数字全息术是利用CCD等图像传感器代替传统的全息干板记录全息图，然后将全息图传输至计算机，在计算机中实现被记录物体的全息再现和处理。在计算机中采用传统衍射方法，再现数字全息图时会存在零级像和共轭像，对再现效果产生影响。虽然相移数字全息图用传统数字再现可以消除零级像与共轭像，但在传统数字重建过程中均是对所有数字全息图数据进行重建存在较大的计算冗余，且数字全息术记录的全息图及数字再现像的分辨率被CCD的分辨率所限制，全息图因为记录物光的相位信息使得再现图像具有三维效果，数据量非常庞大，所以在实际运用中必须进行压缩处理。压缩感知算法是近年来兴起的一种突破传统奈奎斯特采样定律的新的采样理论，为传统的信息采样传输带来了革命性的突破，为信号的计算和传输节省了很大资源。压缩感知理论这种通过投影获得少量测量值对信号进行采样的方式无疑给全息图压缩提供了很好的思路。该算法可以使稀疏或可压缩的高维信号投影成一种低维信号进行测量，通过最优化问题求解可以实现对原始高维信号的精确重构。　　本文将压缩感知技术应用到数字全息数据的获取中，充分利用全息信息的光学特性及压缩感知的优势，提出一种新的基于单像素压缩成像的全息成像系统，利用数字相移全息图的稀疏特性，研究了压缩感知重建数字相移全息图的可行性，压缩感知算法能够根据部分相移全息图数据重建原始图像，有利于数字全息图的数据存储和传输。该方法中首先用二步相移全息术获取二维或三维物体的全息干涉图样，然后将该干涉图样投影到由计算机产生的伪随机测量矩阵上，并计算干涉图样和测量矩阵的内积，这种计算内积的方法可以直接在对全息图像采样的同时完成图像压缩。在全息图像获取过程中不再需要传统记录全息图方法中的CCD或CMOS，使得成像过程不再受CCD分辨率的限制。主要工作集中在如下几个方面:　　1、介绍了压缩感知理论和压缩成像技术的国内外发展现状，详细描述了压缩感知理论的主要内容，压缩感知的定义及实现方法，主要分为三个方面:信号的稀疏表示、测量矩阵和压缩感知重构算法。　　2、介绍数字全息技术的发展现状及背景，压缩感知技术应用到数字全息领域的发展现状，整理和分析了数字全息技术的基本原理，分析阐述了常用的三种再现算法:菲涅尔变换法、傅里叶变换法和相移法。简要介绍了二步相移成像技术。　　3、结合单相素相机原理与二步相移成像技术提出新的成像系统，即基于二步相移法的单相素压缩全息成像系统。通过数学推导给出了成像系统的成像原理，通过实验仿真验证了成像系统的可行性。将实验结果与前期小组得出的四步相移压缩全息成像方法实验结果进行比较，验证了本文成像实时性高、数据量少，体现了本文成像方法的优势。　　4、搭建了基础的实验平台（单相素压缩成像）进行实验研究，主要包括以下几个方面的工作:选择合适的测量矩阵，并将生成的测量矩阵加载到DMD上;编写基于LABVIEW的数据采集存储程序，利用该程序控制数据采集卡端，进而采集实验数据;系统调试选择合适的光源，最后是对真实图像进行拍摄，采集数据，根据采集的数据进行相关的数据处理，然后利用压缩感知重构算法重构图像。单相素压缩成像为下一步基于二步相移法的单相素压缩全息成像系统硬件平台奠定基础，通过单相素压缩成像实验结果分析成像系统存在的不足，介绍下一步改进工作。