硕士开题报告1

长春工业大学研究生硕士学位论文开题报告论文题目：三维菲涅耳计算全息图的编码再现研究专业名称：信号与信息处理eq\o\ad(入学时间,)：2009.9eq\o\ad(研究生姓名,)：导师姓名：填表时间：2010年10月10日长春工业大学研究生学院制研究生硕士学位论文开题报告程序1、学生和导师共同根据导师研究方向及实际条件准备开题报告。 2、开题报告工作时间一般为四周。 3、各院主管院长组织本单位所属各学科、专业论文开题报告答辩委员会，并且组织学生及导师进行开题报告答辩工作。答辩委员会成员应由各院分学术委员会成员组成，答辩会议由各院分学术委员会主席主持。答辩会议应坚持公开、公正、严肃、认真的原则。4、各学科、专业论文开题报告答辩委员会成员在学生答辩后应采取表决方式，依据同意人数超过总人数三分之二的原则来决定该学生的开题报告是否合格，并由各院主管主任在开题报告的院意见栏内签署意见。5、各院主管院长应在论文开题报告答辩会议前一周将答辩会议日程安排报研究生学院。6、各院论文开题报告答辩结束后，二天内应汇总全部开题报告送研究生学院审批。研究生学院在一周内将审批结果通知各单位，各单位应立即将审批结果告知导师及学生。开题报告留研究生学院存档。7、各学科、专业开题报告的答辩审核工作应在研究生学院的规定时间内完成。对于因学生或导师的原因在规定时间内完不成开题报告，或开题报告选题不符合本学科、专业培养目标及开题报告答辩未予通过等情况，研究生学院可延长该生在校学习时间或提出更换导师的建议报校学术委员会审批。

A：研究生论文选题的来源及意义来源：吉林省自然科学基金项目（20101523）《三维计算全息图的编码再现方法研究》。意义：随着人类对生活品质要求的不断提高，对于三维空间的研究已经不再局限于诸如：三维动画，三维立体图片等娱乐媒体类方面的研究。本课题提出一种三维物体再现技术，三维物体的再现可渗入到医学，考古，军事，航空等各个领域。采用全息技术的三维物体再现，与一般的三维物体不一样，他提供了一种视差，使得观察者可以对所得的三维物体影像各方位的移动来进行观察，就像是观察一个真正的三维物体一样。并且，在全息物体生成过程中，在进行三维物光波记录时，存储的是其幅度和相位信息，从而在再现时，能得到较逼真的物体影像。也就是说采用三维物体全息技术，可以得到更加逼真的图像。全息图记录了物光波每一点的幅度和相位信息，因此，即使该物体具有缺损或者部分损伤，也不会影响整个三维物体的再现，依旧可以生成比较完整的影像。三维全息图可以仅仅在几分钟内生成，生成后易于保存，并且在生成以后可以在裸眼情况下观赏几个小时，如果需要更新或者去除，也是十分简单的。三维全息再现技术在医学，军事，考古，商业，工业以及生物研究中都极具有表现力。在医学方面，通过全息技术，可以在眼疾的治疗方面给予非常大的贡献，通过病人眼睛的三维再现，极大的方便了诊断和医治。在军事方面，全息再现技术可以为军队侦查方面提供更加精确的情报和敌方的信息。在考古方面，通过全息再现，可以对损坏的文物进行整体的观察，并且容易保存整个文物的影像信息。在商业方面，利用全息技术实现的各种三维立体影像在商业价值上具有一定的开发潜力。在工业方面，机械，器皿表面的粗糙度，缺损程度都可以通过全息技术检测出来。而在生物研究中，三维全息再现技术同样起着很大的作用，带给生物研究界很大的便利。比如，通过三维全息，不仅对生物标本的观察更加精确和细致，而且还可以观察活体生物。因此，以三维全息再现技术为例的全息术作为一个新兴工业体系正在崛起，其发展还不成熟，可以在消除冗余，加快速度以及提高全息图质量等方面进行进一步的研究和发展。B:论文选题在该领域国内、国外研究现状全息技术发展已经有将近半个世纪的历史，全息术的出现是英国科学家DennisGabor在1947年为提高电子显微镜的分辨率而提出来的，但是，由于缺少较强的相干光源，直到1962年Leith和Upatnieks在激光出现后，提出了离轴全息图技术，全息技术才开始发展起来。在1965年，随着计算机科学技术的发展，Lohmann等人用计算机合成通讯理论中的抽样理论，奠定了计算全息技术的理论基础，并且做出了世界上第一张计算全息图(CGH)。计算全息技术的出现使得物体的再现过程具有更大的灵活性。目前，计算全息技术这一研究领域在国内外的研究状况来看，取得了一些进展，但是也面临着诸多的考验。在国外，1990年，美国麻省理工学院媒体实验室以S.A.Beton为首的空间成像小组利用全息视频技术首次生成了30mm*30mm*30mm的实时，具有水平视差的三维全息图；然后在1992年又生成了150mm*75mm*160mm真彩的实时，三维全息图像；1994年以后，MarkLucente研究的快速算法对三维全息图的带宽进行压缩，使得三维显示实时性更强。1999年，Zebra公司制作了目前世界上最大的全息图，该全息图可从任意角度进行观察。2000年，波兰华沙大学以数字全息概念开展了用高分辨率液晶二维CCD和高精度距离选通技术直接获取物体的灰度和相位信息的研究。瑞士洛桑大学在全息显微领域作了大量的工作，基于菲涅耳衍射，采用数字全息重构方法显示了细胞变化的三维图像。日本，韩国通过CCD获取物体系列视差投影图像，采用全息图综合方法生成了具有三维感的全息图像。2002年初次实现了视频速率三维图像再现。2004年，韩国和日本通过减小LC-SLM器件单元尺寸已初步实现彩色动态三维全息成像。在2004年，日本利用FPGA与反射式液晶屏，实现了动态计算全息图的三维显示，所用时间为0.5s。在2005年，日本又利用芯片HORN-5，分辨率为1408*1050的反射液晶屏，实现动态计算全息图的时间为0.0023s。在国内，众多的研究机构在研究全息显示的过程中，所采用的空间光调制器大都是液晶制品，厦门大学用液晶光阀显示了静态的二维全息图，苏州大学对数字全息进行研究，衍射生成了三维全息图像。而对计算全息技术的研究是从近几年开始的，2002年，2005年中国光学学会学术大会上都将计算全息作为议题进行讨论，但是目前，还在一个学习的状态。计算全息技术具有很大的灵活性，计算编码方法具有多样性，计算全息技术已经在三维显示，图像识别以及多种领域得到应用，最近，计算全息领域的新进展是利用高分辨率位相空间光调制器实现计算全息图的实时再现，这种技术的广泛应用显示了计算全息技术的巨大的发展前景。C：论文选题的理论依据、研究方法、研究内容、实施方案和拟解决的关键问题理论依据：全息图是将光学和数字图像相结合，光学全息是利用光的干涉特性，通过物波和一束相干参考波的干涉将物波的幅度和相位信息转化为一个干涉条纹的强度分布图，记录的物波信息必须是真实的物体，而计算全息是利用这个原理，把物波信息在计算机上模拟出来，再对该物波信息的数学模型进行处理，形成一个可以进行光学再现的编码图案。研究方法：研究内容：1.研究三维计算全息图的数值计算方法，建立三维计算全息图的数学模型，实现计算全息图的制作。2.研究计算全息系统取样的充分必要条件，使得计算得到的全息图能够满足全息抽样定理的要求，同时给出理论分析与实验结果。3.设计合理有效的计算全息图编码压缩方案，减少全息图的信息冗余，提高效率，节省计算成本。4.改进和优化三维计算全息图的计算方法，使之更易于实现，进行数值试验和比较。实施方案：1.设法获得三维物体的点云数据，并将这些点云数据按相对于全息面的深度不同进行归类，再计算出相应深度光轴上点的菲涅耳波带。从全息图的特点出发，分析全息图的记录和再现原理。2.通过对比分析几种经典的计算全息编码方法，改进和完善离轴菲涅耳全息图的信息编码压缩的方法，减少信息冗余，提高编码效率，注意保持三维物体的几何结构，力争获得良好像质的再现像，为全息图的信息存贮与传输提供新的途径。拟解决的关键问题：1.完成三维物体的菲涅耳全息图的记录与再现模拟。2.改进和完善菲涅耳全息图的信息编码压缩方法，提高编码效率和再现质量。D：论文选题研究工作基础条件和可能出现的问题（实验设备、研究资料等）（1）实验室计算机一台及MATLAB仿真软件。（2）实验室工作基础设施。（3）图书馆资料及网络资源信息库。E.论文选题前期准备工作(调研工作及10篇以上主要参考文献)[1]吴小平，高平山，菲涅耳全息图的CCD记录及重现，中国图像图形学报，2009[2]郑华东,于瀛洁,程维明，三维物体空间再现技术中的全息图计算，光学精密工程，2008[3]谭新成,基于数字全息的工件表面检测,[硕士学位论文],烟台大学,2008[4]巢亚锋,三维计算全息的研究,[硕士学位论文],重庆大学，2008[5]邹凯，数字全息三维轮廓生成方法的研究，湖北大学学报自然科学版，2009[6]HuadongZheng,YingjieYu,CuixiaDai,Anovelthree-dimensionalholographicdisplaysystembasedonLC-R2500Spatiallightmodulator,Optik120(2009)431C43[7]巢亚锋，王丁，一种新的三维计算全息图的计算方法，光学与光电技术，2007[8]LeonidP.Yaroslavsky,Computer-GeneratedHologramsand3-DVisualCommunication,ProceedingsofIEEE,2010[9]杜杭，土惠南,全息真三维显示系统,激光杂志，2009[10]BhargabDas,JobyJoseph,KeharSingh,Materialsaturationinphotopolymerholographicdatarecordinganditseffectsonbit-error-rateandcontent-addressableresearch,OpticsCommunications282(2009)177C18,2005[11]林瀚，钟金钢,基于光学三维形貌数字重建的不规则表面的参数测量,光学技术,2008[12]葛宝臻,罗文国,吕且妮,赵慧影,张以谟,数字再现三维物体菲涅耳计算全息的研究,光电子激光，2002[13]尹霞,计算全息视角扩展和编码效率研究,[硕士学位论文],山东师范大学

F：论文工作总体进度安排(文献阅读、方案设计与实现、计算与实验、论文书写等)2010年8月－2010年10月查阅资料、进行调研、可行性研究，完成开题报告，并提交导师审查。同时，根据初步确定的思路，搜集、整理有关文件资料。在此期间分析研究国内外相关文献。准备设备，进行前期的预研工作。

2) 2010年11月－2011年3月进行方案、算法设计，并对相关算法进行设计仿真。做好基础性研究工作。

3) 2011年4月－2011年10月在导师指导下，调试、测算实验系