● 摘要
数字全息用电荷耦合成像器件CCD/CMOS取代传统全息材料记录全息图，计算机模拟再现光取代光学衍射实现所记录全息图的数字再现，实现了全息记录、存储、再现全过程的数字化。数字全息干涉测量技术是数字全息最主要的研究方向，在形变测量、形貌检测、振动分析、透明场测量等领域有广泛应用。随着计算机技术的发展和图象获取设备分辨率的提高，数字全息干涉测量技术必将有着更为广阔的应用前景。本文在总结国内外数字全息干涉测量技术的基础上，从理论研究、模拟仿真、实验应用三方面对数字全息干涉微形变测量技术进行了研究。首先，研究了数字全息记录与再现的基本原理，MATLAB编程实现再现算法；探讨了数字全息的记录条件和再现像分离方法。在数字全息理论基础上，研究分析了三种数字全息干涉测量方法：双曝光法、实时法、时间平均法。针对微形变测量的需要，重点研究双曝光法，作为干涉测量的基础方案。然后，详细分析了相位解包裹的基本原理，重点研究路径积分法中的枝切法、质量图导引法，最小范数法中的非加权最小二乘法和加权最小二乘法，c语言编程实现了四种算法。计算机仿真模拟了激光照明下的全息干涉包裹相位图，针对该种包裹相位图，研究分析了四种解包裹算法的优缺点。最后，根据全息干涉测量和解包裹理论，搭建了二次曝光全息干涉光路平台，开发了相应的测量软件和解包裹处理软件，构建了数字全息干涉测量系统。采用该测量系统可得到条纹清晰、信噪比高的包裹相位图，经解包裹软件处理后可得到相位形变量值和形变三维形貌图像。与传统数条纹法微形变测量相比，该过程实现了测量自动化、形变形貌三维可视化，且测量精度达亚条纹量级。本文为数字全息干涉微形变测量的实际应用提供了理论依据和实验参考。