数字全息技术是一种三维成像技术,它利用图像传感器通过干涉条纹的形式记录物体的信息,并在重建时恢复光场强度和相位,还原物体的三维信息。数字全息技术因其光路简单、记录和再现灵活的优点,被广泛用于颗粒场、速度场等领域的检测。颗粒场全息图记录了颗粒场中各个颗粒的信息,通过对全息图进行预处理、全息重建、景深拓展、颗粒识别、颗粒定位等一系列的操作,最后可以获得颗粒的三维坐标和粒径信息。数字全息技术在工程过程的应用中有广阔的前景。由于颗粒场中的颗粒分布在不同的轴向位置,为了获得所有颗粒的聚焦图像,需要对全息图在轴向以一定间隔进行截面重建。因此,全息重建的一大问题是速度过慢,尤其是当全息图较大或颗粒场轴向范围较大需要重建多个截面时,计算量过大,耗时过长。同时,现有的颗粒场全息处理软件缺少全息系统的硬件控制功能,在重建计算时也无法发挥计算机的最大性能。针对以上问题,本文的研究内容如下:(1)对于全息图重建计算量过大的问题,对全息算法流程进行了针对性优化,改进算法流程结构及各中间变量,在算法流程层面进行了重建算法的加速。同时利用OpenMP多线程技术和CUDA技术,实现了基于二级并行架构的重建算法。该算法对不同的线程分配图像级别任务和对不同的CUDA核分配像素级别任务,从而实现计算机并行能力的最大化,大大加快了重建速度。对于5000×5000的全息图重建,该算法的计算速度相比于原有的单线程重建算法加快了48.3倍。该技术对数字全息在大范围颗粒场、实时颗粒场检测等领域的应用具有重大价值。(2)基于QT编写了全息重建处理软件,以模块化的软件架构开发,包括了全息图拍摄的硬件控制、拍摄后的图片重建处理等整个全息测量系统的所需功能。可以根据不同的计算机硬件情况,选择最佳运行算法,最大化计算机的性能。同时满足了学术研究和实际生产应用两方面的要求。目前该软件已经在应用在了电厂煤粉细度仪中。在拍摄全息图后,软件可以在1.5秒内完成重建处理,实时计算出当前管道内煤粉细度的分布。实现了全息技术在工业界的实践,对及时指导电厂制粉系统运行有重要意义。