16、数字全息技术：提升视角与图像质量及噪声分析

数字全息技术：提升视角与图像质量及噪声分析

1. 数字全息视角与图像质量提升方法

数字全息技术在诸多领域有着广泛应用，如安全、测量和 3D 物体识别等。然而，其重建图像存在斑点噪声问题，且受成像设备面积限制，视角范围较小。为解决这些问题，研究者提出了一系列方法。

• 全息图的记录与合成
  • 研究者将物体放置在旋转台上，利用图像传感器在圆周位置从不同角度记录物体的数字全息图。若以 2π/N 弧度的角度间隔记录 N 个全息图，就能以相同角度间隔获得重建图像，从而实现较宽的视角。但由于全息图范围小，重建图像质量较差，存在大量斑点。
  • 为减少斑点，可使用大尺寸的全息图。例如，为每个 N 个数字全息图记录 M 个待合成的全息图，合成一个大尺寸全息图，以重建高质量图像。不过，这种方法需记录 MN 个全息图，不太实际。
  • 在记录过程中，涉及到相关全息图 Hn 及其相邻全息图 Hn - 1 和 Hn + 1。由于每个全息图处于不同平面，简单合成相邻全息图不可行。为将全息图置于同一平面，需进行以下操作：
    • 假设相邻全息图 Hn - 1(x0, y0)可表示为：
      • Hn - 1(x0, y0) = |Ur(x0, y0) + Uo(x0, y0)|² = |Ur(x0, y0)|² + |Uo(x0, y0)|² + Uo(x0, y0)Ur (x0, y0) + Uo (x0, y0)Ur(x0, y0)
    • 若使用以一定角