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计算全息三维显示的研究

作　者: 侯瑞宁
导　师: 王丁
学　校: 重庆大学
专　业: 光学工程
关键词: 计算全息三维显示傅立叶变换菲涅尔衍射 CT技术
分类号: O438
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 521次
引　用: 5次
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内容摘要

计算全息是制作全息图的一种新技术,它是利用数字计算机来综合的全息图。由于全息图能真实再现物体的三维图像,计算全息术的出现人们很自然的想到用它来计算三维物体的波前,显示三维图像。在很多信息处理的分支中,常常也希望显示数学形式物体的三维形象,因此三维图像显示在计算全息应用中占有一定的地位。本文介绍一种新的计算全息三维显示的方法。本论文主要内容包括以下几个部分:首先概述了计算全息的特点、分类和发展历史,三维显示的发展简史以及计算全息三维显示国内外的研究现状。其次着重介绍了计算全息术建立的理论基础,以及几种常用的计算全息图编码方法的编码理论。接着利用Matlab软件对所介绍的几种编码方法进行了计算机编码,并将得到到的全息图都分别进行了模拟再现,并给出了再现结果。将罗曼Ⅲ型和双通道计算全息图把绘制的全息图分别显示在电脑屏幕上,直接用照相机缩拍到4mm×4mm尺寸得到一张计算全息图胶片。然后用单色平行光照射胶片,实现这两种计算全息图的光学再现,分别得到了相应的再现效果。分别用博奇型编码方法制作了傅立叶变换型计算全息和菲涅尔计算全息,并对其进行滤波处理,消除共轭像和噪声后得到较好的再现像。最后重点介绍计算全息显示三维物体的新方法。并对原来的方法进行了推广,然后进行了一些实验验证。实验中用3Dmax软件生成一个三维物体,该三维物体是三个中心坐标不在一个平面上的三个立方体,每个立方体的前表面上贴有不同的字母,记录该三维物体两个正交方向上不同视角的一系列连续二维投影像,根据计算机断层成像原理,由这些二维像即可计算出物体的三维傅立叶频谱,从中提取出一特征二维傅立叶频谱,该特征二维傅立叶频谱包含了该三维物体的三维信息,用卷积算法计算出物波在一定传播距离处的菲涅尔衍射分布,用博奇编码方法制出一张菲涅尔计算全息图,并进行模拟再现,给出了不同再现距离处的再现像。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 计算全息概述  8-13
    1.1.1 计算全息的特点  8-9
    1.1.2 计算全息图的分类  9-11
    1.1.3 计算全息发展简述  11-13
  1.2 三维显示简述  13
  1.3 国内外研究概况  13-14
  1.4 文中所用的辅助软件  14-15
  1.5 本论文的主要研究工作  15-16
2 计算全息基本理论  16-30
  2.1 计算全息理论基础  16-19
    2.1.1 空间脉冲调制  16
    2.1.2 抽样定理  16-19
    2.1.3 空间带宽积  19
  2.2 计算全息的编码方法  19-28
    2.2.1 罗曼型迂回位相编码方法  20-24
    2.2.2 修正离轴参考光编码方法  24-26
    2.2.3 其他类型编码方法  26-28
  2.3 计算全息的再现  28-30
3 计算全息的制作及再现  30-45
  3.1 傅立叶变换型计算全息的制作和再现  30-40
    3.1.1 罗曼型计算全息图的制作和再现  31-38
    3.1.2 博奇型计算全息图的制作和再现  38-40
  3.2 菲涅尔计算全息的制作和再现  40-45
4 计算全息三维显示  45-57
  4.1 计算全息三维显示的常用方法  45-46
  4.2 计算全息三维显示的新方法  46-53
    4.2.1 CT 技术原理  47-48
    4.2.2 单个方向转动投影的方法  48-51
    4.2.3 两个方向转动投影的方法  51-53
  4.3 实验过程及结果  53-57
    4.3.1 实验过程  53-56
    4.3.2 实验结果  56-57
5 结论及其展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文题目  62

计算全息三维显示的研究

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