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《非相干數(shù)字全息成像實驗及性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、學校代碼10459學號或申請?zhí)?01512131621密級碩士學位論文非相干數(shù)字全息成像實驗及性能研究作者姓名：楊旭鋒導師姓名：杜艷麗副教授學科門類：工學專業(yè)名稱：光學工程培養(yǎng)院系：物理工程學院完成時間：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchofIncoherentDigitalHolographyImagingExperimentAndPerformanceByXufengYangSupervisor:AssociateProf.Yanli
2、DuOpticalEngineeringSchoolofPhysicalScienceandEngineeringMay,2018學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。學位論文作者：日期：年月日學位論文使用授權聲明本人在導師指導下完成的論文及相關的職務作品，知識產(chǎn)權歸屬鄭州大學。根據(jù)鄭州大學有關保留、使用學位論文
3、的規(guī)定，同意學校保留或向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權鄭州大學可以將本學位論文的全部或部分編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或者其他復制手段保存論文和匯編本學位論文。本人離校后發(fā)表、使用學位論文或與該學位論文直接相關的學術論文或成果時，第一署名單位仍然為鄭州大學。保密論文在解密后應遵守此規(guī)定。學位論文作者：日期：年月日摘要與傳統(tǒng)成像只能記錄物體的振幅信息相比，全息術是一種通過光的衍射和干涉原理，同時記錄下物體振幅和相位信息的成像方式。傳統(tǒng)的全息術需要相干光與感光材料的照明與記錄，從而會帶來散斑噪
4、聲、光路復雜、再現(xiàn)繁瑣等問題。隨著數(shù)字感光元件以及計算機、空間光調(diào)制器的出現(xiàn)，非相干數(shù)字全息技術得到了快速發(fā)展，擺脫了對相干光的依賴，解決了成像時散斑噪聲的問題，數(shù)字記錄方式也極大方便了全息圖的記錄和再現(xiàn)過程。本文在非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)的基礎上，主要研究其在望遠成像領域的應用以及系統(tǒng)分辨率的提高。論文的主要內(nèi)容如下：首先，介紹了兩種常見的非相干數(shù)字全息光路，基于空間光調(diào)制器的FINCH系統(tǒng)和基于麥克爾遜干涉儀的同軸全息系統(tǒng)。對于兩種系統(tǒng)，分別在標量衍射理論的基礎上推導了系統(tǒng)的點擴散函數(shù)、再現(xiàn)距離、橫向放大率和分辨率；對于同軸全息出現(xiàn)的干擾項問題
5、，分析了定步長三步相移法和廣義三步相移法消除干擾項的過程；介紹了菲涅爾衍射積分公式的卷積法、菲涅爾變換法和基于角譜理論的角譜法三種全息圖再現(xiàn)方法，通過分辨率板的成像結果，證明兩種系統(tǒng)的可行性并對優(yōu)缺點進行了分析對照。其次，在以上兩種系統(tǒng)的基礎上搭建了前置望遠系統(tǒng)的全息成像光路，對成像過程進行了詳細的分析。對于FINCH望遠系統(tǒng)，拍攝了較遠距離的分辨率板的全息圖并進行了再現(xiàn)；通過加入可變光闌限制雜散光的干擾，優(yōu)化成像效果，提高了信噪比；拍攝了空間縱深不同的硬幣，通過在不同再現(xiàn)距離的清晰再現(xiàn)，驗證了系統(tǒng)的三維性。對于麥克爾遜望遠系統(tǒng)，拍攝了分辨率板和
6、硬幣的全息圖并實現(xiàn)了清晰再現(xiàn)，驗證了麥克爾遜望遠系統(tǒng)用于全息拍攝的可行性。最后以FINCH望遠系統(tǒng)為例分別從理論和實驗上分析了全息望遠成像的景深問題。最后，對于當前光學系統(tǒng)固有的的分辨率瓶頸問題，介紹了結構光實現(xiàn)超分辨的原理。根據(jù)成像過程中結構光光源的產(chǎn)生形式，給出了正弦條紋結構光的理論表達式；對于記錄全息圖的后期算法處理過程，介紹了圖像頻域分離、移動、拼接的方法。將結構光技術用于FINCH全息成像并進行了理論分析，用MATLAB軟件對成像過程進行模擬仿真，實現(xiàn)了全息成像中頻域在水平和豎直I兩個方向的擴展并提高了再現(xiàn)像的分辨率。驗證了結構光技術用
7、于全息成像系統(tǒng)實現(xiàn)超分辨的可行性。關鍵詞：非相干全息；數(shù)字全息；全息望遠；結構光；超分辨IIAbstractComparedwiththetraditionalimagingwhichcanonlyrecordtheamplitudeinformationoftheobject,holographyisanimagingmethodthatrecordstheamplitudeandphaseinformationofanobjectthroughtheprincipleofdiffractionandinterferenceoflight.Tr
8、aditionalholographyrequiresthecoherentlightandphotosensitivematerial
