三维面形测量数据的计算全息可视化

提出利用计算机制全息进行三维面形测量数据立体重现的技术。首先利用三维面形测量技术同时获取三维物体的强度和距离像；然后根据三维面形测量数据，设计和制作菲涅耳计算全息图；最后将计算全息和光学全息相结合，以菲涅耳计算全息图的光学再现像为对象，记录光学像全息。这样既解决了计算机制全息术中真实三维物体立体信息数据捕捉的问题，又为三维面形检测提供了一个行之有效的立体重构技术。给出了这种方法的原理、计算全息的设计、制作方案和实验验证结果。     

全息模拟再现像的三维重构

提出一种全息模拟再现像的三维重构方法，可以模拟再现得到三维再现像.计算机模拟再现许多幅在不同深度位置的二维光强分布；利用灰度级变化的聚焦度评价方法，通过寻找最大聚焦度值，确定再现三维像各像点的深度信息.实验证明,该方法能实现模拟再现像的三维重构，使数字全息术有希望成为一种全新的三维面形检测技术.再现像三维重构的实现可以更客观地对全息图进行像质评价，并验证计算机制全息术算法的正确性.     

层析法计算三维物体全息图的并行加速研究

随着计算空间光调制器的分辨率的尺寸逐渐变大，全息图三维动态显示的计算量也越来越大，使得对全息计算速度提出了新的要求。利用GPU并行计算处理的方式实现全息图的快速层析法计算，该方法利用GPU并行多线程和层析法中的图像二维傅里叶变换的优势对菲涅尔衍射变换算法加速计算；同时通过对GPU底层资源的调用和对CUDA中程序的流处理过程，有效减少中间的延时等待。通过对计算速度对比分析表明:与在CPU上运算相比，计算速度大幅提升，基于GPU并行计算的方法比基于CPU计算的方法速度快10倍左右。     

使用计算全息进行三维信息加密的方法研究

全息加密技术作为一种特殊的加密方法被广泛应用于信息加密和防伪等领域。在全息加密过程中,光波的波长、记录距离和入射角度等参数用做加密密钥和解密密钥被人们深入研究,但所加密的信息几乎都是二维信息。利用一种基于虚拟光学的对三维信息进行加密的方法,将三维物体的大小作为一个新的密钥被引入安全全息加密算法,其安全性能得到了极大提高;在此基础上提出了对再现三维图像进行客观评价的方法,即修正峰值信噪比法(PSNR,PeakSignal-to-Noise Ratio)。模拟实验证明,计算全息方法(CGH,Computer-Generated Hologram)作为一种对三维信息进行加密的方法是可行的,修正PSNR法对再现三维图像的质量进行定量分析是有效的。     

基于液晶空间光调制器的全息显示

在传统的纯相位全息显示系统中, 一般基于快速傅里叶变换(FFT)算法来计算相位全息图, 在FFT的计算中需要遵循Nyquist采样定理, 因此, 重建图像的尺寸往往受限于空间光调制器的固定采样率. 这个限制可以通过卷积算法或者两步菲涅耳衍射算法来解决, 但是需要使用多个FFT的计算, 导致计算量增大. 鉴于此, 提出了一种基于透镜的纯相位全息图计算方法. 在全息图的计算中, 通过透镜的成像原理建立一个采样率可变的虚拟全息面, 通过调节相应的距离参数使得在全息图的计算中可以任意调节原始图像的采样率, 摆脱了传统方法中液晶空间光调制器带宽积对重建图像尺寸的限制, 并且这种算法只需使用一次FFT就能达到变采样率的衍射计算, 大幅提高了全息图的计算速度. 数值模拟及光学实验结果证明了此方法可以在全息显示光学系统中清晰地重建不同尺寸的图像. 同时该系统可以有效地消除由空间光调制器的像素化结构带来的零级衍射.     

Fresnel diffraction method with object wave rotation for numerical reconstruction of digital hologram on tilted plane

We present a new method for numerically reconstructing holography image on tilted planes within the Fresnel domain. The method is based on the Fresnel diffraction algorithm and object wave rotation transform. By suitable rotation the object wave on recording plane and once fast Fourier transformation this method can be implemented. The proposed method can render the real image of the hologram not only on parallel plane but also on the tilted. Experimental results are presented to demonstrate the method for a single axis rotation.     

菲涅尔数字全息的脉冲响应

数字全息是用CCD记录全息图并用计算机数值重建全息像的一种全息新方法.在数字全息中,通过对不同记录参数下记录的全息图的数值处理,可以消除零级光和共轭光,从而将数字全息系统看作是一个线性系统.本文依据全息理论和付里叶频谱分析,对菲涅尔数字全息系统的脉冲响应和分辨本领进行了理论分析.结果表明,在矩形等间隔抽样的情形下,菲涅尔数字全息的脉冲响应是由CCD有限大小的孔径衍射斑调制的矩形函数;菲涅尔数字全息的分辨率由CCD的孔径尺寸决定;由于CCD像素具有一定的大小,使得点光源的像发生弥散.     

通过保留相位进行全息图信息压缩的方法

从全息图的特点出发,研究了全息图的记录和再现原理,提出了一种对离轴菲涅耳全息图信息压缩的方法。对全息图进行傅里叶变换,滤除零级噪声及物光波的共轭波前,仅仅保留物光波的相位信息,而后以采用较低的采样频率对全息图重新抽样,从而大大减少了数字全息图的信息冗余。压缩后的全息图也可以获得良好像质的再现像。理论和实验均证明了该方法的可行性,为全息图的信息存贮与传输提供一条新的途径。     

Fluorescence multicolor hologram recorded by using a macrolens array

We present a new efficient method for obtaining multicolor digital Fresnel holograms of three-dimensional (3-D) objects emitting incoherent fluorescent light. For each emitted fluorescent light wavelength, a single monochromatic digital modified Fresnel hologram of the 3-D scene is generated. Using a macrolens array, only nine projections of the 3-D scene are captured in a single camera shot and are then digitally processed to yield the hologram. The 3-D reconstructed images from all the monochromatic holograms are composed into a single multicolor image of the 3-D scene. The proposed holographic technique is demonstrated by experiments.     

Copyright protection in digital museum based on digital holography and discrete wavelet transform

A new method to protect the copyright of digital museum based on digital holography is proposed. The Fresnel hologram of watermark image is embedded in the object to be protected through discrete wavelet transform （DWT）. After the watermark detection, the copyright information appears in the reconstructed hologram. With the higher redundancy feature in the hologram, the proposed technique can actually survive several kinds of image processing. Experimental results prove that the presented method has good robustness in image protection.