基于GPU分层渲染的全息图实时生成方法

发布时间：2024-04-19 02:48

　　随着科技的进步与发展,传统的二维显示方式已经不能满足人们的日常显示需求,三维显示技术依靠其自身的优势在显示领域脱颖而出。全息三维显示可以提供三维物体的完整光波场,显示效果与人眼视觉特征最为匹配。所以自全息术诞生以来便是三维显示技术中的一个重要研究方向。但是,目前三维计算全息领域仍然存在着一些难题,如全息图生成速度慢、再现像的尺寸随再现距离变化等。虽然已有研究者提出了相关算法解决上述问题,但仍没有达到人们预期的效果。本文主要对三维物体全息图生成方法进行研究。首先,本文在阐述计算全息基本理论的基础上,对现有的三维物体全息图生成方法进行深入研究,包括点源法、菲涅尔波带片法、多视角投影法、层析法,分析各种方法的优缺点。并对几种常见的全息图编码方式进行论述说明。其次,对基于菲涅尔衍射积分的全息图生成方法进行详细阐述,包括傅里叶变换算法、卷积算法、角谱算法。在层析法的基础上,提出一种基于GPU分层渲染的全息图实时生成方法。利用所提方法生成基于菲涅尔衍射积分的三维物体全息图。并对全息图进行光学再现,验证所提方法在三维全息显示中的可行性。最后,深入研究傅里叶变换算法中所存在的采样间距受限的问题。并分析...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１．波前记录光路示意图??：??

在波前过程中，相干光源照射物体，光波在物体表面发生漫反射，另一束相干??光作为参考光照射记录干板，相干光和漫反射光波在记录干板上发生干涉，在??记录平面上形成包含物光波全部信息的干涉条纹［３５］。具体过程如图２．１所示。??７??

图２－２．波前再现光路示意图??当我们用参考光照射全息干板后，透过全息千板的物光波为：??

２．１．２波前再现??物光波的信息被全息干板记录下来后，便可以进行物光波的重建。重建光??路如图２－２所示，重建光可以与波前记录过程中的参考光相同，也可以是参考??光的共轭光。参考光照射全息干板后，便可以在空间中衍射形成物光波或者物??光波的共轭波。??激光器?＼????????....

图２－３．计算全息图的生成和再现过程??

此时观察者看到的重建图像是原物体的实像。??２．２计算全息基本原理??计算全息图的生成和再现过程可分为五个步骤［３６，３７］，如图２－３所示。第一??步是对物光波进行抽样［３８，３９］，将物光波离散化为抽样点的集合。第二步是根据??光的衍射原理计算物光波在全息面上的光场分布，并按....

图２￣４．点源法原理示意图??

图２￣４．点源法原理示意图??场景上中的物点ｉ衍射到全息面上的光场分布为：??Ｕ＾ｘ．ｙ）?＝?Ａ＾Ｘｉ．ｙ＾ｅｘｐｌｊＸｋｒ?＋?０Ｊ］?（２－中，ｆｅｙｉ）代表物点ｉ的坐标点，（ｘ，ｙ）代表全息面上的坐标点，４（ｘｉ，ｙｉｉ的振幅信息，ｋ?＝?２Ｔｉ／Ａ，?ｒ?＝?＂（ｘ?＿....

本文编号：3958116