在现有的二维图像再现效果改善方法的基础上, 对三维物体再现像质量提高的方法进行研究。基于衍射理论, 分析了具有有限填充因子空间光调制器的栅格结构对重构图像质量的影响。编入双线性相位因子到纯相位全息图, 使得有效光偏移中心光轴传播, 让图像细节得到完整重构再现。然后迭加双会聚球面波相位因子, 使得各再现像面与空间光调制器栅格结构引起的多级衍射光聚焦平面的位置进行分离, 利用光阑和空间滤波器共同作用来消除高级衍射光以及零级光对重构图像质量的影响。搭建了基于LC-SLM的相位全息图光电再现系统用于实验验证。实验结果表明三维物体再现像质量得到明显的提高。

针对传统全息技术对三维数据源要求高、计算量大以及实现速度慢等问题, 提出了一种三维物体全视差全息体视图的快速计算方法。该方法对全息面和再现面分别进行空间分割和频谱采样, 通过迭代傅里叶变换算法计算多个基元全息图, 叠加构成全息图单元。由摄像机获取三维物体不同角度的二维视差图像,基于人眼双目视差立体视觉原理, 构建视差图像与全息图单元的对应关系。最后, 利用全视差图像调制全息图单元中对应衍射方向的基元全息图, 快速合成三维物体全视差全息体视图。基于液晶空间光调制器构建的光学系统对全息体视图进行了再现实验。结果表明, 与传统全息图计算方法相比, 本文方法容易获取数据源, 计算量较小, 能够快速计算全息体视图, 实现三维物体不同视角图像的再现。

考虑硬件资源与运算速度的需求, 设计了一种基于数字信号处理(DSP)的具有自然彩色效果的红外与可见光图像融合系统。该系统采用软硬件结合的方法进行双通道图像配准, 基于YCbCr空间实现伪彩色融合, 然后利用自然真彩色参考图像对融合结果进行颜色传递。系统采用基于统计特性的颜色查找表技术, 利用参考图像与伪彩色融合图像的统计特性修正颜色查找表, 提高了计算效率。在系统的硬件平台上进行了实验, 结果表明, 系统融合图像接近自然色彩, 在保留可见光图像细节的前提下, 有效地突出了红外图像中的热目标。该系统融合速率达到25 frame/s, 能够实现红外与可见光图像的实时融合与自然彩色化, 有助于观察人员快速地发现目标, 弥补了单一图像传感器的不足。