技术,它通过记录和重建两个大的阶段的过程来恢复光被物体散射的完整波前信息,即振幅和相位分布,而粒子场测量中多数使用其振幅信息。数字全息技术采用CCD等数字化光电成像数字器件来代替传统全息的干板记录,其记录过程本质上原理与传统光学全息基本类似,而其重建过程和粒子场的测量信息提取在计算机中完成。本课题“基于数字全息的粒子场测量技术研究”,其研究的目的是提出一种在指定区域内,采用单波长同轴数字全息技术,能够测量微观粒子大小及数量的算法,使其应用于现实中。本文的具体研究内容如下:首先,对数字全息的记录和再现原理方法进行了研究,并对同轴全息和离轴全息两种结构都进行了分析讨论。然后引入光衍射理论,以此为基础对数字全息常用的三种重建算法菲涅尔衍射法、卷积法,角谱法进行了详细的理论研究,并分析了其各自的特点以及本课题采用的角谱法的优点,为后续研究奠定基本的理论基础。然后,详细分析介绍下常见的应用于二维粒子场测量的数字全息图像处理技术,包括图像的滤波、二值化、边缘检测和霍夫变换。接着对模拟和实际的二维粒子场进行了仿真和实验及结果分析,其中模拟的二维粒子场分为粒子较稀疏和粒子较密集两种情况下进行,根据仿真结果和实验结果证明了该流程的可行性。最后,在二维粒子场的基础上分析讨论了应用于三维粒子场测量的理论与技术,包括纯相位物体和纯振幅物体的聚焦准则,最小强度图和最大锐度图的获得。接着对实际的三维粒子场进行实验,实验样本为50μm的聚苯乙烯球形粒子,最后分析对比实验结果,证明本文提出的理论与实际操作的流程的可行性。最终实现从三维重建光场中提取粒子的大小和位置的测量。