数字全息术是利用电荷耦合器件CCD代替传统的感光板,记录初始光的光波完成全息图的记录,然后利用计算机进行复杂的衍射计算,再现出原始物光场的波前分布。数字全息技术实现全息记录、存储、处理和再现全过程的数字化和实时化,为全息技术的实际应用提供了新方法,在信息安全加密、图像的高分辨显微技术、粒子场检测、材料检测等方面都发挥着极大的作用。由于CCD等光敏电子成像器在成像条件上具有局限性,如何提高数字全息术的分辨率,实现再现像与其它噪声成分的分离、提高再现光场的信噪比是目前数字全息技术发展和应用中需要解决的关键问题。而光波的衍射理论是最基础的理论,要定量描述光信息处理的实际问题,大多需要涉及衍射计算。本文在理论上推导出不同衍射算法并利用计算机仿真重建原始物光波,对不同重建方法进行比较分析,以及研究了如何进行再现像的噪声消除,主要工作如下:本论文在对数字全息术进行概述的基础上,阐述了数字全息术的发展、应用及国内外的研究现状,介绍了数字全息的基本原理和波前重建再现方法。重点研究基于菲涅尔衍射积分的快速傅里叶变换算法(S-FFT算法)和快速卷积算法(D-FFT算法),以及两种波前重建算法:离轴波前重建算法(1-FFT重建方法)和基于虚拟光波场的波前重建算法(VDH4FFT重建方法),同时还研究了离轴数字全息波前重建的噪声消除方法。利用MATLAB软件,实现了数字全息波前重建算法1-FFT、VDH4FFT的仿真再现,将1-FFT重建算法与VDH4FFT重建算法进行对比,分析了不同波前重建算法及不同的噪声消除方式对全息再现效果的影响。研究结果表明,只使用一次快速傅里叶变换的离轴全息的1-FFT重建算法虽然简单,在利用零级干扰直接消除法和四步相移法去除噪声后能够得到完整的图像,但是其重建场的尺寸是再现光波长、衍射距离以及采样数的函数,再现像在重建平面上所占的区域小,大部分区域被干扰信息占据,特定观察区域的分辨率很低,对于一些对光敏感的光学精密检测没有实际的作用。而虚拟场波前重建VDH4FFT算法可以用较多的像素表示同一尺寸观测物体的局部性图像,局部图像具有极高的分辨率,能够实现重建像充分占据重建平面。通过比较分析两种离轴数字全息重建方法的计算量和计算时间,发现相同分辨率的情况下VDH4FFT计算时间略低于1-FFT算法,并且计算时所占用内存也小于1-FFT算法。最后对数字全息算法及波前重建方法进行了总结,虚拟光波场重建算法能够高质量地重建物光场,必将在材料中形变检测和显微成像术中得到广泛地应用。