数字全息图再现像的分析计算

用菲涅耳衍射和振幅全息的理论，分析了数字全息的物像关系和再现像的分辨率，并进行相应的数值模拟和实验研究。研究结果表明：数字全息的物像关系与传统振幅全息的物像关系是等同的，当用相同波长的准直光记录和再现数字全息图时。可以得到与原物完全相同的再现像，且再现光入射方向的变化仅使再现像位置发生平移。对其大小没有影响。数字全息的横向分辨率与传统成像光学仪器的分辨本领具有相同的物理意义。其大小主要取决于再现像位置处以CCD尺寸为窗口的衍射极限。模拟计算和实验测量的结果是完全吻合的，但在实际物体的记录中。由于噪声、照明光场的不均匀性、物光衍射光场的调制和CCD动态范围的影响，后者的误差比前者大。     

基于并行计算的全息图快速生成

全息图的快速生成是当前计算机制全息的重点与难点,为提高全息图的生成速度,提出一种基于Cuda并行计算的全息图快速生成方案。首先利用OpenGL的深度缓存对空间物体进行离散取样,获得空间离散物点集,再对传统的查表算法进行优化处理,大大减小查找表的空间大小,离线制作查找表,存入GPU纹理内存,合理设计并行计算方案,将Cuda并行计算的方法应用于全息图的快速生成。实验表明该方法有效可行,并行计算可将全息图的生成速度提高40倍左右,同时,OpenGL的使用给交互式全息图的计算机生成提供一种研究思路。     

三维物体菲涅耳计算全息图的研究

介绍一种用计算全息显示三维物体的方法.记录三维物体在非相干白光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列连续二维像,根据计算机断层成像原理,由这些二维像计算出物体的三维傅立叶频谱,从中提取出一特征傅立叶频谱,用卷积算法计算出在一定传播距离处的菲涅耳衍射分布,用计算全息编码方法制出一张菲涅耳计算全息图,并进行模拟再现,给出了不同再现距离处的再现像.     

基于计算全息的全视差合成全息研究

文中进行了一种新型三维全息图的制作方法研究,该方法基于计算全息原理,与合成全息相结合,实现激光三维全息图的直写打印制作。首先进行了菲涅耳计算全息图的实验,表明计算全息与合成全息结合的可行性与合理性。然后根据合成全息原理与计算全息原理对三维模型进行采样和图像变换处理,再计算出相应的菲涅耳计算全息图,借助数字全息激光打印系统完成三维全息图的拍摄,在激光下进行光学再现,最后对再现结果进行了分析与讨论。     

计算机制点光源菲涅耳全息图的快速算法研究

本文在计算机制全息图的理论基础上 ,以点光源菲涅耳全息图为例提出利用微小变量法来计算物点与全息图样点之间的距离 ,从而加快了计算输出全息图的速度。为实际物体的全息图的快速制作奠定了基础     

基于混沌和计算全息的光学加密技术

提出一种基于混沌和计算全息的光学加密技术。利用确定性非线性系统的混沌序列构成随机相位列阵,对物光波进行调制编码,并采用修正离轴参考光的博奇编码法,制作计算全息图,作为加密图像。解密时,只要获得正确的混沌序列初始值,就可以得到随机相位列阵,结合正确的系统结构参数,就可以重建清晰的原始图像。与传统的随机相位加密相比,混沌序列初始值作为密钥,减少了密钥的数据量;数字化的加密图有利于信息的保存和传输。模拟实验验证了它的可行性和有效性,并分析了抗裁剪和噪声的鲁棒性。     

两步法二维物体真彩色彩虹全息术

在二步二维真彩色彩虹全息制作中，对透明片定位、狭缝编码、真彩色效果观测方面[1]进行了改进。     

大型菲涅耳人像全息图的制作

研究了用于三维(3D)展示的大面积拼接菲涅耳合成全息图的制作方法。在研究菲涅耳全息原理与合成全息原理的基础上,解决了菲涅耳合成全息图在再现图像时再现窗口与观察视场不符的问题。利用激光作为记录和再现光源,进行了全息图拍摄实验,实现了大面积、大景深、高质量的三维人像合成全息图的制作。     

一种计算全息图真彩色显示的方法

为使用简单集成的光学系统完成高质量的真彩色全息显示,提出一种白光再现单幅计算全息图实现真彩色显示的方法。首先利用计算机图形学对彩色场景进行红绿蓝分色处理,采用博奇编码方式对处在同一位置处的不同颜色场景信息分别进行记录,制作3幅菲涅尔全息图。然后,基于三基色彩色显示的原理和全息图的记录再现特性,将3幅编码图按特殊结构合成一幅全息图进行再现。最后设计一个具有像素结构的滤光片,即可实现白光LED真彩色全息显示。通过实验,验证了本文方法的可行性。     

子波叠加算法实现方孔菲涅耳衍射的仿真

运用数值计算方法对方孔的菲涅耳衍射进行分析和仿真,基于菲涅耳衍射积分和子波的相干叠加法,设计了一种针对方孔菲涅耳衍射的数值算法,并给出了相应的MATLAB程序以及仿真结果．从数值分析结果可以直观而明确地看到,菲涅耳衍射场的光强分布完全由菲涅耳数决定．并对菲涅耳衍射过渡到夫琅禾费衍射时的菲涅耳数的取值进行了讨论．     

矩孔菲涅耳衍射的一种数值计算方法

提出了一种用计算机计算矩孔菲涅耳衍射的方法,通过对菲涅耳衍射积分公式的转换,把矩孔菲涅耳衍射公式用菲涅耳积分来表示,结合MATLAB和MAPLE的优点,在MATLAB中调用MAPLE的积分指令来实现对矩孔菲涅耳衍射场的计算．并给出了计算结果和这种方法用于计算单缝和半平面屏的菲涅耳衍射.     

二维斜周期阵列的分数泰伯效应

对振幅型二维斜周期阵列分数泰伯效应的研究,可以为设计和制作新型阵列发生器提供必要的理论依据。通过坐标的旋转与倾斜描述二维振幅型斜周期阵列,根据菲涅耳变换公式在理论上研究这类斜周期阵列的自成像效应,并进一步讨论了分数泰伯距离处像场的振幅分布与相位分布,给出了具体的相位计算公式。以60°斜交周期菱形阵列为例,模拟计算了它们在各自分数泰伯距离处的像,模拟计算的结果与数学公式推导的结果一致。并简单讨论了利用这种周期结构,设计和制作新型阵列发生器的可行性。另外,还对二维斜周期菱形阵列与正交周期方形阵列在压缩比例和光斑模式等特性上进行了比较分析。     

非对称方孔的夫琅和费和菲涅耳衍射

基于标量衍射理论,对均匀平面波通过两个非对称双矩孔的衍射作了解析研究和数值计算,给出了夫琅和费和菲涅耳衍射的横向、轴上和轴外光强分布。研究表明,可用其最大光强的相对误差来区别夫琅和费和菲涅耳衍射,所得结果与两个圆孔情况一致。     

数字全息再现像的细节显示和视觉畸变矫正

在分析数字全息系统的最小分辨距离和再现像平面上的采样间隔的基础上，提出了一种在用菲涅耳变换法再现数字全息图时，能清楚显示再现像细节的简单方法，这种方法能有效地提高再现场的显示分辨率。通过给由CCD记录的数字全息图补零，可使再现像平面上采样间隔减小，使再现像具有更多的像素，得到保留了更多记录信息的高质量再现像。用同样的方法，也可以矫正由于CCD靶面尺寸在水平和竖直方向上的不一致造成再现像的视觉畸变。实验结果表明此方法有很好的效果。     

单透镜成象系统的分数维傅立叶变换分析

在菲涅耳衍射与分数维傅立叶变换关系的理论基础上 ,给出了这一关系的另一表示方式 ,以此理论和透镜的分数维傅立叶变换特性分析了放大率大于 1和小于 1的单透镜成象系统。结果表明 ,作为菲涅耳衍射的分数维傅立叶变换可以与透镜的分数维傅立叶变换组成分数维傅立叶变换群 ,两次分数维傅立叶变换完成了一次成象过程     

基于同轴菲涅耳全息的标识印刷防伪技术

在研究双随机相位数据加密技术的基础上,结合数字全息技术和印刷技术的特点,提出了一种新的同轴菲涅耳全息标识防伪方法,利用双随机相位加密复数数据信息(物光信息),与参考光叠加形成同轴全息图像。理论分析了同轴菲涅耳全息方法能有效地恢复原始图像数据,并对加密的同轴菲涅耳全息图像的强抗位压缩性能进行了仿真,最后通过打印和扫描对同轴菲涅耳全息标识的防伪功能进行了验证。结果表明,该全息标识防伪方法具有强的抗位压缩能力,可以通过逆菲涅耳变换和多重解密密钥恢复原始认证信息,是一种十分有效的全息标识。该全息标识方法可通过可变数据印刷技术印制在证件等印刷品中作为个性化防伪标识。     

数字全息法测量三维形貌的研究

从理论和实验上研究了数字全息用于表面形貌测量的问题。记录采用离轴反射式数字全息系统,再现利用菲涅尔再现算法,然后对再现像使用快速相位解包裹算法,得到物体的三维形貌。实验结果表明,数字全息法可以有效的得到物体的三维形貌。     

用博奇编码的方法制作缺陷结构和复式结构的二维光子晶体

提出了一种利用计算机产生和再现具有缺陷结构和复式结构的二维光子晶体的菲涅尔全息图的数字方法。采用博奇编码方法，应用C语言和Matlab语言的混合编程下实现全息图的制作，并直接应用数字滤波技术消除了虚象和零级象，模拟再现出实象。     

同轴菲涅耳全息中提取相位的算法

同轴全息术得到的相位通常都有弯曲和畸变,且0级和±1级再现像相互重叠,使得以往在离轴全息中常用的相位补偿处理技术在同轴菲涅耳全息中效果不佳。为了解决该问题,采用一种仅需拍摄一幅同轴菲涅耳数字全息图,对该全息图做必要处理得到另一幅全息图,通过将两幅全息图的衍射再现光场相减消除相位弯曲,以及0级像和矩孔衍射对相位的影响,从而提取待求光场相位近似值的方法,进行了相应的理论推导和实验验证。结果表明,该算法相较以往使用的相位掩膜方法能够得到更好的结果。