在标量衍射理论的框架下，本书系统总结经典及广义衍射公式的数值计算方法，对空间曲面光源衍射场的数值计算进行专门讨论，并且以数字全息及3D物体的计算全息为衍射计算的应用载体，对数字全息涉及的理论、技术及数字全息干涉计量进行详细介绍，对目前迅速发展的全息3D显示技术进行研究。本书所附光盘给出全书的主要计算程序及计算时涉及的图像文件。
全书由9章及4个附录构成，分上、下两册出版。上册包含1-5章，下册包含6～9章及附录。第1章是数学预备知识；第2章介绍标量衍射理论及不同形式的衍射计算公式；第3章基于取样定理详细讨论不同衍射公式的数值计算方法；第4章对光全息术进行介绍；第5、6章是数字全息的基本理论；第7、8章介绍全息干涉计量理论及数字全息干涉计量的应用实例；第9章对数字全息3D显示及3D动画算法进行研究。附录A是计算机图像的基本知识；附录B循序渐进地给出MATLAB编写的全书主要计算程序、程序说明及计算实例；附录C是书中重要的彩色图像；附录D是本书所附光盘的内容介绍。为便于阅读全书，附录A～C同时由光盘给出。
样章试读
目录
- 目录（下册）
第6章 物光通过光学系统的波前重建 279
6.1 物光通过光学系统时波前重建的一般讨论 279
6.1.1 基于阿贝成像理论对CCD探测信息的研究 280
6.1.2 数字全息波前重建系统脉冲响应讨论 280
6.2 数字全息变焦系统 288
6.2.1 数字全息变焦系统简介 289
6.2.2 变焦系统研究 290
6.2.3 变焦系统的参数设计 290
6.3 柯林斯公式在波前重建中的应用 292
6.3.1 用柯林斯公式的逆运算实现波前重建 293
6.3.2 光波通过傍轴光学系统的可控放大率波前重建 297
6.4 经典衍射积分在物光通过光学系统波前重建中的应用 303
6.4.1 利用精确衍射公式通过光波场空间追迹进行波前重建 304
6.4.2 数字全息物光场在像空间及物空间的重建研究 308
6.4.3 光学系统光学矩阵元素的数字全息检测 313
参考文献 319
第7章 全息干涉计量的基本原理及常用技术 322
7.1 单曝光法或实时全息法 322
7.1.1 单曝光法基本原理 322
7.1.2 实时全息干涉计量实例 326
7.1.3 空间载波相移法在实时全息检测中的应用 336
7.2 双曝光法 341
7.2.1 双曝光法基本原理 341
7.2.2 物体的位移测量及一维位移测量实例 344
7.2.3 双曝光法三维位移场的检测 349
7.3 时间平均法 351
7.3.1 时间平均法基本原理 351
7.3.2 时间平均法测量实例 353
参考文献 356
第8章 数字全息在光学检测中的应用 358
8.1 数字全息干涉图的形成及干涉图的相位解包裹 358
8.1.1 数字全息干涉图像的形成及表示方法 359
8.1.2 干涉图像的相位解包裹 363
8.2 数字全息干涉计量常用技术 376
8.2.1 三维面形的数字全息检测 377
8.2.2 物体微形变的数字全息检测 385
8.2.3 时间平均法数字全息振动分析 388
8.2.4 三维粒子场检测 389
8.3 具有物光变换系统的数字全息检测 392
8.3.1 像面数字全息系统的一般讨论 393
8.3.2 微小物体的显微数字全息检测 394
8.3.3 大尺寸物体的数字全息检测实例 395
8.4 数字全息干涉计量的特殊技术 401
8.4.1 飞秒级瞬态过程的数字全息检测技术 401
8.4.2 共光程同轴显微数字全息检测 405
8.4.3 弱相干光源LED照明的数字全息显微术 409
8.5 数字全息CT 411
8.5.1 拉东变换简介 412
8.5.2 数字全息CT原理 412
8.5.3 数字全息CT检测模拟 413
8.5.4 显微数字全息CT检测应用实例 415
8.6 不同形式的数字全息检测系统 417
参考文献 419
第9章 数字全息的3D显示及动画算法研究 423
9.1 传统全息及数字全息3D显示研究现状 423
9.1.1 传统全息3D显示技术的发展现状 423
9.1.2 数字全息3D显示技术研究进展 424
9.1.3 数字全息3D显示技术的优势与面临的挑战 426
9.2 数字微镜及其在数字全息3D显示中的应用 429
9.2.1 数字微镜工作原理 429
9.2.2 全息图的数字微镜显示 431
9.2.3 数字微镜3D显示系统的瞬时脉冲响应 433
9.2.4 数字微镜3D显示系统点源离焦像的讨论 438
9.2.5 DMD重建图像的近似计算及实验证明 440
9.3 空间光调制器LCOS原理及其在数字全息3D显示中的应用 442
9.3.1 空间光调制器LCOS的结构及原理简介 442
9.3.2 基于LCOS的全息图像显示系统研究 443
9.3.3 扩展3D重建像视场的技术简述 452
9.3.4 准确包含物体振幅及相位信息的相息图编码与3D显示 456
9.3.5 基于LCOS及选通滤波系统的全息3D成像装置研究 463
9.4 数字全息显示研究中3D物体的衍射场计算 469
9.4.1 基于点源法的C-LUT快速算法 470
9.4.2 曲面光源变换为平面光源的“光源变换法” 479
9.4.3 基于全息3D显示像的焦深对LUT算法及面元算法的改进 483
9.5 全息3D动画算法探析 486
9.5.1 3D物体表面的数字描述及基本建模技术 487
9.5.2 基于环形空间光调制器阵列的全息3D动画模拟研究 490
9.6 结束语 494
参考文献 495
附录A 计算机图像的基础知识 501
A1 三基色原理及图像的数字表示 501
A2 二维场强度分布的数字图像表示 503
附录B 基本计算程序及应用实例 505
B1 矩形孔夫琅禾费衍射的解析计算 506
B2 圆孔夫琅禾费衍射的解析计算 508
B3 三角形孔的夫琅禾费衍射解析计算及IFFT重建图像 510
B4 矩形孔菲涅耳衍射的解析计算 514
B5 菲涅耳衍射的S-FFT计算 518
B6 经典衍射公式的D-FFT计算 522
B7 柯林斯公式的S-FFT计算 529
B8 柯林斯公式的D-FFT计算 532
B9 倾斜三角形孔的菲涅耳衍射场及其逆运算 535
B10 倾斜面光源的菲涅耳衍射场及其逆运算 540
B11 同轴数字全息图及四步相移法波前重建模拟 544
B12 模拟生成单色离轴数字全息图 549
B13 数字全息图物光场的1-FFT重建 552
B14 数字全息图物光场的DDBFT局域重建 555
B15 数字全息图物光场的VDH4FFT重建 561
B16 数字全息图物光场的FIMG4FFT重建 567
B17 真彩色图像文件的读取、分解及存储 571
B18 模拟生成三基色光照明的真彩色离轴数字全息图 575
B19 真彩色数字全息图像的FIMG4FFT重建 583
B20 模拟生成物体微形变的二次曝光数字全息图 592
B21 基于二次曝光数字全息图的物光场波前重建及干涉图像 599
B22 生成加载于空间光调制器LCOS的相息图 605
B23 无振幅及相位畸变的3D成像相息图编码及模拟成像计算 609
附录C 彩色图像附页 617
附录D《衍射计算及数字全息》附光盘内容 625
索引 626
后记 629
（上册）
数学预备知识
标量衍射理论
衍射的数值计算及应用实例
光全息的基本理论
数字全息及物光波前重建计算
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