数字全息是光学全息,光电成像技术及计算机技术相结合的产物。数字全息术利用电耦合器件CCD代替传统光学全息中用来记录全息图的银盐干版,利用计算机编程对CCD记录下的离散数字全息图进行数字再现,实现了全息图记录、存储和再现全过程的数字化,省掉了传统光学全息复杂的再现过程,不但加快了全息图的再现时间,而且可以直接利用成熟的数字图像处理技术对再现图像进行图像处理,使得再现结果更加便于观察和后续研究。 本文在对光学全息术进行概述的基础上,着重介绍了数字全息术的发展、应用及国内外目前的研究重点。在理论上详细阐述了光学全息和数字全息的原理,建立了数字全息图记录与再现的数学模型,得出数字全息再现图像的具体位置,在此基础上,着重分析了具体数字全息实验中需要满足的一些条件,包括参考光与物光的夹角范围及记录距离范围。 本文主要研究了数字全息再现算法和再现图像处理技术两个方面: (1) 阐述了卷积再现算法与菲涅耳再现算法的原理并分析两种方法的适用条件,分别利用两种方法仿真离轴菲涅尔全息图的记录与再现过程。利用菲涅耳再现算法对具体的光学实验得到的数字全息图进行再现,将再现结果与计算机仿真再现结果相比较,验证了理论的正确性。 (2) 分析了相移技术在离轴全息中的应用,利用计算机仿真证明其在滤除零级衍射像和共轭像方面的作用。详细讨论了U型滤波,空域频域滤波以及空域微分算子预处理三种数字图像处理技术,并从计算机仿真和具体实验两个方面证明它们在消除零级衍射像方面的作用,比较三种方法的优劣。