数字全息技术把数学技术、传统光学全息技术与光电探测技术融合在一起,对计算出的复振幅分布采取相位解包裹可以获取目标的三维状貌。双波长数字全息极大地降低了相位解包裹难度,在工业加工、显微成像、远距离目标探测等领域具有重要应用前景和价值。论文的主要内容和结果如下所述。首先,介绍了双波长数字离轴全息三维测量的相关理论。针对数字离轴全息全息术,详细分析了数字全息图的记录、目标图像的计算重构、目标三维信息获取的原理和方法,并进行了数值仿真。在此基础上,又介绍了双波长光学解包裹的原理,并通过数值仿真进行了验证,得出双波长光学解包裹方法简单、运算量小。然后,针对待测相位深度超过双波长的等效波长的情况,提出在双波长相位解包裹基础上进行数值相位解包裹的解决方法。为此,阐述了枝切法、DCT最小二乘法、最小网络流法这三种不同类型的数值型相位解包裹算法的原理,并通过数值仿真对比分析了三种算法的性能。研究结果表明,结合准确性与时效性的综合考虑,网络流算法的效果最佳。最后,针对远距离目标成像,研究了基于双波长数字全息术的三维成像探测。给出了双波长数字全息成像方案,建立了数值仿真模型,分析了光学成像中普遍存在的高斯噪声对相位解包裹的影响。研究结果表明,随着高斯噪声的增大,相位复原精度显著下降。针对数字全息探测面积小、分辨率低的问题,提出了一种任意位移量的数字全息综合孔径方法,并进行了实验验证。结果表明这种方法在牺牲一定分辨率的前提下能够显著减小孔径综合的运算量。图32幅;表2个;参72篇。