基于面元算法的计算全息研究
发布时间：2022-01-15 18:29
真实地再现三维物场是显示技术的重要发展趋势,全息三维显示由于同时包含光的强度和光的相位,从而保留了原有物光波的全部信息,与原始物体有着完全相同的三维特性,能够提供人眼视觉系统所需的全部深度,被认为是最理想的真三维显示技术。然而,受限于对实验条件和环境的苛刻要求,传统全息虽然能够制作大尺寸高分辨率甚至真彩色的全息图,但终究难以走出实验室。相比之下,计算全息极大地简化了全息图制作要求和步骤,同时借助高性能的光电显示器件,容易灵活地切换显示不同全息图,因此,计算全息使得真正的立体三维显示成为可能。然而,作为理想的立体显示手段,计算全息因其记录过程全数字化,三维物体庞大的数据量导致全息计算时繁重的运算负荷,这是长期以来影响全息图计算效率的主要原因。本文以“加速全息计算”为主要目的,以“计算全息面元算法”为核心内容,探究了从算法方面进一步提升全息计算速率的方法。首先,从原理和过程详细地推导和总结已有的三种面元算法（传统面元算法、二维仿射变换算法和三维仿射近似算法）的计算模型,讨论每一种算法在计算机中实现全息图制作的细节问题,并分析各自的耗时特性,从理论上比较各算法的优劣性。其次,从仿射理论出发,...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１０全塞技术分燊??ｂ．ｃ
?晨＿理３：＿学硕士学修论真??照射，其打印效率比电子束刻蚀和激光宣写高很多。动态计算全息显沄是指用空??间光调制器（ＳＬＭ）作为显示屏，将全息图投影到ＳＬＭ上，如图１．１０（ｃ）所示，ＳＬＭ??根据全息画信息及时恢复出三维形貌。利用ＳＬＭ实现动态三维显示是ｇ前计算??全息领域的研究热点，但它首要的问题就是全息图的计算速度何题，这决定了全??息图是否可流畅的动态显示；其次便是ＳＬＭ本身的空间带宽积问题，这决定了观??察的视场角以及成像质遣等核心要素。??计算全息基三维Ｍ示领域公认的最终的显示方式，因其具有賢大的应用前景??和诸多的研究挑战，国内外很多高校和研究性公司都投入相咨的资源致力于计算??全息三維显示产业化的研究。本文的核心１作也同样围绕计算全息展开》之后将??分另彳针对全息技术基础埋论、计算全息面元算法：和计箅全息三维动．态ＩＩ乐作详细??介绍。接下来将首先介绍计算全息的国．内外研究现状。??１．３计算全息研究现状??计算全息有着极大的应用前景，特别是借助电子显示设备（如ＳＬＭ）实现动??态的真三维显示方面１２８］。但若要实现动态显乐，全息图的刷新频率至少高子２４帧??［２９］，实现更为流畅的动态效果，刷新率可能要求更高《在很长一段时间？里，即便??是现在＊个人计算机（ＰＣ）也难以有足够的算力去实现２４帧／ｓ或０．０４ｓ／帧的全息图??生成速率，特别是对于形貌复杂的，维物体和分辨率较髙的全息图。因此全息图??快速生成＾寒是计算全息面临的首要也是３１要问题。本节将生要讨论“计算全息??图快速生成”方面的国内外研究现状。??点抽样物体?面抽样物体?＿?．??ｆｎ?—一丄、＇??＿衍射光场?ｊ?￥射
昆明理工大学硕士学位论文???作用跟与０相关；Ｃ／（０）表示子光源点０的振幅强度；Ｃ为常数。??°?Ｋ，??图２．１?２面上任意〇点乎波在：￥间Ｐ点处的光波辐射示意图??惠更斯－菲涅尔原理给出了较为准确的光波传播描述，但是由于其建立在“子??波源”的假说之上的，缺乏严格的波动理论为基础的依据，所以（２．１）式中最大的??问题在于难以确定倾斜因子母的的函数形式［１９］。??２．?１．２基尔霍夫衍射理论??在惠更斯－菲捏尔原理之后，基尔霍夫从波动理论出发，求解标暈波动方程??Ｖ２ｒｒ?１?〇??ＶＵ￣７１Ｆ?＝?０?（２．２）??为空间中光场分布，／为时间变釐Ｓ利用格林定理将体积分转化为封面的曲面积??分，将＜２．２）式转化为，??曙：故嗤令?（－）??她＝茅。如图２＿２所示，Ｐ点的复振幅分布是由封闭曲面咖２的翻做??定。ｆ／为包含Ｐ点的任意封闭曲面（Ｓｉ＋Ｓａ）上各点扰动的光场分布；ｒ为孔径到Ｐ处??的距离；Ｒ为曲面Ｓ２到Ｐ处的圆半径。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of fast methods for point-based computer-generated holography [Invited][J]. P.W.M.TSANG,T.-C.POON,Y.M.WU. Photonics Research. 2018(09)
[2]Review on theory and applications of wavefront recording plane framework in generation and processing of digital holograms[J]. P. W. M. Tsang,T.-C. Poon. Chinese Optics Letters. 2013(01)
[3]高准确度多功能激光直写装置[J]. 范永涛,徐文东,刘前,郭传飞,曹四海. 光子学报. 2009(10)
[4]数字全息图微缩输出系统设计[J]. 金洪震,李勇,王辉,彭葆进,金国藩. 仪器仪表学报. 2006(03)
本文编号：3591112
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１０全塞技术分燊??ｂ．ｃ
?晨＿理３：＿学硕士学修论真??照射，其打印效率比电子束刻蚀和激光宣写高很多。动态计算全息显沄是指用空??间光调制器（ＳＬＭ）作为显示屏，将全息图投影到ＳＬＭ上，如图１．１０（ｃ）所示，ＳＬＭ??根据全息画信息及时恢复出三维形貌。利用ＳＬＭ实现动态三维显示是ｇ前计算??全息领域的研究热点，但它首要的问题就是全息图的计算速度何题，这决定了全??息图是否可流畅的动态显示；其次便是ＳＬＭ本身的空间带宽积问题，这决定了观??察的视场角以及成像质遣等核心要素。??计算全息基三维Ｍ示领域公认的最终的显示方式，因其具有賢大的应用前景??和诸多的研究挑战，国内外很多高校和研究性公司都投入相咨的资源致力于计算??全息三維显示产业化的研究。本文的核心１作也同样围绕计算全息展开》之后将??分另彳针对全息技术基础埋论、计算全息面元算法：和计箅全息三维动．态ＩＩ乐作详细??介绍。接下来将首先介绍计算全息的国．内外研究现状。??１．３计算全息研究现状??计算全息有着极大的应用前景，特别是借助电子显示设备（如ＳＬＭ）实现动??态的真三维显示方面１２８］。但若要实现动态显乐，全息图的刷新频率至少高子２４帧??［２９］，实现更为流畅的动态效果，刷新率可能要求更高《在很长一段时间？里，即便??是现在＊个人计算机（ＰＣ）也难以有足够的算力去实现２４帧／ｓ或０．０４ｓ／帧的全息图??生成速率，特别是对于形貌复杂的，维物体和分辨率较髙的全息图。因此全息图??快速生成＾寒是计算全息面临的首要也是３１要问题。本节将生要讨论“计算全息??图快速生成”方面的国内外研究现状。??点抽样物体?面抽样物体?＿?．??ｆｎ?—一丄、＇??＿衍射光场?ｊ?￥射
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of fast methods for point-based computer-generated holography [Invited][J]. P.W.M.TSANG,T.-C.POON,Y.M.WU. Photonics Research. 2018(09)
[2]Review on theory and applications of wavefront recording plane framework in generation and processing of digital holograms[J]. P. W. M. Tsang,T.-C. Poon. Chinese Optics Letters. 2013(01)
[3]高准确度多功能激光直写装置[J]. 范永涛,徐文东,刘前,郭传飞,曹四海. 光子学报. 2009(10)
[4]数字全息图微缩输出系统设计[J]. 金洪震,李勇,王辉,彭葆进,金国藩. 仪器仪表学报. 2006(03)
本文编号：3591112
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