計(jì)算全息視角擴(kuò)展和編碼效率研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)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(jìn)一步完善。計(jì)算全息技術(shù)在動(dòng)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(jì)算全息應(yīng)用于三維動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)再現(xiàn)在技術(shù)方面仍然存在著一些問題。在對(duì)三維物體進(jìn)行計(jì)算全息編碼再現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)流程中，計(jì)算全息圖的編碼步驟至關(guān)重要。通常的計(jì)算全息編碼是將物體近似看作是離散點(diǎn)的集合，所有物點(diǎn)的全息圖樣分別直接計(jì)算得到，最后相加來獲得整個(gè)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(gè)物點(diǎn)的全息圖樣一個(gè)一個(gè)計(jì)算出來，因此運(yùn)算量非常大。而龐大的運(yùn)算量使得實(shí)時(shí)產(chǎn)生三維圖像的計(jì)算全息圖樣不太可能非常理想的實(shí)現(xiàn)。另外，由于程控液晶空間光調(diào)制器分辨率的限制，計(jì)算全息三維再現(xiàn)有效視角太小，導(dǎo)致三維物體計(jì)算全息再現(xiàn)觀察范圍非常有限。本論文重點(diǎn)研究的是計(jì)算全息在三維再現(xiàn)中存在問題及解決方法: 1.為擴(kuò)大全息再現(xiàn)視角而提出的視角擴(kuò)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(shí)直接觀察的范圍。我們可以通過視角變換來實(shí)現(xiàn)視角擴(kuò)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(jí)衍射光來增大再現(xiàn)視角的計(jì)算全息編碼方法。與普通計(jì)算全息編碼方法所不同的是，該方法首先對(duì)視角超出所用LC-SLM允許范圍的物波信息進(jìn)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(jìn)行計(jì)算全息編碼。將這種計(jì)算全息圖用相應(yīng)的程控LC-SLM再現(xiàn)時(shí)，被記錄的實(shí)際物波信息可在空間光調(diào)制器的特

4、定高衍射級(jí)上得到恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)大視角物體的全息再現(xiàn)。 2.為解決計(jì)算全息編碼運(yùn)算量太大的問題所用的預(yù)存儲(chǔ)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(diǎn)。由于每一個(gè)平面片所對(duì)應(yīng)的放大率是一致的，所以我們可以選擇每一個(gè)平面上的中心點(diǎn)的干涉條紋圖樣作為主要的全息條紋。其余物點(diǎn)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(diǎn)與中心物點(diǎn)的相對(duì)位置坐標(biāo)，選擇將主要條紋全息圖樣中的以某一坐標(biāo)為中