部分遮挡3D彩色物体的压缩全息成像研究

论文摘要

由于光场震动的频率过快,就目前的电子设备而言,传统的照相术仅能够记录被测对象的强度信息,相位信息是无法直接获取的,而相位比振幅包含的信息更加丰富,例如深度信息等。光全息术的提出使得光场的相位信息得以记录,其通常通过相干性较高的激光光源对待记录物体进行照明,随后利用全息干板等材料进行记录,最终通过再现光照射显像,然而光全息术也面临着很多问题,如记录后的全息干板等材料处理过程复杂,保存环境苛刻,同时还面临着零级衍射像以及孪生像的干扰等,使得其应用的范围受到了限制。数字全息术的发展一定程度上解决了传统光全息术的难题,其利用图像传感器来代替全息干板等记录材料,随后将图像传感器记录的强度数据传至计算机端进行数值运算来实现对被测对象的显像,然而对于庞大的采集数据,利用传统的采样定理不仅造成资源浪费,也增加了硬件设备的负担。压缩全息作为一种新型的全息技术,近年来备受关注,其将压缩感知理论与数字全息技术结合起来,利用压缩感知理论所提出的从少量测量实现信号精确重构的新思想,有效地解决了以往数字全息所面临的难题,大大提升了采样的效率。本论文主要研究工作及创新点如下:(1)部分遮挡3D物体单色压缩全息。针对目前对于部分遮挡3D物体的单波长下数字全息重建研究的空缺,仅对于沿光轴轴向存在少量或无遮挡3D物体重建进行研究,本章在数值实验中进一步增大了沿光轴轴向遮挡比例的大小,给出了部分遮挡3D物体的单色压缩全息重建结果展示。数值实验中将3D物体分为5层,各层用不同的图像代替,后续工作探究了各层图像在该层随机位置的不同以及各层图像占该层填充比例的大小对于重建性能的影响,最终测试了本部分遮挡3D物体单色压缩全息重建方法在高斯白噪声下的鲁棒性。(2)部分遮挡3D彩色物体的压缩全息。针对目前对于部分遮挡3D彩色物体全息重建研究工作的空缺,本章将部分遮挡3D物体在单波长下的全息重建引入到彩色情形,结合3DTV稀疏模型,探究部分遮挡3D彩色物体的重建方法,提出了两种部分遮挡3D彩色物体全息重建方法——基于多波长照明下的部分遮挡3D彩色物体全息重建方法以及部分遮挡3D彩色物体全彩色全息重建方法,前者为针对3D物体各层均为单种颜色的图像,后者则针对3D物体各层均为RGB图像,后续数值实验首先对于3D自稀疏物体的重建进行有效性的验证,随后给出了部分遮挡3D彩色物体在所提方法下的全息重建结果,并同样针对填充比例以及抗噪声性能进行了测试。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文主要工作
• 第二章 基础理论
•   2.1 光场传播
•     2.1.1 角谱衍射
•     2.1.2 菲涅尔衍射
•   2.2 压缩感知
•   2.3 数字全息
• 第三章 部分遮挡3D物体单色压缩全息
•   3.1 单色压缩全息
•   3.2 自稀疏情形
•   3.3 部分遮挡情形
•   3.4 不同位置下的压缩全息重建
•   3.5 不同填充比例下的单色全息重建
•   3.6 鲁棒性测试
• 第四章 部分遮挡3D彩色物体压缩全息
•   4.1 彩色压缩全息
•   4.2 基于多波长照明下的3D彩色物体压缩全息
•     4.2.1 实验A: 自稀疏情形
•     4.2.2 实验B: 部分遮挡情形
•     4.2.3 实验C: 不同填充比例下的彩色全息重建
•     4.2.4 实验D: 鲁棒性测试
•   4.3 全彩色3D彩色物体压缩全息
•     4.3.1 实验E: 自稀疏3D彩色物体全彩全息重建
•     4.3.2 实验F: 部分遮挡3D彩色物体全彩全息重建
•     4.3.3 实验G: 不同填充比例下的全彩全息重建
•     4.3.4 实验H: 鲁棒性测试
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 汪东

导师: 张成

关键词: 光全息,数字全息,压缩感知,压缩全息,彩色全息重建,部分遮挡

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 安徽大学

分类号: TP391.41;O438.1

总页数: 64

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