碩士開題報告1

長春工業(yè)大學研究生碩士學位論文開題報告論文題目：三維菲涅耳計算全息圖的編碼再現(xiàn)研究專業(yè)名稱：信號與信息處理eq\o\ad(入學時間,)：2009.9eq\o\ad(研究生姓名,)：導師姓名：填表時間：2010年10月10日長春工業(yè)大學研究生學院制研究生碩士學位論文開題報告程序1、學生和導師共同根據(jù)導師研究方向及實際條件準備開題報告。 2、開題報告工作時間一般為四周。 3、各院主管院長組織本單位所屬各學科、專業(yè)論文開題報告答辯委員會，并且組織學生及導師進行開題報告答辯工作。答辯委員會成員應由各院分學術委員會成員組成，答辯會議由各院分學術委員會主席主持。答辯會議應堅持公開、公正、嚴肅、認真的原則。4、各學科、專業(yè)論文開題報告答辯委員會成員在學生答辯后應采取表決方式，依據(jù)同意人數(shù)超過總人數(shù)三分之二的原則來決定該學生的開題報告是否合格，并由各院主管主任在開題報告的院意見欄內(nèi)簽署意見。5、各院主管院長應在論文開題報告答辯會議前一周將答辯會議日程安排報研究生學院。6、各院論文開題報告答辯結束后，二天內(nèi)應匯總全部開題報告送研究生學院審批。研究生學院在一周內(nèi)將審批結果通知各單位，各單位應立即將審批結果告知導師及學生。開題報告留研究生學院存檔。7、各學科、專業(yè)開題報告的答辯審核工作應在研究生學院的規(guī)定時間內(nèi)完成。對于因學生或導師的原因在規(guī)定時間內(nèi)完不成開題報告，或開題報告選題不符合本學科、專業(yè)培養(yǎng)目標及開題報告答辯未予通過等情況，研究生學院可延長該生在校學習時間或提出更換導師的建議報校學術委員會審批。

A：研究生論文選題的來源及意義來源：吉林省自然科學基金項目（20101523）《三維計算全息圖的編碼再現(xiàn)方法研究》。意義：隨著人類對生活品質要求的不斷提高，對于三維空間的研究已經(jīng)不再局限于諸如：三維動畫，三維立體圖片等娛樂媒體類方面的研究。本課題提出一種三維物體再現(xiàn)技術，三維物體的再現(xiàn)可滲入到醫(yī)學，考古，軍事，航空等各個領域。采用全息技術的三維物體再現(xiàn)，與一般的三維物體不一樣，他提供了一種視差，使得觀察者可以對所得的三維物體影像各方位的移動來進行觀察，就像是觀察一個真正的三維物體一樣。并且，在全息物體生成過程中，在進行三維物光波記錄時，存儲的是其幅度和相位信息，從而在再現(xiàn)時，能得到較逼真的物體影像。也就是說采用三維物體全息技術，可以得到更加逼真的圖像。全息圖記錄了物光波每一點的幅度和相位信息，因此，即使該物體具有缺損或者部分損傷，也不會影響整個三維物體的再現(xiàn)，依舊可以生成比較完整的影像。三維全息圖可以僅僅在幾分鐘內(nèi)生成，生成后易于保存，并且在生成以后可以在裸眼情況下觀賞幾個小時，如果需要更新或者去除，也是十分簡單的。三維全息再現(xiàn)技術在醫(yī)學，軍事，考古，商業(yè)，工業(yè)以及生物研究中都極具有表現(xiàn)力。在醫(yī)學方面，通過全息技術，可以在眼疾的治療方面給予非常大的貢獻，通過病人眼睛的三維再現(xiàn)，極大的方便了診斷和醫(yī)治。在軍事方面，全息再現(xiàn)技術可以為軍隊偵查方面提供更加精確的情報和敵方的信息。在考古方面，通過全息再現(xiàn)，可以對損壞的文物進行整體的觀察，并且容易保存整個文物的影像信息。在商業(yè)方面，利用全息技術實現(xiàn)的各種三維立體影像在商業(yè)價值上具有一定的開發(fā)潛力。在工業(yè)方面，機械，器皿表面的粗糙度，缺損程度都可以通過全息技術檢測出來。而在生物研究中，三維全息再現(xiàn)技術同樣起著很大的作用，帶給生物研究界很大的便利。比如，通過三維全息，不僅對生物標本的觀察更加精確和細致，而且還可以觀察活體生物。因此，以三維全息再現(xiàn)技術為例的全息術作為一個新興工業(yè)體系正在崛起，其發(fā)展還不成熟，可以在消除冗余，加快速度以及提高全息圖質量等方面進行進一步的研究和發(fā)展。B:論文選題在該領域國內(nèi)、國外研究現(xiàn)狀全息技術發(fā)展已經(jīng)有將近半個世紀的歷史，全息術的出現(xiàn)是英國科學家DennisGabor在1947年為提高電子顯微鏡的分辨率而提出來的，但是，由于缺少較強的相干光源，直到1962年Leith和Upatnieks在激光出現(xiàn)后，提出了離軸全息圖技術，全息技術才開始發(fā)展起來。在1965年，隨著計算機科學技術的發(fā)展，Lohmann等人用計算機合成通訊理論中的抽樣理論，奠定了計算全息技術的理論基礎，并且做出了世界上第一張計算全息圖(CGH)。計算全息技術的出現(xiàn)使得物體的再現(xiàn)過程具有更大的靈活性。目前，計算全息技術這一研究領域在國內(nèi)外的研究狀況來看，取得了一些進展，但是也面臨著諸多的考驗。在國外，1990年，美國麻省理工學院媒體實驗室以S.A.Beton為首的空間成像小組利用全息視頻技術首次生成了30mm*30mm*30mm的實時，具有水平視差的三維全息圖；然后在1992年又生成了150mm*75mm*160mm真彩的實時，三維全息圖像；1994年以后，MarkLucente研究的快速算法對三維全息圖的帶寬進行壓縮，使得三維顯示實時性更強。1999年，Zebra公司制作了目前世界上最大的全息圖，該全息圖可從任意角度進行觀察。2000年，波蘭華沙大學以數(shù)字全息概念開展了用高分辨率液晶二維CCD和高精度距離選通技術直接獲取物體的灰度和相位信息的研究。瑞士洛桑大學在全息顯微領域作了大量的工作，基于菲涅耳衍射，采用數(shù)字全息重構方法顯示了細胞變化的三維圖像。日本，韓國通過CCD獲取物體系列視差投影圖像，采用全息圖綜合方法生成了具有三維感的全息圖像。2002年初次實現(xiàn)了視頻速率三維圖像再現(xiàn)。2004年，韓國和日本通過減小LC-SLM器件單元尺寸已初步實現(xiàn)彩色動態(tài)三維全息成像。在2004年，日本利用FPGA與反射式液晶屏，實現(xiàn)了動態(tài)計算全息圖的三維顯示，所用時間為0.5s。在2005年，日本又利用芯片HORN-5，分辨率為1408*1050的反射液晶屏，實現(xiàn)動態(tài)計算全息圖的時間為0.0023s。在國內(nèi)，眾多的研究機構在研究全息顯示的過程中，所采用的空間光調制器大都是液晶制品，廈門大學用液晶光閥顯示了靜態(tài)的二維全息圖，蘇州大學對數(shù)字全息進行研究，衍射生成了三維全息圖像。而對計算全息技術的研究是從近幾年開始的，2002年，2005年中國光學學會學術大會上都將計算全息作為議題進行討論，但是目前，還在一個學習的狀態(tài)。計算全息技術具有很大的靈活性，計算編碼方法具有多樣性，計算全息技術已經(jīng)在三維顯示，圖像識別以及多種領域得到應用，最近，計算全息領域的新進展是利用高分辨率位相空間光調制器實現(xiàn)計算全息圖的實時再現(xiàn)，這種技術的廣泛應用顯示了計算全息技術的巨大的發(fā)展前景。C：論文選題的理論依據(jù)、研究方法、研究內(nèi)容、實施方案和擬解決的關鍵問題理論依據(jù)：全息圖是將光學和數(shù)字圖像相結合，光學全息是利用光的干涉特性，通過物波和一束相干參考波的干涉將物波的幅度和相位信息轉化為一個干涉條紋的強度分布圖，記錄的物波信息必須是真實的物體，而計算全息是利用這個原理，把物波信息在計算機上模擬出來，再對該物波信息的數(shù)學模型進行處理，形成一個可以進行光學再現(xiàn)的編碼圖案。研究方法：研究內(nèi)容：1.研究三維計算全息圖的數(shù)值計算方法，建立三維計算全息圖的數(shù)學模型，實現(xiàn)計算全息圖的制作。2.研究計算全息系統(tǒng)取樣的充分必要條件，使得計算得到的全息圖能夠滿足全息抽樣定理的要求，同時給出理論分析與實驗結果。3.設計合理有效的計算全息圖編碼壓縮方案，減少全息圖的信息冗余，提高效率，節(jié)省計算成本。4.改進和優(yōu)化三維計算全息圖的計算方法，使之更易于實現(xiàn)，進行數(shù)值試驗和比較。實施方案：1.設法獲得三維物體的點云數(shù)據(jù)，并將這些點云數(shù)據(jù)按相對于全息面的深度不同進行歸類，再計算出相應深度光軸上點的菲涅耳波帶。從全息圖的特點出發(fā)，分析全息圖的記錄和再現(xiàn)原理。2.通過對比分析幾種經(jīng)典的計算全息編碼方法，改進和完善離軸菲涅耳全息圖的信息編碼壓縮的方法，減少信息冗余，提高編碼效率，注意保持三維物體的幾何結構，力爭獲得良好像質的再現(xiàn)像，為全息圖的信息存貯與傳輸提供新的途徑。擬解決的關鍵問題：1.完成三維物體的菲涅耳全息圖的記錄與再現(xiàn)模擬。2.改進和完善菲涅耳全息圖的信息編碼壓縮方法，提高編碼效率和再現(xiàn)質量。D：論文選題研究工作基礎條件和可能出現(xiàn)的問題（實驗設備、研究資料等）（1）實驗室計算機一臺及MATLAB仿真軟件。（2）實驗室工作基礎設施。（3）圖書館資料及網(wǎng)絡資源信息庫。E.論文選題前期準備工作(調研工作及10篇以上主要參考文獻)[1]吳小平，高平山，菲涅耳全息圖的CCD記錄及重現(xiàn)，中國圖像圖形學報，2009[2]鄭華東,于瀛潔,程維明，三維物體空間再現(xiàn)技術中的全息圖計算，光學精密工程，2008[3]譚新成,基于數(shù)字全息的工件表面檢測,[碩士學位論文],煙臺大學,2008[4]巢亞鋒,三維計算全息的研究,[碩士學位論文],重慶大學，2008[5]鄒凱，數(shù)字全息三維輪廓生成方法的研究，湖北大學學報自然科學版，2009[6]HuadongZheng,YingjieYu,CuixiaDai,Anovelthree-dimensionalholographicdisplaysystembasedonLC-R2500Spatiallightmodulator,Optik120(2009)431C43[7]巢亞鋒，王丁，一種新的三維計算全息圖的計算方法，光學與光電技術，2007[8]LeonidP.Yaroslavsky,Computer-GeneratedHologramsand3-DVisualCommunication,ProceedingsofIEEE,2010[9]杜杭，土惠南,全息真三維顯示系統(tǒng),激光雜志，2009[10]BhargabDas,JobyJoseph,KeharSingh,Materialsaturationinphotopolymerholographicdatarecordinganditseffectsonbit-error-rateandcontent-addressableresearch,OpticsCommunications282(2009)177C18,2005[11]林瀚，鐘金鋼,基于光學三維形貌數(shù)字重建的不規(guī)則表面的參數(shù)測量,光學技術,2008[12]葛寶臻,羅文國,呂且妮,趙慧影,張以謨,數(shù)字再現(xiàn)三維物體菲涅耳計算全息的研究,光電子激光，2002[13]尹霞,計算全息視角擴展和編碼效率研究,[碩士學位論文],山東師范大學

F：論文工作總體進度安排(文獻閱讀、方案設計與實現(xiàn)、計算與實驗、論文書寫等)2010年8月－2010年10月查閱資料、進行調研、可行性研究，完成開題報告，并提交導師審查。同時，根據(jù)初步確定的思路，搜集、整理有關文件資料。在此期間分析研究國內(nèi)外相關文獻。準備設備，進行前期的預研工作。

2) 2010年11月－2011年3月進行方案、算法設計，并對相關算法進行設計仿真。做好基礎性研究工作。

3) 2011年4月－2011年10月在導師指導下，調試、測算實驗系