提高计算全息再现像质的研究

【摘要】全息术应用范围广泛,计算机具有灵活、可编程、可控制分析数据及模拟仿真的功能,而计算全息技术是集全息术与计算机技术于一体开拓的一个新的研究领域。计算机制全息图方法不仅可记录实际存在物体的全部信息,而且还可以记录现实不存在物体的全息图并再现出其逼真的三维像。由于计算机的快速发展,可利用计算机快速制出不同物波的全息图,具有方便快捷,灵活,可复制的特性。计算全息技术不仅在三维显示方面得到应用,还可以进行全息干涉计量、可制作较复杂的全息光学元件、全息显微术、全息信息存储等。而计算全息再现像质量即是影响其应用效果的因素。全息光学的研究者已在相关方面提出一些改进的方法,但仍然没有达到理想的效果。因此针对提高计算全息再现像质的研究是极其有必要的。本论文通过系统研究迂回位相编码与修正离轴参考光方法制作计算全息图的理论与技术,针对计算全息再现像中正负一级再现像重叠、受零级像干扰严重、清晰度低及散斑噪声分布影响的问题,提出新的改进方法。得到清晰度较好、分离程度明显、散斑噪声减弱且去除零级的理想再现像,并对改进后的再现像质量进行了定量评价。具体研究内容如下：(1)研究分析了计算全息技术的特点与发展现状、目前存在的主要问题及已有解决方法,并对制作计算全息图的基本理论进行了深入研究,得出离散傅里叶变换在制作计算全息图中的应用及其傅里叶变换全息图的成像特点：再现时需要在空间光调制器后,CMOS接收器之前加透镜进行傅里叶逆变换,且前后距离均为所用透镜的焦距。(2)针对迂回位相编码计算全息图：通过改变罗曼Ⅲ型抽样数目与计算全息编码孔径数,研究再现像质,获取使得计算全息再现像质量较高的最佳孔径数值：两次利用fftshift()函数对再现像分别进行频移与循环移位,使再现像重叠现象有效减弱,从而提高了再现像清晰度。(3)针对修正离轴计算全息再现：通过改变全息图的制作方法,对全息图进行预处理,然后对其再现,清晰度得到明显提高；然后通过研究离轴计算全息编码中载频参数值对再现像的影响,得到载频参数与正负级再现像分离程度的规律,进而选取合理的载频参数值使得正负级再现像完全分离,不再出现重叠像。结果得到清晰度高、分离程度明显的再现像。并结合博奇全息中加载的偏置参数为常数项的特点,有效消除了再现像中的直流分量与背景散斑噪声,得到了理想的再现像。比传统的采用多图像平均法减少计算全息再现散斑噪声、频谱滤波法、采用相移法消除直流成分与共轭像等减少散斑噪声及分离再现像的方法更方便快捷,且达到了较好的效果。(4)得到理想再现像后,对其信息冗余度进行了分析,并在现有的基础上对其改进。采取对图像分类制作的方法：对于图像在空域中X轴边长大于Y轴边长的图像即水平轴偏长型的二维图像,将其竖直方向扩展为原图像的2倍,水平方向不变；而对于X轴边长小于Y轴边长的图像即偏竖直型图像,将其水平方向长度扩展为2倍,竖直方向与原图像一致。这种方法将信息冗余度降低了25%。(5)以原图像为参考,利用峰值信噪比与均方误差理论,采用matlab编程对改进后的再现像逼真度进行了定量评价,结果更具有可靠性。(6)研究光学再现装置,并将经过预处理的物波波前加载其中,得到计算全息图的光学再现像,并采用光阑对其光束进行控制,消除杂散光,得到清晰的光学再现像,结果与预期相符。
【作者】孙平平；
【导师】王晓颖；
【作者基本信息】西安工业大学，光学，2014，硕士
【关键词】计算全息；再现像；迂回位相编码；修正离轴参考光；傅里叶变换；

【参考文献】
[1]周碧莹.基于主观幸福感的中国农村公共支出优化分析[D].华中科技大学,企业管理,2012,硕士.
[2]陶岚.苏润成人高等教育培训机构市场竞争战略选择研究[D].天津商业大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[3]史兵.跳扩频接收机的FPGA实现[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[4]耿厚法.促甲状腺激素与绝经期女性致动脉粥样硬化血脂谱的相关性研究[D].山东大学,内科学（专业学位）,2014,博士.
[5]叶进.基于决策支持的柔性信息管理系统[J].桂林电子工业学院学报,2005,04:9-12.
[6]尹丽花.昆明市政协发挥民主监督作用实效性研究[D].云南大学,公共管理,2012,硕士.
[7]田敏娟.成都市猕猴桃流通渠道绩效评价及其影响因素研究[D].四川农业大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[8]郁钧晖.V形墩刚构桥有限元仿真与施工监测分析[D].浙江大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[9]程健.Gelsolin在结直肠癌组织和血浆中的表达及其临床意义[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[10]杨永强.山东乒乓球女队运动员运动损伤的调查分析及预防研究[D].山东体育学院,体育教学,2012,硕士.
[11]段宏,张桂清,谭运猛.一种基于Web挖掘的信息自动分类系统[J].华中科技大学学报(自然科学版),2003,07:19-21.
[12]张阿赛.基础教育改革中教师群体内部利益冲突的相关研究[D].东北师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[13]朱玉全,孙志挥,宋余庆,陈耿.一种基于FP-tree的最大频繁项目集挖掘算法[A].中国计算机学会数据库专业委员会.第十九届全国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C].中国计算机学会数据库专业委员会:,2002:3.
[14]曹建平,王晖,夏友清,乔凤才,张鑫.基于LDA的双通道在线主题演化模型[J].自动化学报.
[15]李彩红.水源地生态保护成本核算与外溢效益评估研究[D].山东农业大学,农业经济管理,2014,博士.
[16]丁仲凡.静载与疲劳荷载下表层嵌入CFRP-混凝土界面特性研究[D].华东交通大学,结构工程,2014,硕士.
[17]甘水根.抗癫痫药物皮肤不良反应与HLA-B~*1502基因的相关性研究[D].南昌大学,儿科学（专业学位）,2014,硕士.
[18]王传栋.面向科学试验的工程数据仓库模型研究[D].南京航空航天大学,2005.
[19]周歆慧.OFDM系统峰均功率比混合抑制技术的研究[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[20]石松林.珠穆朗玛峰国家级自然保护区高山灌丛草甸带植物多样性研究[D].成都理工大学,自然地理学,2013,硕士.
[21]柴剑丽,吴春燕,王文娟,应迎娟,蒋欣欣,熊晓玲.糖尿病肾病患者血液透析中低血糖管理的持续质量改进[J].中华护理杂志,2015,02:170-174.
[22]于金波.伪满皇宫博物院营销战略研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[23]董亚男.我国民间借贷法律问题研究[D].沈阳师范大学,法律,2013,硕士.
[24]刘静.基于社会责任的大卖场顾客满意度研究[D].石家庄经济学院,企业管理,2012,硕士.
[25]李展.高层框架—剪力墙结构在罕遇地震作用下的静力弹塑性分析[D].青岛理工大学,防灾减灾工程及防护工程,2013,硕士.
[26]罗永平.食品安全监管执行力问题研究[D].南昌大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[27]戴小川.我国汽车尾气污染防治法律对策研究[D].四川省社会科学院,法律（专业学位）,2014,硕士.
[28]赵蔚.关于环境因子对稻根生长发育影响的研究[D].扬州大学,植物学,2012,硕士.
[29]程伟.脾切除对阻塞性黄疸大鼠肝功能及内毒素血症影响的实验研究[D].大理学院,外科学,2013,硕士.
[30]王海凤,薛美美,李铁克.基于约束满足的热轧无缝钢管生产排序模型与算法[J].冶金自动化,2013,03:39-42.
[31]王旭.人物期刊封面专题在建构社会核心价值观中的作用分析与文化反思[D].西北大学,新闻学,2014,硕士.
[32]孔胜男.rhBNP与盐酸乌拉地尔治疗急性冠脉综合征伴急性心力衰竭的临床对比研究[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[33]吴斌.大型公共建筑能耗监测系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学,控制工程,2013,硕士.
[34]赵世臣.土地一级开发成本管理研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2014,硕士.
[35]罗承菊.环境公益诉讼适格主体及分工合作模式研究[D].华中科技大学,环境与资源保护法学,2013,硕士.
[36]刘宸希.中国私募基金规制研究[D].吉林大学,法经济学,2013,硕士.
[37]艾恕.全球光通信市场最新动向[J].世界电信.2004(06)
[38]成静红.三相电压型PWM整流器非线性控制的研究[D].中国矿业大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[39]曹丽华,王红军,涂克华,蒋宏亮,王利群.三层同轴电喷-去模板法制备核壳纳米颗粒用于蛋白质药物输送[J].高分子学报,2014,09:1238-1243.
[40]傅建鑫.内蒙古呼麦发展趋势调查研究[D].新疆师范大学,音乐学,2013,硕士.
[41]庞洁.斜翼近空间飞行器的建模与飞行控制[D].南京航空航天大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[42]胡芳捷.电子商务环境下铁路货运业务流程再造研究[D].西南交通大学,物流工程,2014,硕士.
[43]曹申好.协作通信系统的中继选择和功率分配策略研究[D].杭州电子科技大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[44]刘文静.多壁碳纳米管/聚合物薄膜的制备及其在生物检测中的应用[D].哈尔滨工业大学,2013.
[45]王冶.环境伦理视域下的我国城市汽车污染问题治理研究[D].渤海大学,科学技术哲学,2014,硕士.
[46]刘三阳,张平,朱明敏.基于局部搜索的人工蜂群算法[J].控制与决策,2014,01:123-128.
[47]曹文富.关于马力茨夫代数的导子与一类扩张[D].河北大学,基础数学,2003,硕士.
[48]李铤.多巴胺D1受体对RGC-5细胞氧化应激的保护作用及其机理研究[D].吉林大学,临床检验诊断学,2013,硕士.
[49]唐广.航空发动机高速柔性转子动力特性和平衡技术研究[D].湖南大学,机械工程,2012,硕士.
[50]闫安菊.波形与振幅属性在储层预测中的敏感性探讨[D].成都理工大学,地球探测与信息技术,2013,硕士.