計(jì)算全息CGH課件

基于迂回相位編碼的CGH及其實(shí)現(xiàn)什么是光學(xué)全息利用干涉原理，通過參考光波與物光波干涉，將物光波的振幅和相位信息以干涉條紋（干涉圖）的形式記錄在某種介質(zhì)上。然后利用光波衍射的原理，再現(xiàn)原始物光波，從而再現(xiàn)原物體的三維像。光學(xué)全息發(fā)展歷史1948年,英籍匈牙利人，丹尼斯蓋伯(DennisGabor)發(fā)明了光學(xué)全息1960年，第一臺(tái)激光器問世，解決了相干光源的問題。1962，美國科學(xué)家利思和烏帕特尼克斯提出了離軸全息圖。第一代：同軸全息，采用汞燈記錄和再現(xiàn)，單色性差，±1級(jí)重疊，觀察模糊。第二代：離軸全息，采用激光記錄和再現(xiàn)，單色性好，±1級(jí)分離，觀察清楚。第三代：離軸全息，采用激光記錄和白光再現(xiàn)，色彩豐富，實(shí)用性好。第四代：采用白光記錄和白光再現(xiàn)，色彩豐富，實(shí)用前景廣闊。光學(xué)全息的發(fā)展階段計(jì)算全息計(jì)算全息將計(jì)算機(jī)技術(shù)與光全息技術(shù)結(jié)合起來，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)全息技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)或難以實(shí)現(xiàn)的某些特殊功能。計(jì)算全息發(fā)展極其迅速，已成功應(yīng)用在三維顯示、空間濾波、光學(xué)信息存儲(chǔ)和激光掃描等諸多方面。計(jì)算全息術(shù)發(fā)展歷史1965年德國光學(xué)專家A.W.Lohmann制作出世界上第一個(gè)計(jì)算全息圖,簡稱CGH1967年P(guān)aris把快速傅立葉變換引入計(jì)算全息1969年Lesem提出相息圖1974年WaiHonLee提出計(jì)算全息干涉圖的制作技術(shù)PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/

計(jì)算全息術(shù)的應(yīng)用計(jì)算全息元件三維圖象顯示用于校正普通全息元件像差用的像差校正器用于激光掃描器，可實(shí)現(xiàn)多束光同時(shí)高速掃描用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中進(jìn)行編碼的相移器功能的全息透鏡計(jì)算全息可對(duì)那些能方便用數(shù)字描述但卻難以制作的物體進(jìn)行三維顯示PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/

計(jì)算全息術(shù)的應(yīng)用

光學(xué)信息處理中的各種空間濾波器逆濾波器微分濾波器光學(xué)檢測計(jì)算全息制作標(biāo)準(zhǔn)波面精度很高帶通濾波器物光信息的采集處理編碼存儲(chǔ)再現(xiàn)計(jì)算全息圖的制作物光信息的采集物光信息的采集是指確定物光信息的函數(shù)形式，一般表現(xiàn)為復(fù)振幅透射率函數(shù)（或反射率函數(shù)）對(duì)于實(shí)際存在的物體，可利用掃描儀或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集對(duì)于那些實(shí)際不存在的物體，可將其函數(shù)形式直接從鍵盤輸入計(jì)算機(jī)物函數(shù)需要離散化，一般取抽樣單元數(shù)不超過物的空間帶寬積，即滿足關(guān)系式M·N≤Δx·Δy·Δfx·Δf式中M、N分別為X方向和Y方向的抽樣單元數(shù)，Δx和Δy為物體的空間寬度，Δfx和Δfy為物的頻帶寬度物光信息的處理

光波從物到全息圖，必然經(jīng)過一個(gè)傳播過程，而到達(dá)全息圖的光場復(fù)振幅函數(shù)必然對(duì)應(yīng)于物函數(shù)的某種變換，物信息的處理是指由計(jì)算機(jī)完成物函數(shù)的這種變換，對(duì)于不同的全息圖，變換的內(nèi)容是不同的對(duì)于傅里葉變換全息圖，必須使用計(jì)算機(jī)完成物函數(shù)的傅里葉變換，得到全息圖平面的光場復(fù)振幅函數(shù)，計(jì)算全息多采用傅里葉變換全息圖對(duì)于菲涅耳全息圖，須計(jì)算物函數(shù)經(jīng)菲涅耳衍射到達(dá)全息圖的函數(shù)分布為了提高效率一般采用快速傅里葉變換。由于傅里葉變換全息圖上條紋排列比較有序，因而計(jì)算機(jī)全息多采用傅里葉變換全息圖。注意的一點(diǎn)是全息圖平面上的函數(shù)的抽樣數(shù)不少于物函數(shù)的抽樣數(shù)。到達(dá)全息圖的物光波通常呈現(xiàn)為復(fù)數(shù)形式，包括振幅信息和位相信息，計(jì)算全息在“鎖定”位相信息方面可以通過兩種途徑。一種途徑是對(duì)光全息術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真，用計(jì)算機(jī)算出全息圖上參考光波與物光波的干涉條紋分布函數(shù)，這種編碼方式稱為干涉型編碼方式，用這種方法制作的全息圖稱為干涉型計(jì)算全息圖。另一種編碼方式是計(jì)算全息所特有的，稱為迂回位相法。如：羅曼型迂回位相法、四階迂回位相、三階迂回位相法。信息的編碼迂回位相用全息圖上兩個(gè)獨(dú)立的參量來編碼物函數(shù)的振幅和位相由于這兩個(gè)獨(dú)立參量均為非負(fù)的實(shí)數(shù)，因而可用一般的記錄介質(zhì)記錄。這種方法是在一個(gè)抽樣單元內(nèi)用一個(gè)長方形透明孔來反映物函數(shù)在這一點(diǎn)的值。孔的寬度Bmn是一個(gè)常量，令其高度Hmn與物函數(shù)歸一化振幅成正比，孔的中心點(diǎn)離抽樣點(diǎn)的距離dmn與其位相成比例。

迂回位相信息編碼方法迂回位相編碼示意圖迂回位相編碼示意圖編碼公式：圖中mx0，ny0表示抽樣單元的中心位置信息的存儲(chǔ)計(jì)算全息圖通常都用光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)波前重現(xiàn)，因而存儲(chǔ)手段必須與此相適應(yīng)。信息存儲(chǔ)的方法有多種，最普遍的一種是用計(jì)算機(jī)繪圖儀將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果直接畫在紙上，然后用精密照相拍制在照相底片上，適當(dāng)放大或縮小到合適的尺寸，制成實(shí)用的全息圖。還可用圖形發(fā)生器、光繪儀、顯微密度儀、激光光束掃描記錄裝置等來制作振幅型計(jì)算全息圖。用干涉編碼法制作的傅里葉變換全息圖，可以用圖示的光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)。用置于處的點(diǎn)光源通過透鏡L1生成平行光，照明透鏡L2前焦面上的計(jì)算全息圖H，在透鏡L2后焦面處光軸上觀察再現(xiàn)像計(jì)算全息圖的再現(xiàn)方法是根據(jù)全息圖類型來確定的

計(jì)算全息圖的再現(xiàn)PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/

對(duì)于用迂回編碼法制作的全息圖，再現(xiàn)時(shí)，用衍射角度保證在一個(gè)抽樣單元內(nèi)獲得從0到2π變化的位相差。因?yàn)橥哥R前后焦面是傅里葉變換關(guān)系，前焦面上對(duì)中心的偏離在后焦面上表現(xiàn)為波面位相的變化。這就是迂回位相編碼的物理基礎(chǔ)。迂回位相編碼計(jì)算傅里葉變換全息圖的再現(xiàn)全息圖的制作方法

最普通的一種是用計(jì)算機(jī)繪圖儀將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果直接畫在紙上，然后用精密照相機(jī)拍攝在照相機(jī)底版上，適當(dāng)放大或者縮小到核實(shí)尺寸，制成使用的光學(xué)全息圖。對(duì)于迂回編碼法形成的振幅性全息圖，可以用此法。此外，還可用圖形發(fā)生器，光繪圖儀，顯微密度儀，激光光束掃描記錄裝置等來制作。對(duì)于浮雕型位相計(jì)算全息圖（如相息圖），由于只記錄物的位相信息，因此還必須用光刻機(jī)、離子束刻蝕機(jī)或電子束刻蝕機(jī)等制作。計(jì)算全息圖的制作過程一般計(jì)算全息的制作過程分為五步抽樣計(jì)算編碼繪制和縮小

再現(xiàn)傅里葉變換全息圖的制作流程：輸入圖像乘隨機(jī)相位傅立葉變換獲取振幅和相位編碼振幅和相位顯示、保存全息圖數(shù)字再現(xiàn)PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/

CGH的編碼PI=3.14159;Image=imread('E:\123.jpg');Figure;Imshow(Image);N=32;A=zeros(N,N);B=zeros(N,N);forI=1:1:32forJ=1:1:32ImageNum=double(Image(I,J,1));A(I,J)=ImageNum/31;B(I,J)=0;end;end;figure;imshow(A);forI=1:1:NforJ=1:1:NR=rand(1,1);

B(I,J)=A(I,J)*sin(R*2*PI);A(I,J)=A(I,J)*cos(R*2*PI);F(I,J)=A(I,J)+j*B(I,J);

end;end;F=fft2(F);F=fftshift(F);Max=max(max(abs(F)));F=F/Max;A=real(F);B=imag(F);figure;s=1;axis([032032]);holdon;

forJ=1:32y0=s/2+(J-1)*s;forI=1:32x0=s/2+(I-1)*s;H=A(J,I)*s;F1=B(J,I)*s;W=s/2;ifabs(F1)<=s/4x2=x0-W/2;x3=x0+W/2;y2=y0-H/2;y3=y0+H/2;fill([x2,x2,x3,x3],[y2,y3,y3,y2],'k');elseifF1>s/4x22=x0+F1-W/2;x33=x0+s/2;y22=y0-H/2;y33=y0+H/2;fill([x22,x22,x33,x33],[y22,y33,y33,y22],'k');x222=x0-s/2;x333=x0+F1+W/2-s;fill([x222,x222,x333,x333],[y22,y33,y33,y22],'k');elsex22=x0-s/2;x33=x0+F1+W/2;y2=y0-H/2;y3=y0+H/2;fill([x22,x22,x33,x33],[y2,y3,y3,y2],'k');x222=x0+F1-W/2+s;x333=x0+s/2;fill([x222,x222,x333,x333],[y2,y3,y3,y2],'k');endendendaxis('equal');axisoff;

alpha=0.5;forI=1:1:N

forJ=1:1:N

Xcos=(J-1)/256;

A(I,J)=cos(2*PI*alpha*Xcos);

B1(I,J)=sin(2*PI*alpha*Xcos);