数字全息中再现像分离问题的研究

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数字全息3D图像再现的方法论述

数字全息3D图像再现的方法论述本文以数字全息技术原理及相关理论作为出发点，分析了数字图象处理技术，并从相移数字全息原理和相移数字全息计算方法等方面探讨了基于相移数字全息技术的图像再现，以期为能够真实再现原物信息的全息显示技术提供一些参考和意见。

标签：数字全息；3D图象；相移数字全息数字全息技术相较于普通光学技术而言，具有成本低、灵活运用、速度快、储存空间大、实时处理等优势。

因此数字全息技术可以广泛运用于医疗美容、特征辨别、外貌检测和全息防伪等各种领域，对人们的生活和工作提供了极大的便利。

随着现代信息技术和网络技术在光学领域的普及与发展，许多学者就如何提高光能利用率和真色彩显示问题展开了相关讨论，并结合实际提出了最优方案策划，以达到实现图象质量的目的。

1 数字全息术相关技术理论（1）全息图的分类。

全息图根据不同的分类方法分为同轴全息图和离轴全息图两种类型。

就同轴全息图而言，如题1所示，一方面，同轴全息图具有光源低、稳定性高、光路简单、色差趋向小、记录介质分辨率高等优势。

另一方面，同轴全息图具有衬比度低、质量整体性不高、孪生全息像分辨率低、透明度效果差等劣势。

但是随着科学技术的发展以及网络信息化脚步的加快，同轴全息图的缺点利用科学技术平台得到大大改善。

通过科研人员线性记录可以得出同轴全息图振幅透过率为：假设AC表示全息图的再现光泼，在现光泼得出垂直照明全息图，如图2所示：衍射之后的光场表达公式为：由衍射之后的光场表达公式可以得出，公式的第一项表示为同轴全息图的零级衍射泼，公式的第二项也为同轴全息图的零级衍射泼，公式的第三项表示为同轴全息图的虚拟图象或者原始图形，公式的第四项表示为同轴全息图的实像，实像与虚拟图象构成孪生像。

（2）数字全息原理。

相较于传统全息技术而言，数字全息技术在介质上与传统全息技术有着本质的不同。

数字全息技术是数字化技术发展的产物，在一定程度上推动了数字化时代的进步。

另外，数字全息处理技术可以在光影平面内部实现数值模拟全息图像，并利用计算机作为有效载体实现全息图的再现。

增强数字全息再现像的数字方法及实验研究

处理方法，并通过实验结果进行分析探讨。
关键司：数字全息；再现像；数字图像处理
中图分类号：０４３８．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８９６５９（２０１３）０１ — ００７ — ０４
数字全息技术于１９６７年由顾德门（Ｊ．Ｗ．Ｇｏｏｄｍａｎ）提出。它的记录光路和光学全息基本相同，不同的是它用光敏电子元件例如ＣＣＤ来代替传统照相干板来记录全息图，并把所记录的数字全息图输入计算
Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２Ｊｕｎ．２０１３
２０１３年６月
增强数字全息再现像的数字方法及实验研究
王先明，沈丽娜，张泽霞
（新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆乌鲁木齐８３００５４）
摘要：数字全息再现干扰像的去除是影响其广泛应用的关键，文章介绍了数字全息的基本原理和增强其再现像的数字
［收稿Ｅｔ期］２０１２ —１２ —１５
［基金项目］新疆师范大学优秀青年教师科研启动基金资助（ＸＪＮＵ０９２１）；新疆师范大学新型发光材料与纳米微结构重点实验室基金资
助。
［作者简介］王先明（１９５８一），男，湖南衡山人，教授，主要从事光电信息处理教学与研究。
息面上物光和参考光叠加后的复振幅分布为：

数字全息

离轴数字全息系统
离轴数字全息记录
（1）
离轴数字全息记录
（2 ）
离轴数字全息记录
考虑到CCD在采样过程中的积分效应，则离散光强分布为：
CCD记录的干涉光强由数据采集卡采集并量化后送到计算机中保存，其结果是一个数字矩阵，即数字全息图。
离轴数字全息再现
在数字全息中，再现过程并不需要实际进行，而是由计算机模拟光学全息中的再现过程，根据衍射公式进行数值计算，从而获得物体光的复振幅分布。数字全息再现过程分为两步：（1）用再现光波与全息图相乘，从而得到透过全息图的再现物体光；（2）根据标量衍射理论，数值模拟光波在自由空间的衍射过程，计算聚焦像平面的再现物体光的数字分布，得到物体的光强分布和相位分布。
来自激光器的光波经分光镜分束后变成两束光波，其中一束为物体光波，该光波经反射镜反射并经扩束镜扩束后照明物体，然后经物体漫反射后再垂直照射CCD靶面；另一束为参考光波，该光波经反射镜反射并经扩束镜扩束后直接照射CCD靶面，参考光波相当于来自物面上一点的球面参考光波。物体光和参考光在CCD靶面由于相干叠加而形成菲涅耳全息图。
和
END
离轴数字全息再现
用该再现光波照射全息图，即再现光波与全息图强图相乘，照射后的透射光波可表示为：
其离散形式为：
离轴数字全息再现
如果用卷表示，则可表示为：
式中
离轴数字全息再现
忽略exp因子，得
在离轴数字全息中，再现像在空间是分开的，因此如果仅考虑再现实像，有
其离散形式为
因此可得光强和相位分布分别为
数字全息
与光学全息一样，数字全息也包括记录和再现两个步骤：首先，物体表面发出的物体光波与参考光波在CCD靶面发生干涉，其光强分布由 CCD记录，并送到计算机保存，其结果是一个数字矩阵，即数字全息图；其次，由计算机模拟光波衍射来再现物体光波，通过数值计算，获得再现光波的复振幅分布。

粒子场数字全息诊断中的再现算法研究

粒子场数字全息诊断中的再现算法研究
徐青，曹娜，黑东炜，曹亮，马继，张占宏，韩长材，雷岚明
（北核技术研究所，陕西西安７０２）西１０４
摘
要：子场的数字全息诊断中，粒良好的再现算法能够在较短的时间内给出高质量的再现像。利
ｃｌｕｌｔｏｓｅａｔａｉｉｙｆｒｃｓｒｃｉｌｒｓｚｈｏｏａａｃａｉｎｐｅｄｎｄｈｅｂｌｔｏｅｏｎｔｕｔｎｇａｇｅｉｅｌｇｒｍｓ，ＳｉｓｕｔｂｅｏＯｔｓｉａｌｔｉ
用标准粒子板模拟单层面的粒子场，用大面阵ＣＤ实现同轴数字全息记录，到了大尺寸的数使Ｃ得
字全息图。针对４种数字全息再现算法，本文从再现图像的质量、再现全息图的大小和计算速度
３个主要方面进行了比较研究，结果表明角谱算法（Ｆ — ）具有再现图像背景均匀，ＦＴＡＳ再现结果中无物理图像压缩，可以再现大尺寸的全息图且具有较快计算速度的优点，适合于粒子场ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同轴数
第３卷第６１期
２１００年１１月
应用光学
ＪｕｎｌｆＡｐｌｄＯｐｉｓｏｒａｐｉｔｃｏｅ
Ｖｏ．１Ｎｏ６１３．
ＮＯＶ．２０１０
文章编号：０２２８（０００ — ９９０１０ —０２２１）６０６— ５

基于数字全息图像质改善的dmd再现技术研究

第28卷第2期2012年4月苏州大学学报(自然科学版)J O U R N A L0F SO O C H O W U N I V E R SI TY(N A T uR A L Sc IE N C E ED I T l0N)V01．28N o．2A pr2012基于数字全息图像质改善的D M D再现技术研究李晨，周皓，顾济华，徐静梅，李慧妹，张庆(苏州大学物理科学与技术学院，江苏苏州215006)摘要：在运用数字伞息技术记录三维物体肘，由于物光是漫反射场，所记录的全息图像中噪声比较大，再现图像的质量会受到很大影响，在数字微镜器件(D M D)显示系统中这种影响尤为严重．本文首先对ccD记录的全息图衍射效率进行分析，然后采用多种图像滤波算子对全息图进行滤波处理，以提高衍射效率；在对数字全息图进行二值化提高条纹对比度之后，最终在D M D上显示了较高质量的三维物体再现像．关键词：数字全息；数字微镜器件(D M D)；衍射效率中图分类号：0438．1文献标识码：A文章编号：1000一2073(2012)02一0016—05D M D r eco璐t r uct i明t echnol ogy r es e ar ch bas e d on i m a ge quaU t y i m pr oV e m entof di gi t a l hol ogr aphyt，Li C hen，z hou H ao，G u Ji hua，xu J i ng m ei，Li H ui shu，zha ng Q i ng(s ch0010f Phy s i cal s ci ence and Tech nol ogy，S洲!how univ．，Suzh ou215006，C hi n a)A bst r a ct：W he n t hr ee—di m ensi onal obj ect s r ecor ded by usi ng ho l ographi c t echnol o gy，as obj ect l i ghti s di f f us e r ene ct i on fi e l d，t he r ecor d ed h010伊aphi c i m age noi s e i s r el at i ve l y l a蜡e；r eco ns t m ct i onqual i t y is af kct ed es peci aU y i n di gi t al m i cr om iⅡo r deV i ce(D M D)di spl ay s yst em．I n t hi s pa pe r，f i r s tt he di ffr act i on ef6ci en cy of t he hol ogr am w hi ch r ecor ded by C C D i s anal yz ed．A V a r i et y of6l t e r i ngm et hods ar e us ed t o pm ces s t he i m ages i n order t o i m pm ve t he di f fhct i on em ei ency．A f t er di chot om i—zi ng l he hol ogr am f or ge t t j ng hi曲c ont r ast“t he岱nges，r econst m ct ed i m age of l he t hree-d i m en s i on alobj eet w i l h qui t e good qual i t y is s ho w n on D M D f inall y．K ey w ords：di gi tal hol ogr am；di git al m i cr om i玎o r devi ce(D M D)；di f f r act i on ef f i ci e nc yO引言近年来，三维物体的成像和显示已经成为热门研究课题，其中全息技术是实现三维显示的关键技术之一f1J．传统光学全息使用的光致色和光折变材料因其没有足够的敏感性和快速的响应时间，从而在全息的实时显示方面难以适用．随着计算机技术以及光电成像装置的快速发展，计算全息和数字全息弥补了传统全息的不足．其中，利用计算全息技术只需要构建虚拟物体的函数即可再现三维物体嵋1．然而对于现实世界的三维物体，利用计算全息却很难精确构建物体的三维函数，并且计算量较大口。

无透镜傅里叶变换数字全息图再现像质的影响因素分析

第35卷，增刊红外与激光工程2006年10月ed and Las er E ngi ne e ri ng0c t．2(1【)6、b1．35Su ppl em e n t蛐盯无透镜傅里叶变换数字全息图再现像质的影响因素分析吴友朋，王红霞，周战荣(笫二炮兵工程学院物理教研室，陕西西安710025)擅耍：依据相干成像理论，从分析数字全息系统点扩散函数入手，研究无透镜傅里叶变换数字全息系统中影响再现像像质的因素。

主要分析了对一给定的C cD和记录波长，记录距离对系统点扩散函数的影响，进而分析了对再现像像质的影响，得出了在满足抽样定理的条件下，应尽量使记录物体靠近cC D，并给出了最小允许的记录距离数学表达式。

计算机模拟结果证明了理论分析的正确性。

关键词：数字全息；无透镜傅里叶变换；点扩散函数；传递函数中圈分类号l T B877文献标识码：A文章编号：1007—2276(2006)增D-0538—05A na l ys i s of t he i nnuence f act0玛of t he r ec onst r uct ed i m age qual i t yi n l ens l ess f10ur i er ansfb di gi t al hol ogr aphyl n l enSl eSS10U ner t r anSIO珊nl毋协I nol ogr a pnyW U Y ou—p即g，W A N G H ong—xi a，Z H oU劢a11一r ongseoond觚mery脚eefing col l egc，Ⅺl柚710025，跚na)∞印ar衄ent ofPhysics，A bs t他ct：B as ed o n m e coherent i m a ge m cory’st枷ng w i nl t11e aI l al ysi s of poi nt s pread f unct i on of l e ns l es s Fouri er n-ansf o肋di gi tal hol ogr印hy'tl l e i n nuen ce fa c t or of t he r econs t nl ct ed i Ina ge qual i锣i I l di gi t al hol ogr aphy isst udi ed．ne m a i nal l al ys i s i s t11at，f or a cenai n C C D aI l d t he r ecor di ng w a ve l e ngt|l，t l l e poi nt s pread f un ct i on is i nf l u enced by t he r ecordi ng di st a I l c e，aI l d t ll e r ec onst r t l ct ed i m a ge qual i哆i s al s o i nV est i gat e d．I t c om es t o a concl us i on m at t11e obj ect s houl d be pl aced as c l ose as po s s i bl e t o t ll e C C D t a r ge t i n m e di gi t a l r ecor di ng of hol og咖w蛐e m e s am phng m eor哪i s f u l f i l l ed．T11e m础em at i cal des嘶?t i on of m e m i ni m um al l ow abl e r ecor(陆g di s t a nce i n l ensl es s Fouri er t r ansf o咖di酉t al hol ogr ap hy i s gi ven．T he V ahdi哆of m eor et i cal a na l ys i s is V er i舶d by m e si I I l ul at i ng re sul t s w i t I l com put e LK ey w or t l s：D i gi t al hol ogr aphy；L e皿s l es s fbu衙廿加sf om；Poi nt s pr ead f unct i on；Tr觚sf酹f unct i onO引言数字全剧11记录光路和普通平面全息相同，只是用ccD等光敏元件代替全息干板，将物光光场分布直接以数字方式记录在C C D上，再以数字方式再现，得到原始物光光场的波前分布。

全息技术——数字全息术发展现状及趋势

① 直射光（再现光） ~~~ A ep[ic ( x, y )]
② 原始像（虚像）
~ ③ 第三项（实、或虚）~~~ C exp[ io ( x, y)]
~~~ B exp[ io ( x, y )]
膺像：凸、凹正好相反！
五、全息图的实际应用：
1、全息图像显示：
* *
I A [ R( x, y ) O( x, y )][ R ( x, y ) O ( x, y )] I R I o 2 I R I o cos[ R ( x, y ) o ( x, y )]
I R I o 2 I R I o cos ( x, y)
光栅；透镜；波带片等。
5、光学信息处理技术：
图像识别；图像的消模糊和边缘增强；图像的假彩色编码。
六、全息技术的发展方向和趋势：
1、全息元件：
一些特殊作用的全息元件研制等。
2、全息加密技术：
如何进一步提高全息图的技术含量。
3、全息计量技术：（非线性曝光；增加光程差）
如何进一步提高测量的精度；干涉条纹
。。。。（1）
等式（1）又可化为：
I ( I 0 , ) I 0 [1 V cos ( x, y)]
这里，（2）式中的
。。。（2）
I 0 I R I o 表示物光和参考光的强度
2 I R Io 之和， V 表示干涉条纹的反衬度。 I R Io
另外，根据光路结构参数，通过求解 ( x, y ) ，可以得到干涉条纹的空间频率：
全息图片
全息图片
全息图片
四、全息过程的基本理论：
实验现象 1、基本理论
（1）记录过程：光波的干涉

数字全息术及其应用

数字全息术在安全监控、军事侦察、通信加密等领域也有潜在的应用价值。
未来发展方向
1
数字全息术需要进一步发展高分辨率和高灵敏度的图像传感器和显示器，以提高图像质量和稳定性。
2
数字全息术需要进一步研究高效的算法和计算技术，以实现更快速的计算和数据处理。
3
数字全息术需要进一步探索与其他技术的结合，如人工智能、机器学习等，以拓展应用领域和提高应用效果。
防伪鉴别
利用数字全息技术可以生成具有唯一性的光学防伪标签，用于产品的真伪鉴别。
生物医学成像
显微成像
数字全息术可以用于显微成像，提供高分辨率的细胞和组织结构细节。
生物样品成像
利用数字全息技术可以对生物样品进行无损、无标记的成像，观察细胞和组织的结构和功能。
04
数字全息术面临的挑战与前景
技术挑战
液晶显示生成全息术的优点在于其低成本和易于集成，适用于需要小型化和轻量化的场合。此外，液晶显示还可以与其他技术相结合，如柔性显示技术等，实现可弯曲的全息显示。
03
数字全息术的应用领域
光学信息处理
光学图像处理
数字全息术能够用于光学图像的处理，包括图像增强、去噪、复原等，提高图像的清晰度和质量。
06
数字全息术的实际应用案例
数字全息术的实际应用案例在光学信息处理中的应用案例
光学信息处理
数字全息术在光学信息处理领域的应用包括全息干涉计量、全息光学元件、全息存储器等。通过数字全息技术，可以实现高精度、高分辨率的光学信息处理和存储，提高光学
系统的性能和稳定性。
3D显示
数字全息术在3D显示领域的应用包括全息投影和全息电视等。通过数字全息技术，可以实现高清晰度、高逼真的3D显示，为观众提供沉浸式的视觉体验。

全息图的数字化频域滤波及数值再现研究

仇宇
(绵阳师范学院学生工作部四川绵阳 621000 )
【摘要】采用计算机对普通离轴计算全息图及博奇型修正离轴参考光计算全息图进行数字化滤波操作，可在频域将零级
及孪生像消除，从而得到单一的清晰实像或虚像。利用快速傅里叶变换算法计算菲涅耳衍射积分，实现了计算全息图的设计
制作、频域滤波、再现过程的全数字化，计算机数值模拟结果表明该方法具有再现图像信噪比高、操作过程简便、计算速度
对上面滤波获得的单一像的频谱进行逆傅里叶变换，得到的复振幅分布h(x,y)中只包含共轭像或原始像
的信息，利用计算机对h(x,y)进行数值再现，对其再次进行菲涅耳衍射积分计算，传播z0距离后到达像平面上的复振幅分布为：
∫ ∫ U ′( X ,Y ) = 1 eikz0 ikz0
+∞
ik [( X − x)2 +(Y − y )2 ]
(5)
则在频谱面上即可得到分离的零级衍射像、原始像、共轭像的频谱。图5、6所示为采用快速傅里叶变换算
法得到的离轴计算全息图及博奇型修正离轴参考光计算全息图的频谱图，由于采用常数项偏置，博奇型修
正离轴参考光计算全息图的零级频谱只剩下一个中央亮点，成功消除了普通离轴全息图零级频谱中由于物
函数的自相关项引起的弥散光斑。
余的衍射像，增加了全息图记录时的带宽要求。根据抽样定理，计算全息图的抽样点数正比于全息图函数的总带宽，因此，直接采用式(3)制作计算全息图时，要求的抽样点数较多，制作时很不方便。为此博奇(Burch) 利用计算机设计的灵活性，提出了博奇型修正离轴参考光计算全息图的编码方法[6]。该方法通过采用常数
A(x, y) 2 + R2 + 2RA(x, y) cos[2πα x − ϕ(x, y)]

数字全息图再现的有关参数选取

对于普通全息，数字全息应运而生ｌ２］。由于对
数字全息是利用如ＣＣＤ摄像机等数字光敏电子元件来记录全息图，用计算机模拟光学
全息再现过程，从全息图再现出原物体的形貌。笔者基于菲涅尔衍射理论和全息再现的原理公
用有一定的参考和指导作用。
１数字全息再现原理
数字全息再现过程是在计算机中以数字的
形式模拟一束再现光透照到数字化全息图后得到其衍射场，通过此数字全息图的衍射场重建物体的再现像的过程，其原理光路与普通光学
Ｍａｒ．２０１４
２０１４年３月
数字全息图再现的有关参数选取
张敏，冯音琦，张鹏，冯升同。
（１．北京工业大学机电学院，北京１００１２４；２．北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室，北京１０２６１７）
—
—
—
—
—
—
—
—
—
＋ｌ／全息图平面
Ｌ／接收屏平ｉ
／
图１全息图再现光路示意图
），硕士生，Ｅ — ｍａｉ０：ｚｈａｎｇｍｉｎ８６Ｊ￣
在图１中，光波长为的一束再现光Ｃ沿
３２

实验数字全息及实时光学再现实验

无透镜傅里叶变换全息的优点记录光路结构简单；能够充分利用CCD的有限带宽；允许的最小记录距离与被测量物体的大小成正比；强度再现像准确、重建速度快；
实验内容与步骤
本实验系统对全息技术做出了全面地展示，具体有一定前沿性和综合性。如果从全息角度区分，实验内容包括计算机模拟全息、数字全息、可视数字全息、实时传统全息。如果从记录方式和光学再现方式的角度区分，实验内容可分为数字记录，数字再现；光学记录，数字再现；数字记录，光学再现；光学记录、光学再现。图—给出了实验内容的整体规划示意图。
北京工大
实验目的
1、理解数字记录、光学记录、数字再现、光学实时再现 2、理解计算模拟全息原理，实现数字记录，数字再现 3、理解可视数字全息原理，在空间光调制器上加载计算模拟全息图，利用再现光路恢复物信息，实现数字记录，光学再现 4、理解实时传统全息实验原理，了解与传统全息之间的异同，通过空间光调制器再现全息图，完成光学记录，光学再现 5、探究数字全息在测量方面的应用
实共轭像复振幅
u1(xi ,
yi
)

exp
jk

2
z0
( xi

xr
)2

( yi

yr
)2

J1(xi ,
yi )
J1(xi , yi )

O ( fx ,
jk
f
y
)
R0
exp

2
z0
( xr2

yr2
)

exp

jk z0

O (
fx,
f y )R0

数字全息技术 (修改版)

数字全息技术的发展
更快的成像速度
数字全息技术的成像速度取决于记录和重建物体三维图像的时间。随着计算机技术和算法的不断优化，未来的数字全息技术将具有更快的成像速度，能够实时获取和重建物体的三维图像。这将有助于提高工业检测和安全监控的效率和准确性
20XX
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数字全息技术
汇报人：XXXXXX
汇报日期：20XX年XX月XX日
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目录
CONTENTS
1 数字全息技术的原理 2 数字全息技术的应用 3 数字全息技术的发展
2
数字全息技术
1
数字全息
技术
2
3
数字全息技术是一种利用数字信号来记录和重现物体的三维图像的技术
它通过将物体照射在激光或其他相干光源上，产生干涉图案，然后利用数字传感器记录干涉图案，再通过计算机重建物体的三维图像
下面将对数字全息技术的原理、应用和发展进行详细介绍
1
数字全息技术的原理
பைடு நூலகம்
数字全息技术的原理
数字全息技术的原理可以分为三个步骤：物光的记录、物光的再现和再现像的观察
数字全息技术的原理
物光的记录
物光的记录是通过干涉图案的记录实现的。当相干的光源照射在物体上时，物体会散射出与原始光源相干涉的衍射光，形成干涉图案。这个干涉图案可以被数字传感器记录下来，作为物光的第一步记录
数字全息技术的原理
物光的再现
物光的再现是通过光的相干性实现的。当用相同的光源照射全息图时，全息图会散射出与原始物光相同的衍射光，形成物光的再现。这个再现的物光可以被观察到，作为物光的第二步记录

马赫-曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现

第３１卷第５期大学物理实验Ｖｏｌ.３１Ｎｏ.５２０１８年１０月ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥＯｃｔ.２０１８收稿日期:２０１８￣０６￣２５文章编号:１００７￣２９３４(２０１８)０５￣００１７￣０４马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现李欣芫ꎬ赵梓言ꎬ付申成(东北师范大学ꎬ物理学师范专业国家级实验教学示范中心ꎬ吉林长春㊀１３００２４)摘要:搭建马赫￣曾德全息光路图ꎬ分别进行了数字全息的两个相关实验:光学￣数字全息(光学记录￣数字再现)ꎬ计算模拟全息(数字记录￣数字再现)ꎬ并对两个实验的结果进行分析加以对比ꎮ关键词:马赫曾德干涉ꎻ光学记录ꎻ数字记录ꎻ数字再现中图分类号:Ｏ４￣３４文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１４１３９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ２２￣１２２８.２０１８.０５.００５㊀㊀１９４８年ꎬ英国物理学家ＤｅｎｎｉｓＧａｂｏｒ为提高电子显微镜的分辨本领ꎬ首次提出同轴全息照相ꎮ１９４９年ꎬＤｅｎｎｉｓＧａｂｏｒ提出了一种新的波前记录和再现方法全息术[１]ꎮ由于传统全息术在利用干板记录全息图时必须要做化学湿处理ꎬ给实验操作带来了诸多不便ꎮ１９７１年ꎬＨｕａｎｇ进一步提出数字全息的概念ꎮ采用数字全息技术ꎬ不仅省去了繁琐的化学湿处理步骤ꎬ而且可以很方便地对生成的全息图进行图像处理[２]ꎬ同时减少或消除噪声等因素带来的的影响ꎮ其最大的优势是响应速度快㊁灵敏度高㊁能够记录运动物体的瞬时状态ꎮ近年来ꎬ数字全息在生物医学ꎬ粒子场测量等很多领域都得到了广泛应用[３]ꎮ２００６年ꎬＪｏｒｇｅＧａｒｃｉａ￣Ｓｕｃｅｒｑｕｉａꎬ等人介绍了一种可适用于研究海洋环境中蜉蝣生物运动的水下数字全息显微技术(ＤＩＨＮ)[１]ꎮ２０１７年ꎬＹａｓｕｈｊｒＴｓｕｃｈｉｙａｍａ等人提出了一种使用ＲＧＢ彩色滤光片的来生成高质量的全彩色大规模计算机全息图(ＣＧＨ)[４]ꎮ１㊀数字全息记录与再现的原理１.１㊀数字记录㊁数字再现数字全息技术分为两个步骤ꎮ首先利用光学干涉原理来记录物体振幅及相位信息ꎬ即记录过程ꎻ再利用光的衍射原理ꎬ对物体所含的光信息进行再现ꎬ即再现过程[４]ꎮ图１所示为数字全息图的记录及再现的坐标变换示意图ꎮ图１　数字全息图的记录及再现的坐标变换示意图㊀㊀物体位于物平面(Ｏｂｊｅｃｔ￣Ｐｌａｎｅ)上ꎬ数字相机在全息平面(Ｈｏｌｏｇｒａｍ￣Ｐｌａｎｅ)上记录物光与参考光在全息平面上的干涉光强分布ꎬ最后在成像平面(ＶｉｒｔｕａｌＩｍａｇｅ￣Ｐｌａｎｅ)上生成全息图ꎮ设位于物平面上的物光场分布为Ｕ０(ｘ０ꎬｙ０)ꎬ则全息平面上的光场记为:Ｏ(ｘꎬｙ)＝Ａ０(ｘꎬｙ)ｅｘｐ[ｊφ０(ｘꎬｙ)]其中ꎬＡ０(ｘꎬｙ)和φ０(ｘꎬｙ)分别为物光波的振幅和相位分布ꎮ将到达全息平面上的参考光波记为:Ｒ(ｘꎬｙ)＝Ａｒ(ｘꎬｙ)ｅｘｐ[ｊφｒ(ｘꎬｙ)]其中ꎬＡｒ(ｘꎬｙ)和φｒ(ｘꎬｙ)分别为物光波的振幅和相位分布ꎮ则全息平面上全息图的强度分布为:ＩＨ(ｘꎬｙ)＝｜Ｕ(ｘꎬｙ)｜２＝｜Ｏ(ｘꎬｙ)＋Ｒ(ｘꎬｙ)｜２＝｜Ａ０(ｘꎬｙ)｜２＋｜Ａｒ(ｘꎬｙ)｜２＋２Ａ０(ｘꎬｙ)Ａｒ(ｘꎬｙ)ｃｏｓ[φ０(ｘꎬｙ)－φｒ(ｘꎬｙ)]上式的前两项分别代表了物光和参考光的光强分布ꎬ仅与振幅有关ꎻ第三项则是二者的干涉项ꎬ包含物光全部的振幅和相位信息[５]ꎮ由于参考光作为载波ꎬ其振幅和相位都受到了物光波的调制ꎬ因此物光调制参考光的结果即是产生了干涉条纹ꎮ全息图的数字再现过程是利用计算机对光波的振幅和相位进行数字计算完成的ꎮ根据衍射原理和再现距离可以得到再现平面上的光场分布ꎬ即:㊀㊀ＵＩ(ｘＩꎬｙＩ)＝ｅｘｐ(ｊｋｄ)ｊλｄ∬¥－¥Ｉ(ｕꎬｖ)Ｃ(ｕꎬｖ)ｅｘｐｊｋ２ｄ(ｘＩ－ｕ)２＋(ｙＩ－ｖ)２[]{}ｄｕｄｖ＝ｅｘｐ(ｊｋｄ)ｊλｄ∬¥－¥Ｉ(ｕꎬｖ)Ｃ(ｕꎬｖ)ｅｘｐｊｋ２ｄ(ｕ２＋ｖ２)éëêêùûúúｅｘｐ－ｊ２π１λｄ(ｕｘＩ＋ｕｙＩ)éëêêùûúúｄｕｄｖ㊀㊀因此ꎬ只要物体到成像平面间的距离满足菲涅尔衍射距离的要求ꎬ就可以获得清晰地再现全息图[６]ꎮ１.２㊀马赫￣曾德干涉光路(光学记录㊁数字再现)搭建马赫￣曾德干涉光路ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀马赫￣曾德干涉光路图㊀㊀由二倍频Ｎｄ:ＹＡＧ激光器输出波长为５３２ｎｍ的激光ꎬ利用衰减片可自由调整光强ꎬ之后光束经过空间滤波器ꎬ滤过高频光ꎬ再经扩束镜和准直镜后ꎬ形成一个亮度合适㊁宽度恰好的均匀平行光束ꎮ之后经分束镜分为物光和参考光ꎬ经过反射ꎬ物光和参考光在另一分束镜面耦合发生干涉ꎬ生成全息图[７]ꎮ为确保光路水平稳定ꎬ光学器件等高同轴ꎬ在搭建光路时ꎬ待测物和ＣＭＯＳ数字相机可最后再加入到光路中[８]ꎮ在光路搭建完成时ꎬ物光及参考光应具有相等的光程差ꎬ此时调节两束光ꎬ使其经合束镜后汇成一束同轴光ꎬ并在远处汇聚ꎬ出现干涉条纹[９]ꎬ此时光路基本调节完成ꎮ将ＣＭＯＳ数字相机加入到系统中ꎬ然后调整衰减片使ＣＯＭＳ采集到的干涉条纹光波强度适合接下来的实验ꎮ再通过调整合束镜微调旋钮ꎬ改变条纹疏密程度ꎬ最终所调竖条纹清晰且密集即可认为调节完毕ꎬ在近处观察时可看到条纹图像如图３所示[１０]ꎮ图３㊀所调竖条纹图像８１马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现２㊀实验内容与结果２.１㊀计算机模拟全息(数字记录ꎬ数字再现)实验利用计算机来模拟数字全息的记录与再现过程ꎮ具体操作流程如图４所示ꎮ图４㊀数字全息记录和重现流程图计算模拟全息实验分为两两个过程ꎬ首先通过计算机计算出一幅图片的全息图ꎬ然后通过计算机将全息图再现ꎮ通过单平面菲涅尔全息图数字模拟ꎬ同时设置此时的虚拟光路的相关参数ꎬ生成全息图像如图５(右)所示ꎮ图５㊀含东北师大字样原始图片(左)及输出全息图(右)图５(右)是含有东北师大字样加密后全息图样ꎬ字的形状已经难以辨认ꎬ但仍可以看出是黑白相间的模糊条纹ꎮ之后通过单平面一步菲涅尔数字再现ꎬ设置与模拟参数相同的再现参数ꎬ输出再现结果如图６所示ꎮ图６㊀输出含东北师大字样的数字再现图再现的东北师大字样轮廓清晰ꎬ可以很容易的从背景中分辨出来ꎮ４.２㊀数字全息(光学记录ꎬ数字再现)数字全息实验可分为两个过程ꎬ第一个过程是通过搭建马赫￣曾德干涉光路进行光学记录ꎬ第二个过程是利用计算机进行数字再现ꎮ记录时用计算机将含东北师大字样的图片输入到空间光调制器(ＳＬＭ)中作为待测物ꎬ记录介质则采用ＣＯＭＳ相机替代传统全息实验中的干板ꎮ图７即为ＣＭＯＳ相机记录的全息图ꎬ软件中可以通过调整物光和参考光的夹角直到ʃ１级和０级衍射分开ꎮ同时可以通过观察计算机中全息图条纹的间距来不断调整夹角的大小ꎬ使其不超过最大夹角以保证全息图和再现图不失真[８]ꎮ图７㊀含东北师大字样全息图图８㊀含东北师大字样再现图图８中生成的全息图较为清晰ꎬ难以辨认字形ꎬ但可大致观察到字的位置大小等信息ꎬ起到了加密的作用ꎮ再现图的周围有一些衍射条纹ꎬ这是再现像和共轭像相互重叠引起的ꎮ将字形放大来看ꎬ其０级和ʃ１级衍射条纹基本分开ꎬ可以较为清晰看到字形ꎮ但仍有误差存在ꎬ 光学记录整个过程由实验者搭建光学仪器完成ꎬ实验台的晃动ꎬ光学仪器的镜面是否干净ꎬＳＬＭ仪器是否足够精密ꎬ物光与参考光是否严格同轴平行等都会影响实验结果ꎮ３㊀实验结论数字全息记录的是参考光和物光直接在介质９１马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现上干涉形成的图样[１１]ꎮ采用ＣＭＯＳ相机代替传统全息实验中的干板ꎬ直接将全息图记录在计算机中ꎬ再利用计算机将全息图再现ꎮ计算模拟全息则是用数学的方法将物体的振幅和相位记录下来加以加密再现ꎬ完全通过计算机来实现图像的记录和再现[１２ꎬ１３]ꎮ就全息图来说ꎬ前者生成的全息图较为清晰ꎬ可看到图样大致宽度㊁轮廓等ꎻ而后者生成的全息图完全模糊ꎬ无法看到前者表达的图样大致信息ꎮ对于再现图ꎬ前者几乎无衍射条纹影响ꎬ图样效果好ꎬ后者较大程度受到了衍射条纹的影响ꎬ图样不如前者清晰可辨ꎮ参考文献:[１]㊀ＪｏｒｇｅＧａｒｃｉａ￣ＳｕｃｅｒｑｕｉａꎬＤｉｇｉｔａｌｉｎ￣ｌｉｎｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｍｉ￣ｃｒｏｓｃｏｐｙ[Ｊ].ＡＰＰＬＩＥＤＯＰＴＩＣＳꎬ２００６(４５):８３６￣８５０. [２]㊀桂进斌ꎬ李俊昌ꎬ宋庆和ꎬ等.离轴数字全息超分辨率记录系统优化设计[Ｊ].光学学报ꎬ２０１４(６):７７￣８１.[３]㊀罗鹏ꎬ吕晓旭ꎬ钟丽云.数字全息技术研究进展及应用[Ｊ].激光杂志ꎬ２００６(６):８￣１０.[４]㊀ＹａｓｕｈｉｒｏＴｓｕｃｈｉｙａｍａꎬＫｙｏｊｉＭａｔｓｕｓｈｉｍꎬＦｕｌｌ￣ｃｏｌｏｒｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｄｃｏｍｐｕｔｅｒ￣ｇｅｎｅｒａｔｅｄ[Ｊ].ＯＰＴＩＣＳＥＸＰＲＥＳＳꎬ２０１７(３):２０１６￣２０１９.[５]㊀王亮.三维物体数字全息及其应用研究[Ｄ].南京师范大学ꎬ２００７.[６]㊀何建瑜ꎬ赵荣涛ꎬ竺江峰.新马赫￣曾特尔全息光路图制作高频全息光栅[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１１(６):９￣１１.[７]㊀韩冰ꎬ肖文ꎬ潘锋ꎬ丛琳ꎬ等.同轴数字全息相位恢复算法采样距离优化研究[Ｊ].激光与光电子学进展ꎬ２０１２(１２):６９￣７４.[８]㊀于瀛洁ꎬ郭路ꎬ周文静.数字全息位相拼接实验研究[Ｊ].光学仪器ꎬ２０１１(４):５５￣５９.[９]㊀刘丽君ꎬ封玲ꎬ王喜省.数字像面全息与同轴全息实验研究[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１１(６):１９￣２１. [１０]朱江ꎬ刘丽飒.数字平面全息光栅实验研究[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１７(３):６９￣７１.[１１]丁大为.计算全息图及其数字重现的研究[Ｊ].安徽大学硕士学位论文ꎬ２００４(５).[１２]仇宇.全息图的数字化频域滤波及数值再现研究[Ｊ].电子科技大学学报ꎬ２００６(６):９３４￣９３６. [１３]李文昌ꎬ周敏ꎬ等.利用马赫￣曾德干涉光路制作二维全息光栅[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１８(４):４９￣５３.Ｍａｃｈ￣ＺｅｎｄｅＤｉｇｉｔａｌＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇａｎｄＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＬＩＸｉｎ￣ｙｕａｎꎬＺＨＡＯＺｉ￣ｙａｎꎬＦＵＳｈｅｎ￣ｃｈｅｎｇ(ＮａｔｉｏｎａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅａｃｈｉｎｇＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒｏｆＰｈｙｓｉｃｓＮｏｒｍａｌＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉｌｉｎＣｈａｎｇ￣ｃｈｕｎ１３００２４)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｔｓｅｔｓｕｐａＭａｃｈ￣Ｚｅｈｎｄｅｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈꎬａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｓｔｗｏｒｅｌａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｄｉｇｉｔａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ:ｏｐｔｉｃａｌ￣ｄｉｇｉｔａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ(ｏｐｔｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇａｎｄｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ)ꎻｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｈｏｌｏ￣ｇｒａｍ(ｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇａｎｄｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ).Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｗｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍ￣ｐａｒｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｍａｃｈ￣Ｚｅｈｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅꎻｏｐｔｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇꎻｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇꎻｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ０２马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现。

数字全息记录与光学再现

数字全息记录与光学实时再现实验一、实验目的1、理解数字记录、光学记录、数字再现、光学实时再现2、理解计算模拟全息原理，实现数字记录，数字再现3、理解可视数字全息原理，在空间光调制器上加载计算模拟全息图，利用再现光路恢复物信息，实现数字记录，光学再现4、理解实时传统全息实验原理，了解与传统全息之间的异同，通过空间光调制器再现全息图，完成光学记录，光学再现掌握知识点：传统全息术、数字全息、计算模拟全息、菲涅尔衍射、相干光干涉、空间光调制器、光学再现二、实验仪器（详细描述见技术指标）固体激光器(机械调整结构) 一台；空间滤波器组件(显微镜、针孔及机械调整结构) 一套；分光镜两个；可调谐衰减片一个；准直透镜组件一对；CMOS图像探测器一个；透射式液晶空间光调制器一个；注意：重点分析透射式记录光路三、实验原理计算机及CCD技术的发展直接推动了全息技术的革新。

全息术已涉及形貌测量、微小物体检测、数字全息显微、防伪、医学诊断等许多领域。

传统光学全息实验是通过银盐干板或光致聚合物等记录全息图，拍摄过程对环境要求较高，冲洗过程繁琐。

本实验在传统全息术基础上，开发了数字全息、计算模拟全息和光学实时再现等全息技术。

数字全息是用高分辨率CMOS记录全息图，并由计算机对全息图进行数字再现。

计算模拟全息是通过计算机模拟全息图，并通过软件实现数字再现。

光学实时再现是通过再现空间光调制器上的全息图实现的。

通过在实验系统中引入光电成像器件以及数字图像处理技术的应用，对实现光信息专业学生的综合专业技能的培养具有重要意义。

本实验为典型的光信息实验，能全面培养学生的综合实验技能。

实验内容丰富，知识点清晰，实验现象明显。

不但能训练学生动手能力，而且能增强学生分析问题能力。

教师还可根据具体情况，将计算模拟全息作为信息光学课程的演示实验。

图1 光路示意图本实验在传统全息术基础上，根据菲涅尔衍射理论，开发了数字全息、计算模拟全息和光学实时再现等典型全息技术。

用数字图像处理方法增强全息再现像

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文章编号：０５６３（０７０ — １７０１０ — ０３２０）２０５ — ２
ＳＩＥＨＩＦＲＡＩＮＤＶＬＰＥＴ＆ＥＯＯＣ— ＣＯＭＴＯＥＥＯＭＮＴＮＣＮＭＹ
场分布为：
（）１
如果将与参考光相同的光用于再现，：＝则在再现平面上的光即ＣＲ。
，ｃ１ｌ）ＣＯ＋ＲＤ（Ｊｌ０ｌＲＲＯ＋Ｊｌ（Ｊｌ０ｌ＋Ｒ＇ ‘＝１＝Ｒ！ＣＲｌ）＋Ｒ＇ｌ０！Ｒ１
一
０方向波数为ｋｓｆ，，￣ｉＡ则在 — 平面记录下与物光十涉后的全息图，ｎＹ并将与参考光共轭的光用于再现．得到的光场分布为：
，ｙ＝１（ＹｌＲ］根ｇ（ｙ＋。，）ｘ（ｗ￣），）［Ｏｘ）Ｊｏ茸）Ｒ０（ｙｅｐｊｋ（，ＪＲＪＩｘ２４
再现像和共轭像就有了不同的传播方向，直透光的影响还是使冉但
清华大学出版社。０３２０，
［］史培军，２宫鹏，晓兵．土地利用，盖变化研究的方法与实践李等．覆［．：Ｍ］北京科学出版社，９６１９．［］毕宝德．３土地经济学［．：Ｍ］北京中国人民大学出版社，９６１９．［］查志强．４城市土地集约利用潜力评价指标体系的构建［］Ｊ．浙江统计，
２０年第ｌ卷第２０７７期
收稿日期：０６０ — ４２０ — ８２
用数字图像处理方法增强全息再现像

数字全息技术的原理和应用

1 前言
将主要介绍数字全息的基本原理和数字全息图的几种重建方法 ,以及数字全息技术在各个方面的应用.
全息技术的思想最早是由英国科学家 Dennis Gabor[1]于 1948 年提出的 ,由于受到光源等条件的限制 , 直到 20 世纪 60 年代第一台激光器问世以来 ,全息技术才获得了空前的发展. 全息技术的主要特点是它不仅记录了物体的振幅信息 ,而且记录了物体的位相信息 ,从而更加真实地反映了原物体. 其中数字全息技术是利用 CCD 等电荷耦合器件取代传统光学全息中的记录介质来记录全息图 ,重建的过程在计算机中完成 ,因此数字全息不仅继承了传统全息的特点 ,而且还具有其自身的优点 : (1) 没有湿处理过程 ,可以实时进行图像的获取和处理. (2) 数值重建既能得到重建光波场的强度分布 ,也能获取相位信息. (3) 采用脉冲激光作为光源时 , 曝光时间短. (4) 数值重建还可以方便地进行数字聚焦 ,容易实现三维观测. 数字全息已经被应用于干涉计量、微小粒子检测、器件形貌分析、微小形变与缺陷探测、显微成像和记录运动物体状态等诸多领域. 本文
33 卷 (2004 年) 11 期
2 全息技术的发展
全息技术的基本原理是 :物体反射的光波与参考光波相干叠加产生干涉条纹 ,被记录的这些干涉条纹称为全息图. 全息图在一定的条件下再现 ,便可重现原物体逼真的三维像. 根据全息图的记录手段和再现方式的不同 ,一般可将全息技术分为三类 : (1) 光学全息 :如图 1 (a) 所示 ,全息图的记录过程是光学过程 ,再现过程也是利用光学照明来实现的 ,这种全息过程就是传统的光学全息 ; (2) 计算全息 :如图 1 (b) 所示 ,利用计算机模拟光的传播 ,通过计算机形成全息图 ,打印全息图后微缩形成母板 ,也可用激光直写系统形成计算机全息图 ( CHG) ,或利用液晶光阀 (LCD) 或空间光调制器显示全息图 ,利用光

离轴数字全息术在三维成像中的应用

离轴数字全息术在三维成像中的应用在现代科技领域中，数字全息术被广泛应用于三维成像领域。

而离轴数字全息术则是数字全息技术的一种重要分支之一，它在三维成像中起到了至关重要的作用。

本文将介绍离轴数字全息术在三维成像中的应用。

一、数字全息术的基本原理数字全息术的基本原理可以简单概括为：将光通过物体，然后通过摄像机或激光扫描仪记录下光的波前和相位信息。

此时，光波信息可以通过计算机重构成物体的三维模型。

数字全息术不同于传统摄影技术，它可以捕获物体的完整空间信息和相位信息，可以用于三维成像和全息照片制作。

二、离轴数字全息术的定义离轴数字全息术是数字全息技术的一种分支，是利用成对的干涉图像进行三维成像的方法。

当两个光源的光波干涉后，产生了干涉条纹，这些干涉条纹记录下了物体的三维信息。

离轴数字全息术通过特殊的角度和晶体材料，可以利用光胶片记录干涉条纹信息。

三、离轴数字全息术解决的问题离轴数字全息术在数字全息术的基础上，主要是解决了一些数字全息术无法达到的问题。

首先，光线必须保持离轴贴近的状态，才能捕捉到物体的干涉信息。

其次，利用离轴数字全息术，可以消除数字全息术的基频条纹干扰，使成像更加清晰。

此外，离轴数字全息术还可以在数字全息术无法处理的一些形状和尺寸的物体制作成三维模型。

四、离轴数字全息术在三维成像中的应用非常广泛。

在医学领域，离轴数字全息术被用于心血管和脑血管等领域的研究，这可以帮助医生更加系统地了解人体的结构和病变情况。

在工业制造领域，离轴数字全息术可以用于汽车和飞机零件的三维成像，以无损检测的方式帮助企业实现质量控制。

在艺术领域，离轴数字全息术被用于制作全息照片，在博物馆和展览中也有广泛应用。

五、离轴数字全息术的发展趋势随着技术的不断进步，离轴数字全息术也得到了更高效的技术支持。

例如，据悉，利用成像算法，可以准确地区分画面中蛋白质颗粒的形态和分布，这为离轴数字全息术的应用开辟了新的研究方向。

在未来，离轴数字全息术应用的领域还有待进一步研究和开发。

数字全息显微再现算法研究

Ａｂｓｒｃ：ＡｎｅｐｒｍｅｔｌｓｔｐｏｉｉａｏｏｒｐｉｃｏｃｐｓｄｓｇｅｎＩａｔｍｅｉｆｒｃｎｔｕｃｔａｔ：ｘｅｉｎａｅｕｆｄｇｔｌｈｌｇａｈｃｍｉｒｓｏｙｉｅｉｎｄａｄａｌｒｈｔｃｏｅｏｓｒ — ｉ
ＫｙＷｏｄ：ｉｔｏｇａｈ；ｏｇａｈｃｍｃｏｃｐ；ｏｒｒｒｎｆｍｅｒｓＤｇａｈｌｒｐｙＨｌｒｐｉｉｒｓｏｙＦｕｅａｓｒｉｌｏｏｉｔｏ
１引言
目前，国内外许多研究机构正致力于数字全息方面的理论和实验研究，尤其是欧、、美日等国家的研究最为活跃。近年来，在数字全息显微测量方面也取得了一些成果。对显微测量来说，提高分辨率是关键。文献报道了Ｈｓｄａａ等人用无透镜Ｆｕｅ变换全息的方法，ｓｏｒｒｉ实现了数字全息显微测量分辨率达到１４Ｌ推动了数字全息在显微测量方面研究的发展。但是，．１ｍ，由于目前记录数字全息图的ＣＤ像素尺寸Ｃ大，光敏面尺寸小，致使数字再现像的分辨率低，再现像与孪生像分离困难。因此，ＣＤ性能一定的情在Ｃ况下，如何提高数字全息的分辨率和再现像的清晰度、实现再现像与其它成分良好分离、提高再现光场的信噪比，目是前数字全息技术发展和应用中的关键问题。针对上述问题，人们提出了一些解决方案，主要有两种思路：一种是设计满足记录采样条件和再现分离条件的光路结构，如采用同轴全息光路记录数字全息图【既满足了记录采样条件，６ＪＪ，又扩大了记录物体的高频信息，特别是按无透镜Ｆｕｅ变换全息光路ｏｒｒｉ记录全息图时，满足采样条件问题几乎得到完全解决；另一种是实现再现像与孪生像分离，常采用以下两种方法，一是根据离轴全息中再现像的分离条件，对数字全息图进行Ｆｕｅ变换频谱滤波】将其中零ｏｒｒｉ，级像和共轭像的频谱滤掉，再现光场中只剩下原始像，这种方法的突出优点是只需要一幅数字全息图，实验装置简单，但此方法需要进行多次Ｆｕｅ变换，ｏｒｒｉ再现速度慢，容易造成有用信息的丢失，影响数字全息再现像的分辨率提高。二是在同轴记录光路中采用相移技术¨ 。，。… 这种方法不仅容易满足数字全息的记录采样条件，而且去除直透光和共轭像的效果好，扩大了原始像的视场，但它至少要记录四幅全息图，而且装置比较复杂，对环境稳定性的要求较高，不适用于动态物体和过程的记录，因此，了其在实际测量中限制的应用。本文通过设计一种适用于微观物体的数字全息记录实验光路，介绍将物光波前从全息图中剥离的再现算法，出数字全息显微的一种实时再现方法。由于这种方法的实验装置比较简单，环境稳定性给对

全息图再现技术及其应用领域

全息图再现技术及其应用领域全息图再现技术是光学投影技术中的一种相对较新的技术，是将物体的三维空间信息记录在光介质中并再现出来的一种成像技术。

与传统的平面图像不同，全息图再现技术可以记录物体的三维空间信息，并将其真实地呈现出来。

因此，全息图再现技术在许多领域中得到了广泛的应用，本文将从技术基础、应用领域以及未来发展方向三个方面进行探讨。

一、技术基础全息图再现技术的核心是全息术，全息术是由杜威和古托曼在20世纪初提出的一种光学成像技术。

它与传统的摄影技术不同，传统摄影只能将物体的二维信息记录下来，而全息术可以将物体的三维信息记录下来。

全息术利用光干涉原理将物体的三维信息记录在光感材料上，然后再使用激光光束将其再现出来。

全息术主要分为以下四个步骤：1.制备全息片制备全息片需要用到光感材料，典型的全息片是由玻璃或塑料板、照相底片和某些化学药品组成。

光感材料的作用是记录物体的干涉图案。

制备全息片的过程需要耗费大量的时间和精力，一般需要使用精密的设备和仪器。

2.记录物体的全息图样将物体放在全息片的一侧，然后用激光束照射，激光束的反射会产生干涉。

干涉图案是由物体的形态和结构决定的，因此可以通过干涉图案记录物体的形态和结构信息。

3.再现全息图样当激光束照射到全息片上时，会产生干涉，并将记录物体的三维信息记录在干涉图案中。

当光线再次穿过全息片时，就会将物体的三维信息再现出来。

4.观察全息图像全息图像可以用肉眼观察，但是由于干涉图案很容易受到外界干扰，因此需要在特殊的条件下才能观察到全息图像。

一般需要使用像散法或双色法等技术才能观察到完整的全息图像。

二、应用领域全息图再现技术可以应用到许多领域中。

以下是其中一些典型应用。

1.三维成像全息图再现技术可以记录并再现物体的三维信息，因此可以用于三维成像。

三维成像指的是将物体的三维信息转换成平面上的图像。

三维成像最常用的方法是计算机辅助设计和制造，通过软件将物体的三维信息转换成计算机图像。