对物光波前衍射追迹成像的研究

发布时间：2022-11-06 11:15

　　信息光学基于全息图像技术与激光技术,以光学传递数学方程作为媒介,在图像信息处理方面展现出了众多优势,逐渐成为了光学研究的重要方向。随着波前探测技术的提高,各类摆脱干涉方法的全息记录方法实现了商业化产品。这为无镜头成像、单次采集层析成像等技术的实现成为可能。为使波前传感器在上述领域实现应用,本文针对计算全息成像的基础理论、算法、实验进行了讨论。文章首先对传统全息和计算全息的发展背景进行了阐述,并且深入讨论了计算全息的基础理论——标量衍射理论在不同的条件限制下的表达,比如基尔霍夫衍射公式、瑞利-索末菲衍射公式、菲涅耳衍射公式及夫琅禾费衍射公式等。在此基础上,文章对菲涅耳衍射的三种不同算法进行了分析和讨论。对每一种方法都进行了理论解释以及模拟实验,仔细对比了三种方法的适用条件及优缺点,为计算全息成像的最优化打下了基础。通过对比,本文采用了菲涅耳衍射的单次傅里叶变化算法。为了能够实现对波前采集数据的定量计算实现衍射追迹成像,文中对传统算法理论进行了优化,运用分段衍射计算方法解决了该算法无法调节衍射距离和欠采样对计算结果影响剧烈的问题。该优化方法对其他类似问题同样有较好的借鉴价值。通过对算法的优... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 传统全息术
        1.1.1 全息术发展简介
        1.1.2 全息术的类型及特点
        1.1.3 全息术的应用
    1.2 计算全息
        1.2.1 计算全息概述
        1.2.2 计算全息的分类
        1.2.3 计算全息的几种物理解释
    1.3 本论文的主要研究内容
第二章 标量衍射理论基础
    2.1 引言
        2.1.1 历史背景
        2.1.2 从矢量理论到标量理论
    2.2 平面屏幕衍射的基尔霍夫理论
        2.2.1 亥姆霍兹方程和格林定理
        2.2.2 亥姆霍兹与基尔霍夫的积分定理
        2.2.3 平面屏幕衍射的基尔霍夫理论
    2.3 平面屏幕衍射的瑞利-索末菲理论
    2.4 平面屏幕衍射的角谱理论
        2.4.1 角谱的物理含义
        2.4.2 角谱的传播
    2.5 光学元件对光波的变化作用
    2.6 菲涅耳衍射
        2.6.1 菲涅耳衍射公式
        2.6.2 圆对称菲涅耳衍射公式
        2.6.3 一维菲涅耳衍射公式
    2.7 夫琅禾费衍射
        2.7.1 夫琅禾费衍射公式
        2.7.2 圆孔的夫琅禾费衍射
第三章 菲涅耳衍射积分的S-FFT、T-FFT和D-FFT算法
    3.1 菲涅耳衍射积分的S-FFT算法
        3.1.1 菲涅耳衍射积分的S-FFT算法的实验原理
        3.1.2 S-FFT算法程序模拟
        3.1.3 S-FFT算法模拟结果及分析
    3.2 菲涅耳衍射积分的T-FFT算法
        3.2.1 菲涅耳衍射积分的T-FFT算法的实验原理
        3.2.2 T-FFT算法程序模拟
        3.2.3 T-FFT算法模拟结果及分析
    3.3 菲涅耳衍射积分的D-FFT算法
        3.3.1 菲涅耳衍射积分的D-FFT算法的实验原理
        3.3.2 D-FFT算法程序模拟
        3.3.3 D-FFT算法模拟结果及分析
    3.4 小结
第四章 基于计算全息的衍射追迹成像实验研究
    4.1 基于单次傅里叶变换的分段衍射算法
        4.1.1 基本理论
        4.1.2 采样定理对S-FFT算法中观察屏尺寸的影响
        4.1.3 模拟计算结果与分析
    4.2 衍射追迹成像模拟实验
        4.2.1 衍射追迹成像实验原理
        4.2.2 衍射追迹成像程序模拟
        4.2.3 衍射追迹成像模拟实验结果与分析
    4.3 衍射追迹成像实验
        4.3.1 衍射追迹成像实验器材及操作
        4.3.2 衍射追迹成像实验数据及分析
        4.3.3 衍射追迹成像实验结论
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]关于全信息成像和layered 3D显示技术的研究[J]. 赵若时.  科技创新导报. 2016(15)
[2]基于衍射追迹的集成成像重构算法[J]. 范广飞,陈林森,魏国军,顾新宇.  光学学报. 2016(05)
[3]空域计算全息三维成像技术[J]. 董建文,陈定尘,庞晓宁,刘远致,许宗玺.  中国激光. 2014(07)
[4]基于元素图像阵列采样的集成成像重构方法[J]. 王宇,朴燕.  光学学报. 2014(05)
[5]彩色全息显示方法与系统概述[J]. 沈川,韦穗,刘凯峰,张芬,李浩,王岳.  激光与光电子学进展. 2014(03)
[6]非相干全息术成像特性及研究进展[J]. 万玉红,满天龙,陶世荃.  中国激光. 2014(02)
[7]基于棱镜-光栅结构的全息波导头盔显示系统设计[J]. 曾飞,张新,张建萍,史广维,曲贺盟,张继真.  光学学报. 2013(09)
[8]先拍照,后对焦——颠覆传统的光场相机Lytro[J]. 玉牙青青.  中国摄影家. 2013(06)
[9]利用反射全息实现计算全息三维显示[J]. 拜晓慧,万琳,任亚萍,黄艳芳,王辉.  光子学报. 2012(05)
[10]光栅刻痕缺陷对衍射光强分布的影响[J]. 陈万金,陈阳.  吉林师范大学学报(自然科学版). 2012(01)

博士论文
[1]联合编码调制理论及系统优化设计[D]. 芮华.南京航空航天大学 2005

硕士论文
[1]空间调制技术在光信道中的研究[D]. 王培.大连海事大学 2016
[2]计算全息三维显示的研究[D]. 侯瑞宁.重庆大学 2007



本文编号：3703404