载波干涉数字全息技术由于具有非接触、无需对样品做特殊处理、尤其可通过一幅干涉图完成成像再现等优点,已经成为了广泛应用于物体表面三维形貌测量的重要方法。相位再现是载波干涉数字全息的关键环节,但因为此过程复杂耗时,导致再现过程通常是离线处理,进而无法满足实时在线测量的需求。因此,如何能够提高载波干涉数字全息技术的实时性,是国内外研究人员近年来的研究重点,具有重要的学术价值和实际意义。本课题“基于GPU的载波干涉图像快速再现技术研究”,针对载波干涉技术测量厚相位物体——相位超出(-π,π)的范围的物体时的再现速度慢的问题,分析研究利用有、无样品干涉图相除技术实现包裹相位恢复和基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法实现相位的解包裹来实现厚相位物体的快速再现。在此基础上,将再现过程移植于GPU中进行基于通用并行计算架构的并行化实现,以期实现再现过程的实时性。该研究内容为载波干涉数字全息技术的进一步发展提供了新的方法,有着广阔的应用前景。本课题的主要研究内容如下:本文从载波干涉数字全息技术的基本理论入手,重点分析载波干涉图的生成原理、相位恢复及解包裹原理,进而确定利用有、无样品干涉图相除技术实现包裹相位恢复,利用基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法实现相位的解包裹,以为载波干涉图像快速再现提供依据,并通过仿真和实验分析验证了所用方法的有效性和可行性。在确定了算法移植到GPU平台上的可行性后,对载波干涉图像的再现过程进行并行化设计与实现。首先实现基于GPU的快速傅里叶变换和圆形滤波算法,验证GPU能有效加速图像处理能力。其次,分别将有、无样品干涉图相除相位恢复算法和基于DCT的最小二乘解包裹算法移植入GPU平台中,继而得到厚相位载波干涉图像相位处理的并行化实现。通过比较GPU与CPU平台上的运行时间,验证GPU实现能有效提高图像相位处理过程的实时性,实现载波干涉图像的快速再现。为了满足实际工程需要,设计并实现基于GPU的载波干涉图像快速再现系统,在Windows 7系统和Visual Studio 2013软件开发平台上设计系统框架,并制作了操作界面,方便用户的使用。