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实验报告勾天杭 pb05210273题目：全息光栅，三维全息目的：初步了解全息术的基本原理，并拍摄物体的三维全息图和制作全息光栅。
原理：预习报告和下面思考题（二）已述，不再重复思考题:一 把拍摄好的全息光栅用一束细光束垂直入射,测出L,x,计算光栅常数d 及两光束夹角φ并与测量值比较6328A λ= ,并测得/2 6.9x cm = 15.1L cm = 28ϕ=︒由光栅方程 sin d m θλ= （此处m=1）及sin θ=求得光栅常数 1.52d m μ= 由12sin (/2)242sin 2d d λϕλϕ-=⇒==︒测量值与计算值有一些偏差.因为我们拍出来的光栅不太好,只能同时看到两个点(+1和-1级不同时出现, 得把干板稍微转一个小角度才能看到+1或-1级光点),零级亮斑的光强也比较弱.所以只测量了1级光点与零级光点的距离,记为x/2.这可能会给光栅常数的计算带来误差,导致算出来的φ与测出来的φ有差距.二 简述全息术的两步成像方法,利用什么原理实现1.波前记录(双光束干涉)双光束干涉原理表明,干涉光强分布包含着干涉光束的振幅信息和位相信息,这就构成波前记录的基础. 从双光束干涉到全息记录,只需在干涉光束中用物光束替换其中的一束光. 全息干板上记录到的就是物光束O 与参考光束R 的双光束干涉条纹. 曝光后的全息干板经显影、定影处理,成为一张记录着干涉条纹的干板,称为全息图或全息照片. 这样以干涉条纹的形式记录了物光相对于参考光的振幅分布和位相分布,振幅分布表现为条纹的衬比度,位相分布表现为条纹的位置、形状和疏密.波前记录称得上是用参考光波对物光波进行的编码记录,在同一张全息干板上,就可以用不同的编码实现对不同波前的记录,这就是波前记录的多重性.考虑通常全息记录的是来自同一光源的相干波的干涉, 物体发出(透射或散射) 的光波即物光波在记录面上的光场分布为00(,)(,)exp[(,)]O x y O x y i x y =Φ,参考光在此平面上的光场分布为0(,)(,)exp[(,)]R R x y R x y i x y =Φ,记录面上某点记录的光强为)cos(2****)*)((0002020R R O R O RO OR RR OO R O R O I Φ-Φ++=+++=++=上述光强分布表明,波前记录面上每一点的光强依赖于物光波的振幅和位相, 即波前记录面上每一个点域均记录着物光波前的全部信息.在线性记录的条件下， tI H H ββββτ+=+=00t 为曝光时间，I 为总光强，β0和β为常数。
计算全息图的制作及数字再现-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN计算全息图的制作及其数字再现物理科学与工程技术学院作者姓名：杨煦、杨康明指导老师：蔡志岗教授摘要：计算机制全息图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，它不需要物体的实际存在，而是把物波的数学描述输入计算机处理后，控制绘图仪输出或显示器显示二制成的全息图。
计算全息图的数字再现是利用计算机模拟光学全息的光路，仿真菲涅尔衍射、透镜傅里叶变换等光学过程从而在虚拟的观察屏上得到全息再现像。
关键词：计算全息数字再现一、引言：早在1965年，Kozman和Kelly就提出了计算机生成全息图（Computer Generated Holography，简称CGH）的概念，那时受计算机速度、容量和显示器分辨率等因素的约束，直到80年代中期以前计算机全息图的研究一直未取得大的进展。
国内对全息技术的研究主要集中在物理光学领域。
而目前由于计算机技术的发展以及计算机硬件的进步，已经可以制作空间带宽积很大的计算全息图，但是由于输出设备的精度问题，难以制作质量很高的全息图。
因此我们将以此为研究重点，希望从编码方法上有所突破，解决这个问题。
二、实验原理计算全息图的制作和再现过程主要分为以下几个步骤：1、抽样，得到物体或波面在离散样点上的值；2、计算，计算物光波在全息平面上的光场分布；3、编码，把全息平面上光波的复振幅分布编码成为全息图的透过率变化；4、成图，在计算机控制下，将全息图的透过率变化绘制成图，如果绘图设备分辨率不够，则绘制一个较大的图，再缩版到得到使用的全息图；5、再现，这一步骤与光学全息图的再现没有什么区别。
制作一个傅立叶变换全息图的典型流程如下：（一）、抽样抽样包括对输入图像的抽样和对全息图的抽样。
实际上，输入图像和全息图像的信号都是连续的。
而计算机只能对离散的数据进行处理，所以必须对物光和全息图像进行离散化，即抽样处理。
计算全息图的制作及其数字再现物理科学与工程技术学院作者姓名：杨煦、杨康明指导老师：蔡志岗教授摘要：计算机制全息图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，它不需要物体的实际存在，而是把物波的数学描述输入计算机处理后，控制绘图仪输出或显示器显示二制成的全息图。
计算全息图的数字再现是利用计算机模拟光学全息的光路，仿真菲涅尔衍射、透镜傅里叶变换等光学过程从而在虚拟的观察屏上得到全息再现像。
关键词：计算全息数字再现一、引言：早在1965年，Kozman和Kelly就提出了计算机生成全息图（Computer Generated Holography，简称CGH）的概念，那时受计算机速度、容量和显示器分辨率等因素的约束，直到80年代中期以前计算机全息图的研究一直未取得大的进展。
国内对全息技术的研究主要集中在物理光学领域。
而目前由于计算机技术的发展以及计算机硬件的进步，已经可以制作空间带宽积很大的计算全息图，但是由于输出设备的精度问题，难以制作质量很高的全息图。
因此我们将以此为研究重点，希望从编码方法上有所突破，解决这个问题。
二、实验原理计算全息图的制作和再现过程主要分为以下几个步骤：1、抽样，得到物体或波面在离散样点上的值；2、计算，计算物光波在全息平面上的光场分布；3、编码，把全息平面上光波的复振幅分布编码成为全息图的透过率变化；4、成图，在计算机控制下，将全息图的透过率变化绘制成图，如果绘图设备分辨率不够，则绘制一个较大的图，再缩版到得到使用的全息图；5、再现，这一步骤与光学全息图的再现没有什么区别。
制作一个傅立叶变换全息图的典型流程如下：（一）、抽样抽样包括对输入图像的抽样和对全息图的抽样。
实际上，输入图像和全息图像的信号都是连续的。
而计算机只能对离散的数据进行处理，所以必须对物光和全息图像进行离散化，即抽样处理。
由空间带宽积的传递不变性可以知道，在全息图平面上的空间带宽积SW 应该和物体的空间带宽积SW 相等。
实验十三数字全息实验1. 实验目的a.通过本实验掌握数字全息实验原理和方法；b.通过本实验熟悉空间光调制器的工作原理和调制特性；c.通过本实验理解光信息安全的概念和特点；2. 实验原理全息技术利用光的干涉原理，将物体发射的光波波前以干涉条纹的形式记录下来，达到冻结物光波相位信息的目的；利用光的衍射原理再现所记录物光波的波前，就能够得到物体的振幅（强度）和位相（包括位置、形状和色彩）信息，在光学检测和三维成像领域具有独特的优势。
由于传统全息是用卤化银、重铬酸盐明胶（DCG）和光致抗蚀剂等材料记录全息图，记录过程烦琐（化学湿处理）和费时，限制了其在实际测量中的广泛应用。
数字全息技术是由Goodman和Lawrence在1967年提出的，其基本原理是用光敏电子成像器件代替传统全息记录材料记录全息图，用计算机模拟再现取代光学衍射来实现所记录波前的数字再现，实现了全息记录、存储和再现全过程的数字化，给全息技术的发展和应用增加了新的内容和方法。
目前常用的光敏电子成像器件主要有电荷耦合器件CCD、CMOS传感器和电荷注入器件CID 三类。
(一)数字全息技术的波前记录和数值重现过程可分为三部分：a.数字全息图的获取。
将参考光和物光的干涉图样直接投射到光电探测器上，经图像采集卡获得物体的数字全息图，将其传输并存储在计算机内。
b.数字全息图的数值重现。
本部分完全在计算机上进行，需要模拟光学衍射的传播过程，一般需要数字图像处理和离散傅立叶变换的相关理论，这是数字全息技术的核心部分。
c.重现图像的显示及分析。
输出重现图像并给出相关的实验结果及分析。
与传统光学全息技术相比，数字全息技术的最大优点是：(1)由于用CCD 等图像传感器件记录数字全息图的时间，比用传统全息记录材料记录全息图所需的曝光时间短得多，因此它能够用来记录运动物体的各个瞬间状态，其不仅没有烦琐的化学湿处理过程，记录和再现过程都比传统光学全息方便快捷；(2)由于数字全息可以直接得到记录物体再现像的复振幅分布，而不是光强分布，被记录物体的表面亮度和轮廓分布都可通过复振幅得到，因而可方便地用于实现多种测量；(3)由于数字全息采用计算机数字再现，可以方便地对所记录的数字全息图进行图像处理，减少或消除在全息图记录过程中的像差、噪声、畸变及记录过程中CCD器件非线性等因数的影响，便于进行测量对象的定量测量和分析。
数字全息实验研究数字全息记录和再现原理，即利用数字全息记录程序和光电器件记录全息图，并将全息图输入计算机，由计算机进行数字再现的方法早在1967年就由Goodman等人提出，现已广泛地应用于数字显微、干涉测量、三维图像识别、医疗诊断等领域。
数字全息用光电器件替代了全息干版，免去了全息干版的冲洗工作以及降低了对全息工作台的隔振要求。
给使用者带来了更大的方便。
实验目的1．熟悉数字全息实验原理和方法；通过观察全息图的微观结构，深入理解全息记录和数字再现的原理。
2．熟悉数字全息记录光路。
3．用CMOS数字摄像头记录物体的全息图。
4．熟悉用全息图数字再现程序对所记录的全息图进行数字再现的过程。
实验原理（a）(b)图1 数字全息实验光路图2. 数字全息记录光路L0k放大倍数20或40；L rk放大倍数60；衰减器P可插入物光束；物体S为透过率物体；BS2与SX之间的物参光方向应相同（夹角为0°）图3 透射数字全息记录系统数字全息波前测量的实验光路随被测物体的不同而异，从图1到图3的光路都可以用来记录全息图。
若用图1（a ）所示的实验光路进行数字全息波前的测量，则激光器发出的光经反射镜M 1反射，被分束器BSI 分成两束；一束经过反射镜M 2反射、进入扩束镜L K1扩束，并被准直镜L 1准直，变成平行光，再由反射镜M 3反射转向，照射到被记录物体上形成物波，经由物体物漫后透过分束镜BS 2照射到数字摄像头的光敏元件表面；另一束经衰减器P 、反射镜M 4、扩束镜L K2准直镜L 2变成平行光，再经分束镜BS 2转向，形成参考光，并与物波在CMOS （或CCD ）光电器件平面上叠加干涉，形成全息图；由CMOS （或CCD ）数字摄像头记录，并借助于计算机程序，实现全息图的数字再现。
图4 数字全息记录与再现光路坐标变换设00oy x 平面内的被记录物体的透过率函数为t (x , y )，用振幅为A 的垂直平面波照明。
空间滤波一、实验目的1．观察各种光栅、图片的付里叶频谱，加深对频谱概念的理解．2．由观察到的频谱判断输入图像的根本特征，理解物分布与其频谱函数间的对应关系，进而了解频谱分析的根本原理、方法与各种应用。
3．掌握空间滤波的根本原理，理解成像过程中“分频〞与“合成〞作用4. 掌握方向滤波、高通滤波、低通滤波等滤波技术，观察各种滤波器产生的滤波效果，加深对光学信息处理实质的认识．二、实验原理1、付立叶频谱。
设二维函数g(x，y)，其空间频谱G(ξ，η)为g(x，y)的付里叶变换，即而g〔x, y〕如此为G(ξ，η)的傅立叶逆变换，即用光学的方法可以很方便地获得二维图像g(x，y)的空间频谱G(ξ，η)．只要在一付里叶透镜的前焦面上放置一幅透射率为g(x，y)的图像，并以相干平行光束垂直照射图像，如此根据透镜的付里叶变换性质，在透镜后焦面上得到的光复振幅分布将是g(x，y)的付里叶变换G(ξ，η)，即空间频谱G(x f/λf，y f/λf)．其中λ为光波波长，f为透镜焦距，x f、y f为后焦面(即频谱面)上任意一点的位置坐标．显然．点(x f，y f)对应的空间频率为因此，在后焦面上放置毛玻璃屏，在其后通过放大镜观察频谱，或者在后焦面上放置全息干板将频谱记录下来，如果有条件，在后焦面上装置电视摄像机，并将其与电视显示器联结，在荧光屏上就可显示出图像的付里叶频谱。
如果输入图像很小，衍射屏幕和图像之间距离很远，如此在近似满足夫琅和费条件下，也可以不用透镜而直接在屏幕上得到图像的空间频谱G(x f/λz，y f/λz)，其中z为图像至屏幕的距离。
由于频谱面上的频谱函数G(ξ，η)是物函数g〔x，y)的付里叶变换，因而从实验上得到频谱函数G(ξ，η)后．即可反过来求出图像的复振幅分布g(x，y)。
据此，对图像进展简单分类．也可用于分析图像的结构比如在森林资源的考察中，根据图像的频谱可以判断哪些地区已绿化，哪些目前还是荒地，以利更好地规划．2、空间滤波空间滤波是光学信息处理的一种重要技术。
真彩色计算全息术的研究的开题报告开题报告题目：真彩色计算全息术的研究一、研究背景和意义全息术作为一种记录光的干涉图案的技术，可以生成具有立体感和光学品质的图像。
然而，传统的全息图像是单色或伪彩色的，无法真实地再现现实世界的颜色。
为了克服这个限制，近年来出现了真彩色全息术技术，它可以将特定物体的真实颜色记录在全息图像中。
真彩色全息术技术在多个领域具有广泛应用，例如医学成像、3D打印、文物保护等，因此对其进行研究具有重要的应用价值和科学意义。
二、研究内容和研究目的本研究旨在探索一种真彩色计算全息术技术，即通过计算机处理全息图像，将真实物体的颜色信息还原到全息图像中。
具体内容包括以下几个方面：1. 完成真彩色全息图像的记录和制备2. 探究计算机图像处理方法，将物体的颜色信息还原到全息图像中3. 评估该技术的表现和应用性能三、研究方法和技术路线本研究将采用以下方法和技术路线：1. 制备真彩色全息图像：使用可见光干涉技术记录物体的折射和反射光，并借助计算机生成全息图像；2. 采集真实物体的颜色信息：利用数字相机或光谱计采集物体的颜色信息；3. 图像处理：使用计算机图像处理算法，将物体的颜色信息还原到全息图像中；4. 展示和评估：对制备的真彩色全息图像进行分析和评估，探究其应用性能。
四、可行性分析该研究采用的方法和技术已被广泛应用于相关领域，具有较高的可行性。
通过组合现有技术，本研究将实现真彩色全息术的记录和制备，并探究其应用效果。
具体而言，真彩色全息术记录和制备的技术已经相对成熟，计算机图像处理算法的研究也有较多成果可供参考，因此本研究实施起来有较高的可行性。
五、预期成果与意义价值1. 研究成果：本研究预期实现真彩色全息术的记录和制备，并探究计算机图像处理算法在全息术中的应用；2. 意义价值：真彩色全息术技术可应用于多个领域，本研究实现的技术将为这些领域提供更为真实和准确的信息，有利于推进相关领域的发展和研究。
信息光学课程设计报告题目：基于迂回相位编码的CGH及其实现专业班级：时间：组员：指导教师：完成日期：基于迂回相位编码的CGH及其实现摘要计算全息作为一种灵活的、全新的全息方式已经得到了极为广泛的研究和发展，在诸多的领域中都有广泛的应用。
计算全息是将通信编码技术引入到光学全息中，利用计算的方法对物光的复振幅进行编码，实现全息的制作。
光学全息采用干涉的方法，将复振幅的相位信息编码为干涉光场光强的分布，实现复函数到实函数的转换。
计算全息则采用编码的方式将复函数转换为实函数。
编码的方法有两种，一种是利用二维脉冲编码方式分别对振幅和相位进行编码，得到两个实函数；另一种则是仿照光学全息，引入离轴参考光，计算干涉光场的强度分布，再记录该光场达到转换的目的。
我们这里采用的第一种方式。
首先对待记录的图像进行傅立叶变换，再利用迂回相位编码法分别对振幅和相位进行编码，得到二元的二维全息图。
模拟再现时则仿照光学全息再现，对全息图进行傅立叶逆变换，得到再现图像。
关键词：计算全息光学全息编码Detour phase encoding and its implementation based CGHAbstract:new holographic approach has been very extensive research and development in many fields have a wide range of applications. CGH is a communication coding technology into optical holography, using the method of calculation of the complex amplitude of the object beam is encoded achieve holographic production. Optical holographic interferometry method using the phase information coding for the complex amplitude of the interference field intensity distribution of light to achieve a complex function to convert real function. CGH coding method is used to convert the complex function of a real function. Coding methods are two, one is the use of two-dimensional coding scheme pulse amplitude and phase respectively encode get two real functions; another is modeled optical holography, off-axis reference beam is introduced to calculate the interference light field intensity distribution, and then record the light field to achieve conversion purposes.The first way we used here. Treatment of the image recording of the first Fourier transform, and then use the detour phase coding method, respectively, the amplitude and phase encoding to obtain a binary two-dimensional hologram. The modeled analog reproducing optical holographic reproduction of hologram inverse Fourier transform to obtain a reproduced image.Key word: solography Computer-Generated Hologram coding1引言本设计目的在于帮助掌握光学全息记录及再现原理，掌握CGH的编码方法和实现过程。
