题目：基于FPGA数字全息记录与再现系统研究

数字全息技术是利用光敏电子成像器件代替传统的全息记录材料来记录全息图，以数字形式将全息图存储在计算机当中，然后利用计算机模拟再现参考光的衍射传输过程，实现物光场的数字重构。与传统光学全息相比，数字全息技术的优点包括：全息图的记录与再现过程实现了数字化；定量的重构物光场的振幅与相位信息，在数字重构过程中，可方便的引入各种图像处理技术；可构造“数字透镜”以补偿光学像差、畸变等对全息再现像的影响等等。随着光电成像器件和计算机技术的发展，数字全息技术已应用于震动测量、微小位移测量、显微观测等领域中。目前，数字全息图的处理主要由计算机完成，使得数字全息系统体积较大、结构复杂，从而限制了其应用范围。本文主要基于FPGA器件完成数字全息记录与再现过程中的数据处理与信号控制，以满足实际应用中小型化、集成化、高速性的需求。本文的研究工作主要从将数字全息技术实际应用出发，首先，对数字全息技术中的记录方式和再现算法进行分析，在此基础上设计了适合于本系统的数字全息记录光路。然后，基于FPGA器件进行相关的硬件开发，首先为CMOS芯片提供相应的时序并控制其工作模式实现图像信息的采集，用Matlab工具完成物光场的数字重构；然后进行再现算法的硬件移植，将无透镜傅立叶再现算法嵌入到FPGA中，使图像数据的控制和处理在FPGA器件内完成；最后开发下位机与计算机的通讯接口，利用并口将处理后的数据传输到计算机中并显示。最后，利用本系统进行了数字全息的记录与再现实验，验证了该系统能够准确、快速实现物光场的数字重构。