基于MATLAB的数字全息成像仿真研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

数字全息术作为一种全新的成像技术，近年来在光学测量、生物医学成像、信息安全等领域展现出巨大的应用潜力。

相较于传统光学成像技术，数字全息术利用干涉原理记录物光的振幅和相位信息，并通过计算机数值模拟光学衍射过程，实现对物体的三维重建，具有非接触、高分辨率、全场信息记录等优点。

本选题旨在利用matlab软件平台，对数字全息成像技术进行深入的仿真研究，探究其基本原理、算法实现以及应用潜力。

2. 本选题国内外研究状况综述

数字全息成像技术自20世纪90年代提出以来，受到了国内外研究人员的广泛关注和深入研究。

1. 国内研究现状

国内学者在数字全息成像领域的研究起步较晚，但近年来取得了显著进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究的主要内容包括：1.数字全息成像基本原理研究：深入研究光波的数学描述、全息记录过程、全息再现过程等基本原理，为数字全息成像仿真提供理论基础。

2.matlab仿真平台搭建：利用matlab软件的图像处理工具箱、信号处理工具箱等，搭建数字全息成像仿真平台，并进行仿真参数设置和环境调试。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真实验和结果分析相结合的研究方法，具体步骤如下：1.理论学习阶段：查阅国内外相关文献，深入学习数字全息成像的基本原理、算法实现以及应用领域的相关知识，为仿真实验奠定理论基础。

2.仿真平台搭建阶段：熟悉matlab软件的编程环境和相关工具箱，搭建数字全息成像仿真平台，并对平台进行测试和优化，确保其稳定性和可靠性。

3.算法仿真实验阶段：根据数字全息成像的基本原理，利用matlab软件编写菲涅尔衍射算法和角谱衍射算法，并设计不同的仿真场景和参数，进行仿真实验，记录实验结果。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1.仿真平台的优化设计：针对现有数字全息成像仿真平台存在的不足，例如仿真效率低、参数设置复杂等问题，本研究将对仿真平台进行优化设计，提高其仿真效率和易用性。

2.算法性能的比较分析：本研究将对菲涅尔衍射算法和角谱衍射算法进行深入的比较分析，评估其在不同仿真场景和参数下的成像质量、计算效率以及对噪声的敏感性等性能指标，为实际应用中的算法选择提供参考依据。

3.应用场景的拓展研究：本研究将在三维显微成像和形变测量的基础上，探索数字全息成像技术在其他领域的应用潜力，例如生物医学成像、材料科学、信息安全等，为数字全息成像技术的进一步发展和应用提供新的思路。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1]刘畅，李艳秋，孙晓静，等. 基于压缩感知和菲涅尔迭代算法的数字全息显微成像[j]. 光学学报，2019，39（2）：0206001.

[2]张春萍，李艳秋，李迪，等. 基于深度学习的数字全息图像重建方法研究进展[j]. 激光与光电子学进展，2022，59（19）：190001.

[3]张萌，李艳秋，刘畅，等. 基于深度学习的数字全息图快速重建方法[j]. 物理学报，2021，70（17）：174201.