計算全息視角擴展和編碼效率研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)，高分辨率數(shù)字圖像傳感器(CCD，CMOS)和高分辨率數(shù)字空間光調(diào)制器技術(shù)的進一步完善。計算全息技術(shù)在動態(tài)三維顯示，光學(xué)微操縱等方面的應(yīng)用越來越廣泛。然而，將計算全息應(yīng)用于三維動態(tài)實時再現(xiàn)在技術(shù)方面仍然存在著一些問題。在對三維物體進行計算全息編碼再現(xiàn)的實驗流程中，計算全息圖的編碼步驟至關(guān)重要。通常的計算全息編碼是將物體近似看作是離散點的集合，所有物點的全息圖樣分別直接計算得到，最后相加來獲得整個物體的全息圖樣。該方法需要將

2、三維物體抽樣出的每一個物點的全息圖樣一個一個計算出來，因此運算量非常大。而龐大的運算量使得實時產(chǎn)生三維圖像的計算全息圖樣不太可能非常理想的實現(xiàn)。另外，由于程控液晶空間光調(diào)制器分辨率的限制，計算全息三維再現(xiàn)有效視角太小，導(dǎo)致三維物體計算全息再現(xiàn)觀察范圍非常有限。本論文重點研究的是計算全息在三維再現(xiàn)中存在問題及解決方法: 1.為擴大全息再現(xiàn)視角而提出的視角擴展編碼方法。由于程控液晶空間光調(diào)制器像素分辨率的限制，其衍射特性決定物體的再

3、現(xiàn)像超出了雙眼同時直接觀察的范圍。我們可以通過視角變換來實現(xiàn)視角擴展。該論文中提出一種利用LC-SLM(液晶空間光調(diào)制器)的高級衍射光來增大再現(xiàn)視角的計算全息編碼方法。與普通計算全息編碼方法所不同的是，該方法首先對視角超出所用LC-SLM允許范圍的物波信息進行預(yù)處理，使預(yù)處理后的物波視角滿足Nyquist(奈奎斯特)抽樣定理；然后再進行計算全息編碼。將這種計算全息圖用相應(yīng)的程控LC-SLM再現(xiàn)時，被記錄的實際物波信息可在空間光調(diào)制器的特

4、定高衍射級上得到恢復(fù)，從而實現(xiàn)大視角物體的全息再現(xiàn)。 2.為解決計算全息編碼運算量太大的問題所用的預(yù)存儲表格法中，首先將三維物體根據(jù)其深度抽樣成一系列離散平面片，并將平面片抽樣成離散點。由于每一個平面片所對應(yīng)的放大率是一致的，所以我們可以選擇每一個平面上的中心點的干涉條紋圖樣作為主要的全息條紋。其余物點的全息圖樣可以由截取主要全息條紋圖樣然后平移獲得。根據(jù)其余物點與中心物點的相對位置坐標，選擇將主要條紋全息圖樣中的以某一坐標為中