運用數(shù)字全息顯示物體(文件)
【正文】 a) (b) 同軸全息圖的記錄與再現(xiàn)：(a)記錄；(b)再現(xiàn)伽伯()最初所提出和實現(xiàn)的全息圖就是一種同軸全息圖。第二項正比于弱的散射光的光強，可以忽略不計。當對實像聚焦時，總是伴隨一離焦的虛像。離軸全息圖，即偏斜參考光全息圖，物光與參考光成一定的夾角投射到全息記錄介質(zhì)上。全息干板上的振幅分布即為物體透射波和傾斜參考波疊加的結(jié)果。與傳統(tǒng)的光學全息相比，數(shù)字全息可以消除噪聲以及記錄過程中底片非線性等因素的影響，整個過程簡單，有利于進行定量分析和測量。就是物體至CCD靶面的距離。圖像的分辨率可以表示為一塊CCD芯片所能夠捕獲的影像信息的數(shù)量。像素的尺寸越小，芯片所具有的分辨率越高。CCD的尺寸為，橫向和縱向的像素數(shù)分別為和，稱為CCD的填充因子，和分別是像素的橫向和縱向間距，則像素的尺寸為。設再現(xiàn)光波的復振幅為，則其離散形式為： (220)用該再現(xiàn)光波再現(xiàn)數(shù)字全息圖后，其透射光波場可表示為： (221)其中上角標代表復共軛。第四項包含了物光波的共軛信息，是級像。衍射是波傳播過程的普遍屬性，也是光具有波動性的表現(xiàn)。從CCD記錄光波場，到以數(shù)字形式存儲全息圖，再到數(shù)值重現(xiàn)全息圖，數(shù)字全息技術的這一過程可以看作是一個數(shù)字化的相干光學成像系統(tǒng)，它能產(chǎn)生一個復波場，而這個復波場是被原始物體折射或衍射的像。本章介紹了光學全息的基本原理，并對其中的同軸與離軸系統(tǒng)分別作了分析，還介紹了數(shù)字全息的基本原理，并講解了CCD的結(jié)構。目前數(shù)字全息技術僅限于記錄和重現(xiàn)較小物體的低頻信息，且對記錄條件有其自身的要求，因此要想成功地記錄數(shù)字全息圖，就必須合理地設計實驗光路。一般來說當下列條件滿足時，在CCD平面上的所有點都能滿足夕足夠小，達到抽樣定理的要求:（1）物體的橫向尺寸很小。另一方面，目前數(shù)字記錄全息圖的CCD象素尺寸大，分辨率低，使記錄的參物光夾角小，因此只能記錄物體空間頻譜中的低頻部分，從而使重現(xiàn)像的分辨率低，像質(zhì)較差。HeNe激光經(jīng)過后被分為兩束光：一束光準直之后照射在二維透明物體上，再由物體透射后經(jīng)過BS照射到CCD靶面上；另一束光經(jīng)準直直接由和BS反射后也照射到CCD靶面上，形成數(shù)字全息記錄光路。在本實驗中，我們選用一分錢硬幣作為立體三維物體。第四章 總結(jié)與展望本文講述光學與數(shù)字全息的基本理論，并分別對二維透明物體和三維不透明物體進行了實驗。數(shù)字全息就其實現(xiàn)方式和效果上都有許多優(yōu)愈傳統(tǒng)全息的方面。而且數(shù)字全息還有它的優(yōu)越之處就是可以在數(shù)字化分析和圖像處理的基礎上，可以很容易地消除像差，也可以用相減的辦法計算出誤差，而不是象傳統(tǒng)全息那樣只能夠用肉眼來觀察。參考文獻[1] 蘇顯渝，李繼陶。[3] 鐘麗云，張以謨，呂曉旭等。無直透光和共軛像的數(shù)字全息[J]。[6] 張雯，周皓，顧濟華，宋瑛林，陶智，姜錦虎，高本利。預放大離軸菲涅耳全息對細胞的研究。天津大學精密儀器與光電子工程學院, 光電子信息技術科學教育部重點實驗室, 天津 300072。[10] Lei Xu，Xiaoyuan Peng， Zhixiong Guo， Jianmin Miao， Anand Asundi. Imaging analysis of digital holography. School of Engineering, Rutgers, the State University of New Jersey, Piscataway, NJ 08854.[11] 黎南。數(shù)字全息技術的初步研究。碩士學位論文，暨南大學，2004。在寫作過程中，在軟件應用與資料方面也得到了同學們的幫助，和很多意見，所以也要特別感謝他們。整個論文從選題、資料搜集、理論研究，都是在顧老師直接指導和關懷下進行的。[13] 陳寧。碩士學位論文，昆明理工大學，2007。數(shù)字水印技術的研究。[8] 呂且妮, 葛寶臻, 羅文國, 趙慧影, 賀家李, 張以謨。教育部現(xiàn)代光學技術重點實驗室，蘇州大學物理科學與技術學院，江蘇 蘇州 215006。[5] 過祥龍，董慎行，晏世雷。中國激光，2004，31（5）：570574。[2] 王永昭。數(shù)字全息技術是一門正在發(fā)展中的新興技術，有著廣闊的應用前景，它不僅降低了傳統(tǒng)全息圖片的制作成本，而且可以直接在計算機上實現(xiàn)數(shù)字全息圖的再現(xiàn)，它集中了光學全息和計算全息的優(yōu)點，特別是同軸數(shù)字全息能夠?qū)ξ⑿∥矬w的三維形貌進行測量，這些都是其他的技術所無法企及的，但目前來說數(shù)字全息方面存在的主要問題是CCD的分辨率不夠高，數(shù)字重建的方法還不夠完善。要模擬或者是直接記錄幾幅全息圖到計算機中進行數(shù)字化，已經(jīng)是很方便的了。我們可以多光束照射，無直透光和共軛像的處理方法，用分辨率更高的CCD，雙線性插值和中值濾波的方法去除了再現(xiàn)像的散斑噪聲。在實際應用中，平面透明物體比較容易成像，但三維立體物體的成像效果比較差，此時，我們可以采用多光束數(shù)字全息技術，能夠成功地同時再現(xiàn)三維物體的多個表面。，、為全反鏡，為分束鏡，、為擴束透鏡，為準直透鏡，BS是分光棱鏡。（3）被大物體折射的光波場通過一個透鏡被光學壓縮。由于在數(shù)字全息的記錄光路中，所允許的物光和參考光的夾角很小，因此，有 （33）所以， （34）從式218中可以看到，在數(shù)字全息圖的記錄光路中，參考光與物光的夾角范圍受到CCD分辨率的限制。
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