红外数字全息具有强穿透性，可以透过烟雾成像，但研究发现在烟雾环境下，红外数字全息重建像存在部分阴影区域，不能满足对成像质量的要求。为此提出了一种透烟雾红外数字全息像的亮度增强算法。该算法首先使用双边滤波器去除图像的散斑噪声，然后利用二值化、边缘提取、形态学算法分割阴影区域，最后使用基于Tent优化的麻雀搜索算法寻找阴影区域与明亮区域的类间方差最小值，实现增强阴影区域亮度的目的。在烟雾环境下进行实验，拍摄一系列红外全息图后，选取一个完整烟雾周期内的六张样本图像进行处理。实验结果表明，经提出的算法处理后，图像的峰值信噪比（PSNR）、均方误差（MSE）和特征相似度（FSIM）值都优于其他图像增强算法，验证了此算法对透烟雾红外数字全息图像阴影区域亮度增强的有效性与优越性。

红外数字全息具有实时性强、可在复杂环境检测等优点; 爆破环境的粉尘类气溶胶对可见光有较强的吸收、散射效应, 红外波段处于“大气窗口”波长的红外光受气溶胶影响较小, 该优势与数字全息相结合, 本文提出一种可在高浓度粉尘环境下测量应力场的研究方法。将大小适中的光滑水泥板固定于三维施力架上作为研究对象, 采用红外数字全息方法, 改变环境粉尘浓度, 分别测量光滑水泥板在不同压力作用下的应力场变化, 对比全息图、相位差, 验证了该方法的可行性, 并设置可见光数字全息为对照实验。结果表明, 红外数字全息可在高浓度粉尘环境下测量出应力场的施力点、压力相对大小及应力影响区域, 实现实时、无损、全场检测, 而可见光数字全息在此环境下检测效果不佳甚至无法完成检测, 本文所提方法极大拓展了基于数字全息干涉计量应力检测手段的实用性。

提出一种在光学扫描全息系统中采用环形光瞳滤波器来实现选择性边缘提取的方法, 基于双光瞳外差扫描技术使用单个二维光学扫描来获取三维物体的全息信息。首先, 采用小孔滤波器和环形光瞳滤波器作为两个光瞳来形成复合光场对物体进行扫描, 以提取物体的边缘信息; 其次, 通过移动并破坏环形光瞳滤波器的对称性, 并选择两个完全相同的环形光瞳滤波器来实现对物体各向异性的选择性提取。计算机仿真实验的结果表明, 通过在光学扫描全息系统中使用环形光瞳滤波器, 可以很好地实现各向同性与各向异性的选择性边缘提取。

以杨氏双缝实验为基础, 探究了光源空间相干性对干涉的影响情况。首先将光源空间展宽问题等效为平行光照射具有宽度的双缝的问题, 再将两缝近似为离散化的多个次光源点阵列, 每相邻点间距非常微小。从光矢量叠加原理出发推导出一种算法, 该算法以两缝中每一对次光源点作为干涉单元, 分别求出各单元在每一个观测点处的干涉光强, 再对所有单元的干涉光强线性叠加, 算出观测点的总光强。最后利用Matlab模拟出不同缝宽下, 单色平行光、高斯光谱、矩形光谱分别垂直照射双缝时的光强分布情况。通过模拟结果的对比发现, 双缝展宽对条纹衬比度的影响远甚于光谱展宽。所提算法简化了计算过程, 也极大地提高了程序运行速度。

散斑照相计算面内位移时, 传统算法直接使用散斑图傅里叶变换的功率谱信息, 最小可检测位移量会受到散斑尺寸的限制。为了解决这一问题, 采用基于傅里叶变换相位信息的新算法进行了理论分析, 证明了新方法中最小和最大可检测位移量取决于所用光电转换器件(如CCD或CMOS)的像元间距和光敏面大小, 与散斑尺寸无关。结果表明, 该方法的测量范围最小可达2pixel间距, 最大可达光电转换器件光敏面宽度的一半。实验测量与理论值吻合。

为了解决数字全息实时再现和CCD采集的问题，在现有的条件下，采用组件对象模型技术，将VB与MATLAB结合开发出相关软件，有效地解决了数字全息实时再现的难题，并通过多次实验，证实了该软件具有较高的可靠性和应用性。结果表明，该软件的设计完成将对数字全息工作提供帮助。

根据可变放大率物光波前重建过程中球面波照射下数字全息图频谱的分析，提出在重建波照射前对全息图进行高通滤波消零级衍射干扰的方法。对物体表面为散射及非散射面情况的波前重建进行理论模拟及实验研究。结果表明，当物体表面是散射面时，可以获得有效消除干扰的重建图像，但是，当物体表面是光学平滑表面时，为得到完整的重建图像，要求将更为严格。

为了得到温度场的3维温度分布情况，采用数字全息方法，并将拉东变换的图层重建理论应用到数字全息的后期图像处理过程中，进行了理论分析和实验验证，取得了温度场的3维相位和温度数据。结果表明，此方法重构的温度场3维数据和阿贝尔变换重构的温度场数据相一致，证明了该方法的可行性。