一种计算周视全息图编码方法

摘要

本发明涉及一种计算周视全息图编码方法。其特征在于包括：1）计算周视全息图算法模型的构建，2）周视全息图基元全息物光波的计算，3）周视全息图参考光波的计算，4）周视全息图采样频率的确定，5）周视全息图的生成。目前三维显示技术已经成为图像显示领域的研究重点，三维显示在日常生活、3D地图、文物保护以及科学研究中都有十分重要的应用。计算周视全息技术可以达到最为逼真的大视角三维显示，是未来全息三维显示技术的重要发展方向，在医学、工业、军事、娱乐以及三维远程呈现等领域有着广阔的应用前景。本发明为计算周视全息技术实用研究提供技术和算法参考。

主权项

一种计算周视全息图编码方法，其特征在于包括：1）计算周视全息图算法模型的构建设半径为、高为的计算周视全息图内部有一个物点，物点的空间坐标为，计算全息图所在面上有一个采样点，采样点的空间坐标为，参考光为点光源R，点光源R所在位置的空间坐标为；2）周视全息图基元全息物光波的计算物点和采样点之间的距离为：式（1）根据基尔霍夫衍射理论，在空间坐标处振幅为的物点发出的光波传播到达到采样点处的复振幅，即计算周视全息图基元全息物光波表示为：式（2）计算周视全息图分布在一个柱面上，采样点即可表示为柱坐标形式，三个坐标变量分别表示为：式（3）则式（1）即能够表示为：式（4）将式（4）代入式（2），即得到周视全息图基元全息物光波为：式（5）；3）周视全息图参考光波的计算参考光为球面波，球面波中心空间坐标为，其到全息面上采样点的距离表示为：式（6）根据式（3），即能够将式（6）写成：式（7）在球面波中心处振幅为的球面波，根据基尔霍夫衍射理论，其经过衍射后到达全息面上处的光场复振幅分布为：式（8）；4）周视全息图采样频率的确定根据式（5）知，周视全息图基元全息物光波的相位分布为：式（9）根据空间频率的定义，周视全息图基元全息物光波在方向上的空间频率能够表示为：式（10）同理，周视全息图基元全息物光波在方向上的空间频率为：式（11）给定物体上任意一个物点的空间坐标，通过式（10）和式（11）即能够计算出该物点在全息记录平面任意采样点处周视全息图基元全息物光波的空间频率，因此能够计算出每一个物点在全息记录平面上空间频率的最大值为和，取它们的最大值分别记为和；根据式（8）知，参考光波的相位分布为：式（12）参考光波在和方向上的空间频率分别为：式（13）式（14）由式（13）和式（14）能够计算出参考光波在全息面上任意采样点处的空间频率，取式（13）和式（14）的最大值记为和，因此全息图在和方向上的空间频率为：式（15）式（16）取式（15）和式（16）的最大值作为全息图的最大空间频率，设其为，根据乃奎斯特采样定理，全息面上的采样间隔应满足：式（17）；5）周视全息图的生成当全息面上采样间隔确定之后，即能够计算出全息面上总的采样点数为：，这样就能够确定全息面上哪些点需要计算其全息图，全息面上任意采样点处总的物光场分布，即为所有能够传播到达采样点处的周视全息图基元全息物光波复振幅叠加，即为：式（18）则在采样点处全息干涉条纹的强度正比于：式（19）式（19）表示全息面上任意采样点处的全息干涉条纹的强度分布，根据这个原理，就能够计算得到计算周视全息图上所有采样点处的全息干涉条纹强度分布，也即得到了整幅计算周视全息图，即明暗相间的数码格式全息干涉条纹。