基于光线跟踪的计算全息图快速生成方法

发布时间：2021-11-09 14:29

　　近年来,三维立体显示技术有了巨大的发展。在众多的立体显示方法中,全息显示可以重建出整个三维场景的全部光波场。除了传统图像所能传递的幅度信息,其还可以表达出光波的相位信息,以此来显示三维场景的深度变化。然而,传统的计算全息图（CGH）生成方法需要很长的计算时间。对此,本论文提出利用光线跟踪技术来实现计算全息图的快速生成。逆向地追踪光线可以渲染效果逼真、高质量的图像,并且可以利用图形处理器（GPU）的高度并行性来大幅减少全息图的计算时间。首先,本论文提出了一种基于光线跟踪技术的高效逼真的计算全息图生成方法。在不同的光照环境下光线被并行地发射和追踪,以此来计算得出全息平面的光波复振幅函数。实验结果证明了这种方法的有效性和高效性,和传统的点云法计算全息图相比,基于100×100条的被跟踪光线,生成一幅具有连续深度变化的全息图并重建其光学再现像的时间减少至约24秒。最后,本论文提出了一种基于光线跟踪技术和波前记录平面（WRP）法的计算全息图实时生成方法。光线被并行地发射和追踪来得到光线和物体表面的碰撞点,以此来计算到达波前记录平面上有效像素范围内的复光波场,然后通过由波前记录平面至全息平面的衍射... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１人眼观察到物体远近的信息：（ａ）双目视差?（ｂ）视轴辐合??，二，

从本质上来说，人眼能感知三维世界是因为物体发出的光或者反射光的空间分布不同。正??常人的两只眼睛相距约６５毫米左右［２］，所以其实每只眼睛看到的空间物体侧面是不同的，??如图１－１?（ａ）所示，这就是视网膜上的双目视差成像，其可以为大脑提供物体所在位置的远??近信息［３］。如图１－１?（ｂ）所示，在看近处或远处的物体时，双眼的视线分别会向正中会聚或??近似于平行，眼部肌肉控制视轴辐合时人就可以感知三维深度［４］。??维物体?远处＾勿点??ｃｄＩｃｄ?Ａ??Ａ?Ａ??々丨《?；ｒ：ＩＭ?Ｇ眼??图１－１人眼观察到物体远近的信息：（ａ）双目视差?（ｂ）视轴辐合??如今，人们渐渐不再满足于观看二维平面的静态照片和动态视频，进而追求更有立体??感的视觉体验。三维立体显示有两种情况：一种是将空间中三维物体的信息以平面投影或??透视图像等形式展现出来，这种立体感知不是因为双目视差且物体不拥有其他侧面，而是??与人的主观印象有关系［５］，如图１－２所示，可以利用前后遮挡、阴影明暗或透视关系等来??感知立体效果［６］；另一种是在空间中客观地形成物体立体分布的影像，观看者可以通过移??动来看到物体的不同侧面，并感知到它在空间中的位置，这正是我们所努力追求的理想的??三维立体显示效果。????圓＿！??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??

首先投影显示设备发射出调制好的叠加图像，然后助视眼镜再将左右视差图像分开。??根据调制原理和分光方式的不同，助视式眼镜可以大致分为色差原理［９］、偏振原理［１°］和时??序快门方式Ｍ，其原理分别如图１－３所示。??．?ＷＷ??？醜６ＱＨｚＷ换??⑷?（ｂ）?（Ｃ）??图１－３助视式眼镜：（ａ）色差原理（ｂ）偏振原理（ｃ）时序快门方式??色差眼镜主要利用了补色的原理，一般是红蓝眼镜或蓝绿黄眼镜。视差图像分别被不??同的颜色编码调制在一起，通过不同颜色的滤光片吸收这种颜色的光，左右眼就看到了不??同的视差图像。这种技术原理简单、调制容易、成本低，但人眼看到的色彩失真较严重，??导致立体感不强且长时间观看后影响人眼健康［９］。??２??

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3485536