非相干数字全息成像实验及性能研究

《非相干数字全息成像实验及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201512131621密级硕士学位论文非相干数字全息成像实验及性能研究作者姓名：杨旭锋导师姓名：杜艳丽副教授学科门类：工学专业名称：光学工程培养院系：物理工程学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchofIncoherentDigitalHolographyImagingExperimentAndPerformanceByXufengYangSupervisor:AssociateProf.Yanli

2、DuOpticalEngineeringSchoolofPhysicalScienceandEngineeringMay,2018学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文

3、的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要与传统成像只能记录物体的振幅信息相比，全息术是一种通过光的衍射和干涉原理，同时记录下物体振幅和相位信息的成像方式。传统的全息术需要相干光与感光材料的照明与记录，从而会带来散斑噪

4、声、光路复杂、再现繁琐等问题。随着数字感光元件以及计算机、空间光调制器的出现，非相干数字全息技术得到了快速发展，摆脱了对相干光的依赖，解决了成像时散斑噪声的问题，数字记录方式也极大方便了全息图的记录和再现过程。本文在非相干数字全息成像系统的基础上，主要研究其在望远成像领域的应用以及系统分辨率的提高。论文的主要内容如下：首先，介绍了两种常见的非相干数字全息光路，基于空间光调制器的FINCH系统和基于麦克尔逊干涉仪的同轴全息系统。对于两种系统，分别在标量衍射理论的基础上推导了系统的点扩散函数、再现距离、横向放大率和分辨率；对于同轴全息出现的干扰项问题

5、，分析了定步长三步相移法和广义三步相移法消除干扰项的过程；介绍了菲涅尔衍射积分公式的卷积法、菲涅尔变换法和基于角谱理论的角谱法三种全息图再现方法，通过分辨率板的成像结果，证明两种系统的可行性并对优缺点进行了分析对照。其次，在以上两种系统的基础上搭建了前置望远系统的全息成像光路，对成像过程进行了详细的分析。对于FINCH望远系统，拍摄了较远距离的分辨率板的全息图并进行了再现；通过加入可变光阑限制杂散光的干扰，优化成像效果，提高了信噪比；拍摄了空间纵深不同的硬币，通过在不同再现距离的清晰再现，验证了系统的三维性。对于麦克尔逊望远系统，拍摄了分辨率板和

6、硬币的全息图并实现了清晰再现，验证了麦克尔逊望远系统用于全息拍摄的可行性。最后以FINCH望远系统为例分别从理论和实验上分析了全息望远成像的景深问题。最后，对于当前光学系统固有的的分辨率瓶颈问题，介绍了结构光实现超分辨的原理。根据成像过程中结构光光源的产生形式，给出了正弦条纹结构光的理论表达式；对于记录全息图的后期算法处理过程，介绍了图像频域分离、移动、拼接的方法。将结构光技术用于FINCH全息成像并进行了理论分析，用MATLAB软件对成像过程进行模拟仿真，实现了全息成像中频域在水平和竖直I两个方向的扩展并提高了再现像的分辨率。验证了结构光技术用

7、于全息成像系统实现超分辨的可行性。关键词：非相干全息；数字全息；全息望远；结构光；超分辨IIAbstractComparedwiththetraditionalimagingwhichcanonlyrecordtheamplitudeinformationoftheobject,holographyisanimagingmethodthatrecordstheamplitudeandphaseinformationofanobjectthroughtheprincipleofdiffractionandinterferenceoflight.Tr

8、aditionalholographyrequiresthecoherentlightandphotosensitivematerial