相移数字全息相移抽取与物光重建的任务书.docx

相移数字全息相移抽取与物光重建的任务书
任务书
一、课题背景
数字全息术是一种将光在感光材料上产生的干涉记录为振幅和相位均具有信息的全息图案，并通过计算机将其数字处理、重建出光束传输原信息的技术。数字全息技术具有可视化、全息重建度高、信息储存量大、历史信息永久保存等优点，被广泛应用于信息、生物医学、光学计算等领域。
数字全息技术的核心是相移抽取，即通过对全息记录的4幅图像进行计算，提取出光波的相位和振幅等重要信息，以便进行数字处理和重建。然而，由于全息记录时涉及到多个光波参与干涉，因此不同波长的光在感光材料上的耦合会对全息图案的质量造成很大的影响。这就需要对全息记录时的相移进行精确抽取和修正，以实现高质量的数字全息。
另外，数字全息技术在物光重建方面也有广泛应用。物光重建是指通过计算机将数字全息图案转化为物体的三维形态，并通过光的重建将其呈现出来。物光重建技术的精度和效果同样依赖于数字全息记录和相移抽取的准确度。因此，数字全息技术中相移抽取和物光重建两个环节是相辅相成、缺一不可的。
二、任务目的
本次任务的主要目的是研究数字全息技术中相移抽取和物光重建两个环节的关系，探究相移抽取的数值计算方法和物光重建的数学理论，实现高质量的数字全息记录和重建。
三、任务内容
1.相移抽取的数值计算方法研究
（1）相位提取的基本公式和算法
介绍基于正弦关系或余弦关系的相位提取公式，并比较其优劣之处。
（2）相移提取的方法和步骤
深入研究相移提取过程中的不同方法和步骤，分析其适用性和实用性，并通过计算机仿真实现。
2.物光重建的数学理论研究
（1）数字全息的前向过程及其数学表达式
介绍数字全息技术中的前向过程和全息图案的数学描述，建立全息重建的理论框架。
（2）数字全息重建的反过程及其数学模型
详细研究数字全息的反向重建过程和数学模型，分析其对相移抽取的要求，并通过计算机仿真实现物光重建。
3.相移数字全息在应用领域中的应用研究
（1）数字全息技术在物体表面形貌检测中的应用
研究数字全息技术在表面缺陷和形貌测量领域中的应用，分析其优点和不足之处，并通过实验验证。
（2）数字全息技术在生物医学领域中的应用
介绍数字全息技术在生物医学领域中的应用，特别是在细胞成像和病灶诊断方面的应用，分析其技术难点和发展趋势。
四、任务计划
本次任务计划为3个月，具体计划如下：
月份|工作内容|完成情况
-|------|------
第1-2个月|相移抽取的数值计算方法研究|进行中
第3个月|物光重建的数学理论研究和应用研究|未开始
五、预期成果
1.研究数字全息技术中相移抽取和物光重建两个环节的关系和相互作用，掌握数字全息的基本理论和技术。
2.提出相移抽取的数值计算方法和物光重建的数学模型，实现高质量的数字全息记录和重建。
3.探究数字全息技术在表面形貌检测、生物医学等领域中的应用，为相关行业提供技术支持和指导。
六、参考文献
[1]李晓华,徐陈宁,程春凤.数字全息成像原理及应用[J].厦门理工学院学报(自然科学版),2014,28(4):429-434.
[2]程春凤,于刚,汪新.数字全息技术在光学计量中的应用与发展[J].激光技术,2015,39(4):337-341.
[3]吕红亮,宋民权.数字全息技术在生物医学成像中的应用[J].物理,2017,46(1):1-7.
[4]曲永生,邹奕群.数字全息技术在表面形貌检测中的应用[J].表面技术,2016,45(3):52-56.