數(shù)字全息成像中數(shù)值再現(xiàn)與自動對焦的研究.pdf

1、數(shù)字全息是一種能定量獲取待測物體強度與相位信息的新型成像技術(shù)。隨著計算機和圖像傳感器技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字全息正在引起人們的廣泛關(guān)注。數(shù)字全息已被應(yīng)用到許多領(lǐng)域,包括三維顯微成像術(shù),表面形貌測量,形變測量,粒子場分析,圖像加密,溫度測量等。在數(shù)字全息中,全息圖被圖像傳感器采集到并傳送到計算機。從這張數(shù)字化的全息圖,待測物體的復(fù)振幅分布可以通過數(shù)值再現(xiàn)算法再現(xiàn)出來。本文的主要目的就是詳細(xì)地討論各種再現(xiàn)算法,以揭示出它們的混疊特性,抽樣要求,

2、像素分辨率,計算窗口,計算速度等性質(zhì)。本文的另一個目的是尋找適合數(shù)字全息成像的自動對焦判據(jù),以實現(xiàn)實時或準(zhǔn)實時地觀測動態(tài)物體。
　　 本文首先將計算方法分解為連續(xù)的兩步:1,輸入變量離散化,而輸出變量保持不變,可以得到一個連續(xù)的再現(xiàn)像光場表達(dá)式。2,對這個連續(xù)表達(dá)式進(jìn)行離散和截斷,得到最終的輸出結(jié)果。本文利用數(shù)字信號相關(guān)理論推導(dǎo)出了不同衍射積分形式作用到物光衍射場的樣本得到的再現(xiàn)像光場的解析表達(dá)式。然后對這些再現(xiàn)像光場表達(dá)式進(jìn)行

3、離散和截斷,得出具體再現(xiàn)算法形式。接著,本文對各種數(shù)值再現(xiàn)方法的混疊特性,抽樣要求,像素分辨率,計算窗口,計算速度等性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的討論和比較,得出了一些重要的結(jié)論。這包括菲涅耳直接積分算法與瑞利-索末菲直接積分算法有著相似的混疊特性和抽樣要求,二者都能比較靈活地控制再現(xiàn)像像素分辨率,衍射角譜算法在計算速度,計算精度等方面比卷積算法優(yōu)越。最后,用實驗數(shù)據(jù)論證了本文通過理論分析得出的結(jié)論。
　　 本文在數(shù)字全息成像自動對焦算法實現(xiàn)