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数字全息3D图像再现的方法论述本文以数字全息技术原理及相关理论作为出发点，分析了数字图象处理技术，并从相移数字全息原理和相移数字全息计算方法等方面探讨了基于相移数字全息技术的图像再现，以期为能够真实再现原物信息的全息显示技术提供一些参考和意见。
标签：数字全息；3D图象；相移数字全息数字全息技术相较于普通光学技术而言，具有成本低、灵活运用、速度快、储存空间大、实时处理等优势。
因此数字全息技术可以广泛运用于医疗美容、特征辨别、外貌检测和全息防伪等各种领域，对人们的生活和工作提供了极大的便利。
随着现代信息技术和网络技术在光学领域的普及与发展，许多学者就如何提高光能利用率和真色彩显示问题展开了相关讨论，并结合实际提出了最优方案策划，以达到实现图象质量的目的。
1 数字全息术相关技术理论（1）全息图的分类。
全息图根据不同的分类方法分为同轴全息图和离轴全息图两种类型。
就同轴全息图而言，如题1所示，一方面，同轴全息图具有光源低、稳定性高、光路简单、色差趋向小、记录介质分辨率高等优势。
另一方面，同轴全息图具有衬比度低、质量整体性不高、孪生全息像分辨率低、透明度效果差等劣势。
但是随着科学技术的发展以及网络信息化脚步的加快，同轴全息图的缺点利用科学技术平台得到大大改善。
通过科研人员线性记录可以得出同轴全息图振幅透过率为：假设AC表示全息图的再现光泼，在现光泼得出垂直照明全息图，如图2所示：衍射之后的光场表达公式为：由衍射之后的光场表达公式可以得出，公式的第一项表示为同轴全息图的零级衍射泼，公式的第二项也为同轴全息图的零级衍射泼，公式的第三项表示为同轴全息图的虚拟图象或者原始图形，公式的第四项表示为同轴全息图的实像，实像与虚拟图象构成孪生像。
（2）数字全息原理。
相较于传统全息技术而言，数字全息技术在介质上与传统全息技术有着本质的不同。
数字全息技术是数字化技术发展的产物，在一定程度上推动了数字化时代的进步。
另外，数字全息处理技术可以在光影平面内部实现数值模拟全息图像，并利用计算机作为有效载体实现全息图的再现。
第28卷第2期2012年4月苏州大学学报(自然科学版)J O U R N A L0F SO O C H O W U N I V E R SI TY(N A T uR A L Sc IE N C E ED I T l0N)V01．28N o．2A pr2012基于数字全息图像质改善的D M D再现技术研究李晨，周皓，顾济华，徐静梅，李慧妹，张庆(苏州大学物理科学与技术学院，江苏苏州215006)摘要：在运用数字伞息技术记录三维物体肘，由于物光是漫反射场，所记录的全息图像中噪声比较大，再现图像的质量会受到很大影响，在数字微镜器件(D M D)显示系统中这种影响尤为严重．本文首先对ccD记录的全息图衍射效率进行分析，然后采用多种图像滤波算子对全息图进行滤波处理，以提高衍射效率；在对数字全息图进行二值化提高条纹对比度之后，最终在D M D上显示了较高质量的三维物体再现像．关键词：数字全息；数字微镜器件(D M D)；衍射效率中图分类号：0438．1文献标识码：A文章编号：1000一2073(2012)02一0016—05D M D r eco璐t r uct i明t echnol ogy r es e ar ch bas e d on i m a ge quaU t y i m pr oV e m entof di gi t a l hol ogr aphyt，Li C hen，z hou H ao，G u Ji hua，xu J i ng m ei，Li H ui shu，zha ng Q i ng(s ch0010f Phy s i cal s ci ence and Tech nol ogy，S洲!how univ．，Suzh ou215006，C hi n a)A bst r a ct：W he n t hr ee—di m ensi onal obj ect s r ecor ded by usi ng ho l ographi c t echnol o gy，as obj ect l i ghti s di f f us e r ene ct i on fi e l d，t he r ecor d ed h010伊aphi c i m age noi s e i s r el at i ve l y l a蜡e；r eco ns t m ct i onqual i t y is af kct ed es peci aU y i n di gi t al m i cr om iⅡo r deV i ce(D M D)di spl ay s yst em．I n t hi s pa pe r，f i r s tt he di ffr act i on ef6ci en cy of t he hol ogr am w hi ch r ecor ded by C C D i s anal yz ed．A V a r i et y of6l t e r i ngm et hods ar e us ed t o pm ces s t he i m ages i n order t o i m pm ve t he di f fhct i on em ei ency．A f t er di chot om i—zi ng l he hol ogr am f or ge t t j ng hi曲c ont r ast“t he岱nges，r econst m ct ed i m age of l he t hree-d i m en s i on alobj eet w i l h qui t e good qual i t y is s ho w n on D M D f inall y．K ey w ords：di gi tal hol ogr am；di git al m i cr om i玎o r devi ce(D M D)；di f f r act i on ef f i ci e nc yO引言近年来，三维物体的成像和显示已经成为热门研究课题，其中全息技术是实现三维显示的关键技术之一f1J．传统光学全息使用的光致色和光折变材料因其没有足够的敏感性和快速的响应时间，从而在全息的实时显示方面难以适用．随着计算机技术以及光电成像装置的快速发展，计算全息和数字全息弥补了传统全息的不足．其中，利用计算全息技术只需要构建虚拟物体的函数即可再现三维物体嵋1．然而对于现实世界的三维物体，利用计算全息却很难精确构建物体的三维函数，并且计算量较大口。
第35卷，增刊红外与激光工程2006年10月ed and Las er E ngi ne e ri ng0c t．2(1【)6、b1．35Su ppl em e n t蛐盯无透镜傅里叶变换数字全息图再现像质的影响因素分析吴友朋，王红霞，周战荣(笫二炮兵工程学院物理教研室，陕西西安710025)擅耍：依据相干成像理论，从分析数字全息系统点扩散函数入手，研究无透镜傅里叶变换数字全息系统中影响再现像像质的因素。
主要分析了对一给定的C cD和记录波长，记录距离对系统点扩散函数的影响，进而分析了对再现像像质的影响，得出了在满足抽样定理的条件下，应尽量使记录物体靠近cC D，并给出了最小允许的记录距离数学表达式。
计算机模拟结果证明了理论分析的正确性。
关键词：数字全息；无透镜傅里叶变换；点扩散函数；传递函数中圈分类号l T B877文献标识码：A文章编号：1007—2276(2006)增D-0538—05A na l ys i s of t he i nnuence f act0玛of t he r ec onst r uct ed i m age qual i t yi n l ens l ess f10ur i er ansfb di gi t al hol ogr aphyl n l enSl eSS10U ner t r anSIO珊nl毋协I nol ogr a pnyW U Y ou—p即g，W A N G H ong—xi a，Z H oU劢a11一r ongseoond觚mery脚eefing col l egc，Ⅺl柚710025，跚na)∞印ar衄ent ofPhysics，A bs t他ct：B as ed o n m e coherent i m a ge m cory’st枷ng w i nl t11e aI l al ysi s of poi nt s pread f unct i on of l e ns l es s Fouri er n-ansf o肋di gi tal hol ogr印hy'tl l e i n nuen ce fa c t or of t he r econs t nl ct ed i Ina ge qual i锣i I l di gi t al hol ogr aphy isst udi ed．ne m a i nal l al ys i s i s t11at，f or a cenai n C C D aI l d t he r ecor di ng w a ve l e ngt|l，t l l e poi nt s pread f un ct i on is i nf l u enced by t he r ecordi ng di st a I l c e，aI l d t ll e r ec onst r t l ct ed i m a ge qual i哆i s al s o i nV est i gat e d．I t c om es t o a concl us i on m at t11e obj ect s houl d be pl aced as c l ose as po s s i bl e t o t ll e C C D t a r ge t i n m e di gi t a l r ecor di ng of hol og咖w蛐e m e s am phng m eor哪i s f u l f i l l ed．T11e m础em at i cal des嘶?t i on of m e m i ni m um al l ow abl e r ecor(陆g di s t a nce i n l ensl es s Fouri er t r ansf o咖di酉t al hol ogr ap hy i s gi ven．T he V ahdi哆of m eor et i cal a na l ys i s is V er i舶d by m e si I I l ul at i ng re sul t s w i t I l com put e LK ey w or t l s：D i gi t al hol ogr aphy；L e皿s l es s fbu衙廿加sf om；Poi nt s pr ead f unct i on；Tr觚sf酹f unct i onO引言数字全剧11记录光路和普通平面全息相同，只是用ccD等光敏元件代替全息干板，将物光光场分布直接以数字方式记录在C C D上，再以数字方式再现，得到原始物光光场的波前分布。
第３１卷第５期大学物理实验Ｖｏｌ.３１Ｎｏ.５２０１８年１０月ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥＯｃｔ.２０１８收稿日期:２０１８￣０６￣２５文章编号:１００７￣２９３４(２０１８)０５￣００１７￣０４马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现李欣芫ꎬ赵梓言ꎬ付申成(东北师范大学ꎬ物理学师范专业国家级实验教学示范中心ꎬ吉林长春㊀１３００２４)摘要:搭建马赫￣曾德全息光路图ꎬ分别进行了数字全息的两个相关实验:光学￣数字全息(光学记录￣数字再现)ꎬ计算模拟全息(数字记录￣数字再现)ꎬ并对两个实验的结果进行分析加以对比ꎮ关键词:马赫曾德干涉ꎻ光学记录ꎻ数字记录ꎻ数字再现中图分类号:Ｏ４￣３４文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１４１３９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ２２￣１２２８.２０１８.０５.００５㊀㊀１９４８年ꎬ英国物理学家ＤｅｎｎｉｓＧａｂｏｒ为提高电子显微镜的分辨本领ꎬ首次提出同轴全息照相ꎮ１９４９年ꎬＤｅｎｎｉｓＧａｂｏｒ提出了一种新的波前记录和再现方法 全息术[１]ꎮ由于传统全息术在利用干板记录全息图时必须要做化学湿处理ꎬ给实验操作带来了诸多不便ꎮ１９７１年ꎬＨｕａｎｇ进一步提出数字全息的概念ꎮ采用数字全息技术ꎬ不仅省去了繁琐的化学湿处理步骤ꎬ而且可以很方便地对生成的全息图进行图像处理[２]ꎬ同时减少或消除噪声等因素带来的的影响ꎮ其最大的优势是响应速度快㊁灵敏度高㊁能够记录运动物体的瞬时状态ꎮ近年来ꎬ数字全息在生物医学ꎬ粒子场测量等很多领域都得到了广泛应用[３]ꎮ２００６年ꎬＪｏｒｇｅＧａｒｃｉａ￣Ｓｕｃｅｒｑｕｉａꎬ等人介绍了一种可适用于研究海洋环境中蜉蝣生物运动的水下数字全息显微技术(ＤＩＨＮ)[１]ꎮ２０１７年ꎬＹａｓｕｈｊｒＴｓｕｃｈｉｙａｍａ等人提出了一种使用ＲＧＢ彩色滤光片的来生成高质量的全彩色大规模计算机全息图(ＣＧＨ)[４]ꎮ１㊀数字全息记录与再现的原理１.１㊀数字记录㊁数字再现数字全息技术分为两个步骤ꎮ首先利用光学干涉原理来记录物体振幅及相位信息ꎬ即记录过程ꎻ再利用光的衍射原理ꎬ对物体所含的光信息进行再现ꎬ即再现过程[４]ꎮ图１所示为数字全息图的记录及再现的坐标变换示意图ꎮ图１ 数字全息图的记录及再现的坐标变换示意图㊀㊀物体位于物平面(Ｏｂｊｅｃｔ￣Ｐｌａｎｅ)上ꎬ数字相机在全息平面(Ｈｏｌｏｇｒａｍ￣Ｐｌａｎｅ)上记录物光与参考光在全息平面上的干涉光强分布ꎬ最后在成像平面(ＶｉｒｔｕａｌＩｍａｇｅ￣Ｐｌａｎｅ)上生成全息图ꎮ设位于物平面上的物光场分布为Ｕ０(ｘ０ꎬｙ０)ꎬ则全息平面上的光场记为:Ｏ(ｘꎬｙ)＝Ａ０(ｘꎬｙ)ｅｘｐ[ｊφ０(ｘꎬｙ)]其中ꎬＡ０(ｘꎬｙ)和φ０(ｘꎬｙ)分别为物光波的振幅和相位分布ꎮ将到达全息平面上的参考光波记为:Ｒ(ｘꎬｙ)＝Ａｒ(ｘꎬｙ)ｅｘｐ[ｊφｒ(ｘꎬｙ)]其中ꎬＡｒ(ｘꎬｙ)和φｒ(ｘꎬｙ)分别为物光波的振幅和相位分布ꎮ则全息平面上全息图的强度分布为:ＩＨ(ｘꎬｙ)＝｜Ｕ(ｘꎬｙ)｜２＝｜Ｏ(ｘꎬｙ)＋Ｒ(ｘꎬｙ)｜２＝｜Ａ０(ｘꎬｙ)｜２＋｜Ａｒ(ｘꎬｙ)｜２＋２Ａ０(ｘꎬｙ)Ａｒ(ｘꎬｙ)ｃｏｓ[φ０(ｘꎬｙ)－φｒ(ｘꎬｙ)]上式的前两项分别代表了物光和参考光的光强分布ꎬ仅与振幅有关ꎻ第三项则是二者的干涉项ꎬ包含物光全部的振幅和相位信息[５]ꎮ由于参考光作为载波ꎬ其振幅和相位都受到了物光波的调制ꎬ因此物光调制参考光的结果即是产生了干涉条纹ꎮ全息图的数字再现过程是利用计算机对光波的振幅和相位进行数字计算完成的ꎮ根据衍射原理和再现距离可以得到再现平面上的光场分布ꎬ即:㊀㊀ＵＩ(ｘＩꎬｙＩ)＝ｅｘｐ(ｊｋｄ)ｊλｄ∬¥－¥Ｉ(ｕꎬｖ)Ｃ(ｕꎬｖ)ｅｘｐｊｋ２ｄ(ｘＩ－ｕ)２＋(ｙＩ－ｖ)２[]{}ｄｕｄｖ＝ｅｘｐ(ｊｋｄ)ｊλｄ∬¥－¥Ｉ(ｕꎬｖ)Ｃ(ｕꎬｖ)ｅｘｐｊｋ２ｄ(ｕ２＋ｖ２)éëêêùûúúｅｘｐ－ｊ２π１λｄ(ｕｘＩ＋ｕｙＩ)éëêêùûúúｄｕｄｖ㊀㊀因此ꎬ只要物体到成像平面间的距离满足菲涅尔衍射距离的要求ꎬ就可以获得清晰地再现全息图[６]ꎮ１.２㊀马赫￣曾德干涉光路(光学记录㊁数字再现)搭建马赫￣曾德干涉光路ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀马赫￣曾德干涉光路图㊀㊀由二倍频Ｎｄ:ＹＡＧ激光器输出波长为５３２ｎｍ的激光ꎬ利用衰减片可自由调整光强ꎬ之后光束经过空间滤波器ꎬ滤过高频光ꎬ再经扩束镜和准直镜后ꎬ形成一个亮度合适㊁宽度恰好的均匀平行光束ꎮ之后经分束镜分为物光和参考光ꎬ经过反射ꎬ物光和参考光在另一分束镜面耦合发生干涉ꎬ生成全息图[７]ꎮ为确保光路水平稳定ꎬ光学器件等高同轴ꎬ在搭建光路时ꎬ待测物和ＣＭＯＳ数字相机可最后再加入到光路中[８]ꎮ在光路搭建完成时ꎬ物光及参考光应具有相等的光程差ꎬ此时调节两束光ꎬ使其经合束镜后汇成一束同轴光ꎬ并在远处汇聚ꎬ出现干涉条纹[９]ꎬ此时光路基本调节完成ꎮ将ＣＭＯＳ数字相机加入到系统中ꎬ然后调整衰减片使ＣＯＭＳ采集到的干涉条纹光波强度适合接下来的实验ꎮ再通过调整合束镜微调旋钮ꎬ改变条纹疏密程度ꎬ最终所调竖条纹清晰且密集即可认为调节完毕ꎬ在近处观察时可看到条纹图像如图３所示[１０]ꎮ图３㊀所调竖条纹图像８１马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现２㊀实验内容与结果２.１㊀计算机模拟全息(数字记录ꎬ数字再现)实验利用计算机来模拟数字全息的记录与再现过程ꎮ具体操作流程如图４所示ꎮ图４㊀数字全息记录和重现流程图计算模拟全息实验分为两两个过程ꎬ首先通过计算机计算出一幅图片的全息图ꎬ然后通过计算机将全息图再现ꎮ通过单平面菲涅尔全息图数字模拟ꎬ同时设置此时的虚拟光路的相关参数ꎬ生成全息图像如图５(右)所示ꎮ图５㊀含 东北师大 字样原始图片(左)及输出全息图(右)图５(右)是含有 东北师大 字样加密后全息图样ꎬ字的形状已经难以辨认ꎬ但仍可以看出是黑白相间的模糊条纹ꎮ之后通过单平面一步菲涅尔数字再现ꎬ设置与模拟参数相同的再现参数ꎬ输出再现结果如图６所示ꎮ图６㊀输出含 东北师大 字样的数字再现图再现的 东北师大 字样轮廓清晰ꎬ可以很容易的从背景中分辨出来ꎮ４.２㊀数字全息(光学记录ꎬ数字再现)数字全息实验可分为两个过程ꎬ第一个过程是通过搭建马赫￣曾德干涉光路进行光学记录ꎬ第二个过程是利用计算机进行数字再现ꎮ记录时用计算机将含 东北师大 字样的图片输入到空间光调制器(ＳＬＭ)中作为待测物ꎬ记录介质则采用ＣＯＭＳ相机替代传统全息实验中的干板ꎮ图７即为ＣＭＯＳ相机记录的全息图ꎬ软件中可以通过调整物光和参考光的夹角直到ʃ１级和０级衍射分开ꎮ同时可以通过观察计算机中全息图条纹的间距来不断调整夹角的大小ꎬ使其不超过最大夹角以保证全息图和再现图不失真[８]ꎮ图７㊀含 东北师大字样全息图图８㊀含 东北师大 字样再现图图８中生成的全息图较为清晰ꎬ难以辨认字形ꎬ但可大致观察到字的位置大小等信息ꎬ起到了加密的作用ꎮ再现图的周围有一些衍射条纹ꎬ这是再现像和共轭像相互重叠引起的ꎮ将字形放大来看ꎬ其０级和ʃ１级衍射条纹基本分开ꎬ可以较为清晰看到字形ꎮ但仍有误差存在ꎬ 光学记录 整个过程由实验者搭建光学仪器完成ꎬ实验台的晃动ꎬ光学仪器的镜面是否干净ꎬＳＬＭ仪器是否足够精密ꎬ物光与参考光是否严格同轴平行等都会影响实验结果ꎮ３㊀实验结论数字全息记录的是参考光和物光直接在介质９１马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现上干涉形成的图样[１１]ꎮ采用ＣＭＯＳ相机代替传统全息实验中的干板ꎬ直接将全息图记录在计算机中ꎬ再利用计算机将全息图再现ꎮ计算模拟全息则是用数学的方法将物体的振幅和相位记录下来加以加密再现ꎬ完全通过计算机来实现图像的记录和再现[１２ꎬ１３]ꎮ就全息图来说ꎬ前者生成的全息图较为清晰ꎬ可看到图样大致宽度㊁轮廓等ꎻ而后者生成的全息图完全模糊ꎬ无法看到前者表达的图样大致信息ꎮ对于再现图ꎬ前者几乎无衍射条纹影响ꎬ图样效果好ꎬ后者较大程度受到了衍射条纹的影响ꎬ图样不如前者清晰可辨ꎮ参考文献:[１]㊀ＪｏｒｇｅＧａｒｃｉａ￣ＳｕｃｅｒｑｕｉａꎬＤｉｇｉｔａｌｉｎ￣ｌｉｎｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｍｉ￣ｃｒｏｓｃｏｐｙ[Ｊ].ＡＰＰＬＩＥＤＯＰＴＩＣＳꎬ２００６(４５):８３６￣８５０. [２]㊀桂进斌ꎬ李俊昌ꎬ宋庆和ꎬ等.离轴数字全息超分辨率记录系统优化设计[Ｊ].光学学报ꎬ２０１４(６):７７￣８１.[３]㊀罗鹏ꎬ吕晓旭ꎬ钟丽云.数字全息技术研究进展及应用[Ｊ].激光杂志ꎬ２００６(６):８￣１０.[４]㊀ＹａｓｕｈｉｒｏＴｓｕｃｈｉｙａｍａꎬＫｙｏｊｉＭａｔｓｕｓｈｉｍꎬＦｕｌｌ￣ｃｏｌｏｒｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｄｃｏｍｐｕｔｅｒ￣ｇｅｎｅｒａｔｅｄ[Ｊ].ＯＰＴＩＣＳＥＸＰＲＥＳＳꎬ２０１７(３):２０１６￣２０１９.[５]㊀王亮.三维物体数字全息及其应用研究[Ｄ].南京师范大学ꎬ２００７.[６]㊀何建瑜ꎬ赵荣涛ꎬ竺江峰.新马赫￣曾特尔全息光路图制作高频全息光栅[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１１(６):９￣１１.[７]㊀韩冰ꎬ肖文ꎬ潘锋ꎬ丛琳ꎬ等.同轴数字全息相位恢复算法采样距离优化研究[Ｊ].激光与光电子学进展ꎬ２０１２(１２):６９￣７４.[８]㊀于瀛洁ꎬ郭路ꎬ周文静.数字全息位相拼接实验研究[Ｊ].光学仪器ꎬ２０１１(４):５５￣５９.[９]㊀刘丽君ꎬ封玲ꎬ王喜省.数字像面全息与同轴全息实验研究[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１１(６):１９￣２１. [１０]朱江ꎬ刘丽飒.数字平面全息光栅实验研究[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１７(３):６９￣７１.[１１]丁大为.计算全息图及其数字重现的研究[Ｊ].安徽大学硕士学位论文ꎬ２００４(５).[１２]仇宇.全息图的数字化频域滤波及数值再现研究[Ｊ].电子科技大学学报ꎬ２００６(６):９３４￣９３６. [１３]李文昌ꎬ周敏ꎬ等.利用马赫￣曾德干涉光路制作二维全息光栅[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１８(４):４９￣５３.Ｍａｃｈ￣ＺｅｎｄｅＤｉｇｉｔａｌＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇａｎｄＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＬＩＸｉｎ￣ｙｕａｎꎬＺＨＡＯＺｉ￣ｙａｎꎬＦＵＳｈｅｎ￣ｃｈｅｎｇ(ＮａｔｉｏｎａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅａｃｈｉｎｇＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒｏｆＰｈｙｓｉｃｓＮｏｒｍａｌＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉｌｉｎＣｈａｎｇ￣ｃｈｕｎ１３００２４)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｔｓｅｔｓｕｐａＭａｃｈ￣Ｚｅｈｎｄｅｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈꎬａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｓｔｗｏｒｅｌａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｄｉｇｉｔａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ:ｏｐｔｉｃａｌ￣ｄｉｇｉｔａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ(ｏｐｔｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇａｎｄｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ)ꎻｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｈｏｌｏ￣ｇｒａｍ(ｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇａｎｄｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ).Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｗｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍ￣ｐａｒｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｍａｃｈ￣Ｚｅｈｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅꎻｏｐｔｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇꎻｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇꎻｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ０２马赫￣曾德干涉光路下的全息数字记录及其再现。
数字全息记录与光学实时再现实验一、实验目的1、理解数字记录、光学记录、数字再现、光学实时再现2、理解计算模拟全息原理，实现数字记录，数字再现3、理解可视数字全息原理，在空间光调制器上加载计算模拟全息图，利用再现光路恢复物信息，实现数字记录，光学再现4、理解实时传统全息实验原理，了解与传统全息之间的异同，通过空间光调制器再现全息图，完成光学记录，光学再现掌握知识点：传统全息术、数字全息、计算模拟全息、菲涅尔衍射、相干光干涉、空间光调制器、光学再现二、实验仪器（详细描述见技术指标）固体激光器(机械调整结构) 一台；空间滤波器组件(显微镜、针孔及机械调整结构) 一套；分光镜两个；可调谐衰减片一个；准直透镜组件一对；CMOS图像探测器一个；透射式液晶空间光调制器一个；注意：重点分析透射式记录光路三、实验原理计算机及CCD技术的发展直接推动了全息技术的革新。
全息术已涉及形貌测量、微小物体检测、数字全息显微、防伪、医学诊断等许多领域。
传统光学全息实验是通过银盐干板或光致聚合物等记录全息图，拍摄过程对环境要求较高，冲洗过程繁琐。
本实验在传统全息术基础上，开发了数字全息、计算模拟全息和光学实时再现等全息技术。
数字全息是用高分辨率CMOS记录全息图，并由计算机对全息图进行数字再现。
计算模拟全息是通过计算机模拟全息图，并通过软件实现数字再现。
光学实时再现是通过再现空间光调制器上的全息图实现的。
通过在实验系统中引入光电成像器件以及数字图像处理技术的应用，对实现光信息专业学生的综合专业技能的培养具有重要意义。
本实验为典型的光信息实验，能全面培养学生的综合实验技能。
实验内容丰富，知识点清晰，实验现象明显。
不但能训练学生动手能力，而且能增强学生分析问题能力。
教师还可根据具体情况，将计算模拟全息作为信息光学课程的演示实验。
图1 光路示意图本实验在传统全息术基础上，根据菲涅尔衍射理论，开发了数字全息、计算模拟全息和光学实时再现等典型全息技术。
离轴数字全息术在三维成像中的应用在现代科技领域中，数字全息术被广泛应用于三维成像领域。
而离轴数字全息术则是数字全息技术的一种重要分支之一，它在三维成像中起到了至关重要的作用。
本文将介绍离轴数字全息术在三维成像中的应用。
一、数字全息术的基本原理数字全息术的基本原理可以简单概括为：将光通过物体，然后通过摄像机或激光扫描仪记录下光的波前和相位信息。
此时，光波信息可以通过计算机重构成物体的三维模型。
数字全息术不同于传统摄影技术，它可以捕获物体的完整空间信息和相位信息，可以用于三维成像和全息照片制作。
二、离轴数字全息术的定义离轴数字全息术是数字全息技术的一种分支，是利用成对的干涉图像进行三维成像的方法。
当两个光源的光波干涉后，产生了干涉条纹，这些干涉条纹记录下了物体的三维信息。
离轴数字全息术通过特殊的角度和晶体材料，可以利用光胶片记录干涉条纹信息。
三、离轴数字全息术解决的问题离轴数字全息术在数字全息术的基础上，主要是解决了一些数字全息术无法达到的问题。
首先，光线必须保持离轴贴近的状态，才能捕捉到物体的干涉信息。
其次，利用离轴数字全息术，可以消除数字全息术的基频条纹干扰，使成像更加清晰。
此外，离轴数字全息术还可以在数字全息术无法处理的一些形状和尺寸的物体制作成三维模型。
四、离轴数字全息术在三维成像中的应用非常广泛。
在医学领域，离轴数字全息术被用于心血管和脑血管等领域的研究，这可以帮助医生更加系统地了解人体的结构和病变情况。
在工业制造领域，离轴数字全息术可以用于汽车和飞机零件的三维成像，以无损检测的方式帮助企业实现质量控制。
在艺术领域，离轴数字全息术被用于制作全息照片，在博物馆和展览中也有广泛应用。
五、离轴数字全息术的发展趋势随着技术的不断进步，离轴数字全息术也得到了更高效的技术支持。
例如，据悉，利用成像算法，可以准确地区分画面中蛋白质颗粒的形态和分布，这为离轴数字全息术的应用开辟了新的研究方向。
在未来，离轴数字全息术应用的领域还有待进一步研究和开发。
