为充分评估基于凝视红外成像体制精确制导**的性能, 利用高可信度的数字建模仿真成为国内外普遍关注的重要途径。鉴于产品研制过程中能够获取大量的实测数据, 从采样、信号传递、噪声以及空间传递等理论出发, 结合典型红外场景仿真平台中理想传感器的设计, 完成了基于实测数据的凝视红外成像系统重构方法研究, 并利用三维噪声模型、计算机模拟图像进行了重构效果的精度验证分析。最后通过灵敏度阈值开展了实验室内验证试验, 从综合性能评估实例的角度上, 再次证明了该重构方法有效, 为凝视红外制导**的实战化评估应用奠定基础。

为了实现实时数字全息显微观测,采用数字全息并行算法达到实时再现要求。首先根据设计的数字全息显微镜光路结构,充分利用图像传感器空间带宽积,通过实时记录方案采集全息图、物光强及参考光强以消除0级;然后通过设计的并行再现软件,将采集到的图像均匀分割为4个区域,交由4个进程分别同时计算,每个进程实现对应区域的全息图再现后,将每个再现结果再均分成4个区域,并将对应区域重新组合成4组数据交由4个进程分别同时进行叠加,计算相位及强度;最后将4个进程计算得到的相位、强度重新拼接成完整的再现强度及相位图。结果表明,系统的数据采集和图像再现速度达到了18frame/s。该设计系统实现了实时全息显微观测。

提出一种在同一张全息图上记录多个三维物体菲涅耳衍射分布的数字化编解码方法。首先利用一次快速傅里叶变换算法计算三维物体全息面上的物光波复振幅分布；然后对物光波数据预处理以克服频谱面上各三维物体数字频谱的混叠问题；最后控制不同的载频系数制作计算全息干涉图。数字再现通过在全息图数字频谱面的特定位置提取有效频谱分量，再计算离散菲涅耳逆变换的方法实现各原始三维物体的数字重建。仿真实验结果表明所提出的方法实现了不同制作参数的多个三维物体的同时记录，并且具有良好的数字再现质量，全息图制作参数如波长、再现距离、载频系数还可作为密钥，实现多个三维物体的加密存储。

探讨了离散物波计算全息与数字再现的编解码方法，分析了数字频谱面上零级像、原始像和共轭像的频谱位置特性，提出各像频谱分离的全息变换编解码方案，并实现了在同一幅全息图中记录多组物波数据。仿真实验结果表明，所提出的通过对原始物波数据预处理及编码参数控制来实现数字频谱面上零级像与原始像和共轭像频谱有效分离的方法简单易行，利用该方法所重建的原始像具有良好的再现质量。载频系数作为编码参数之一可以有效控制频谱面上各像频谱的移位位置，不恰当的编码参数将导致无法提取有效频谱，因此还可作为全息变换的加密参数来使用。

应用Matlab语言，结合博奇型计算全息的编码方法，利用计算机分别绘制了菲涅耳全息图和傅里叶变换全息图，实现了计算全息图的快速制作，讨论了制作计算全息图的原理、方法和步骤。利用CGH技术和数字全息技术所生成的全息图再现出原始图像，完成了全息图的数字重现，实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟。与传统的编程语言和绘图方法相比较，该算法在实现上更加简单和快捷，并且带有一系列提高计算全息图质量的措施，有效地消除了零级像和孪生像的影响，获得了清晰的数字再现图像。

针对数字全息中零级像的存在影响数字再现像的质量,分析数字全息图的记录、再现原理及频谱特性,提出了一种利用有限脉冲响应滤波器消除全息图数字再现中零级像的方法。该方法只需记录一幅数字全息图,不需要相移器材或其他辅助设备,直接利用数字图像处理对数字全息图在空域进行预处理,消除全息再现时的零级像干扰。对比了数字模拟和实验拍摄到的全息图在应用有限脉冲响应滤波器消除零级像前后的再现结果,表明该方法可消除零级衍射像,改善重建像质量,并且算法简单。

提出了一种傅里叶计算全息图数字再现中混叠消除的方法。通过对傅里叶变换计算全息图再现过程的分析，在空域扩展待编码图像的范围，实现了数字图像的傅里叶Burch型计算全息图的制作。对编码的实值图像作逆傅里叶变换，可以准确地重建原图像。该编码方法解决了再现过程中图像混叠的问题，适用于对所有灰度图像的编码。实验结果表明，提出的编码方法可以得到清晰的再现图像。

在分析电子全息图特性的基础上,提出频谱滤波法对电子全息图进行数字再现,以解决其再现像之间相互重叠的问题。此方法首先将数字化的电子全息图进行傅里叶变换得到全息图的空间频谱,然后对此频谱进行滤波处理并作反傅里叶变换得到一幅新的全息图,最后再用一般的数字再现法对此新的全息图进行再现。用这种方法,可以很方便地得到不受干扰的再现实像。

分析了无透镜傅里叶变换全息图数字再现时零级衍射斑对再现像的影响,提出了用全息数字相减及数字重现来消除零级斑实现无零级数字全息再现的方法,给出了计算机模拟实验结果,并对再现结果作了分析。