发明名称 以电脑产生全像影像之计算的装置及方法
摘要
申请公布号 TWI346846 申请公布日期 2011.08.11
申请号 TW099123046 申请日期 2005.12.21
申请人 喜瑞尔工业公司 发明人 艾尔密 夏威尔德特勒
分类号 G03H1/08 主分类号 G03H1/08
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中山区中山北路3段27号13楼
主权项 一种用于计算一电脑产生的视讯全像影像的方法,其中,定义一三维景象中的物件的物件资料被配置为一数目的虚拟剖面层(L1...LM),每一剖面层定义一二维物件资料集(OSm),从而可自一些或所有二维物件资料集(OS1...OSM)计算出一视讯全像影像资料集(HS);包括下列步骤:(a) 在一第一转换(TR 1)中,所述虚拟剖面层的每一二维物件资料集(OS n)被转换成一二维波场分布,且该波场分布针对距离一视讯全像影像层(HL)一有限距离(DM)的一参考层(RL)中的一虚拟观察者视窗(OW)而被计算;(b) 针对所有剖面层(L1...LM)的二维物件资料集,加入针对该虚拟观察者视窗(OW)所计算的二维波场分布(DS1...DSM)以定义一集成观察者视窗资料集(RS);(c) 在一第二转换中(TR 2),该集成观察者视窗资料集(RS)从该参考层转变为该视讯全像影像层(HL),来产生针对该电脑产生视讯全像影像的该视讯全像影像资料集(HS)。如申请专利范围第1项的方法,其中该视讯全像影像资料集(HS)的资料被分配至该视讯全像影像中相等间隔的点,且所述点被组织为一矩阵。如申请专利范围第1项的方法,其中所述剖面层(L1...LM)、该全像影像层(HL)、该参考层(RL)及该虚拟观察者视窗(OW)系为平面的。如申请专利范围第1项的方法,其中该视讯全像影像层(HL)、所述剖面层及该虚拟观察者视窗系互相平行。如申请专利范围第1项的方法,其中一观察者的至少一眼睛位于该虚拟观察者视窗附近,从而通过该虚拟观察者视窗(OW)可看见一已重建景象。如申请专利范围第1项的方法,其中有两个或多个虚拟观察者视窗(O W)。如申请专利范围第1项的方法,其中该物件资料(R1、G1、B1、z1...RP、BP、BP、zP)被指定给复数个物件资料集(OS1...OSM),所有物件资料集都包括和该集成观察者视窗资料集(RS)及该全像影像资料集(HS)相同数目(N)和矩阵结构的值,其中所有资料集(OS1...OSM、RS、HS)的数目和结构的值系自被用来编码该视讯全像影像的像素的数量导出。如申请专利范围第2项的方法,其中所述二维物件资料集(OS1...OSM)及该集成观察者视窗资料集(RS)具有与该视讯全像影像资料集(HS)相同的矩阵结构。如申请专利范围第1项的方法,其中该参考层中的该虚拟观察者视窗(OW)被设定为小于或等于该参考层中的一周期性间隔的大小且完全位于一个周期性间隔中。如申请专利范围第1项的方法,在其中该参考层与该全像影像的一傅立叶平面重叠。如申请专利范围第1项的方法,其中每一物件资料集(OSm)系以取决于其与该参考层(RL)的距离(Dm)的对应剖面层(Lm)的面积为基础。如申请专利范围第11项的方法,其中每一剖面层的该面积系由与连接该虚拟观察者视窗(OW)的边缘及该视讯全像影像的边缘的复数个虚构面(A1、A2)的交集来定义。如申请专利范围第1项的方法,其中所述剖面层(Lm)所具有与该虚拟参考层(RL)的距离(D1...Dm)被设定,使得整个已重建景象(3D-S)或其部分出现在该全像影像层(HL)的前方及/或后方。如申请专利范围第1项的方法,其中该第一转换是一福瑞奈转换,其包括下列次级步骤:(a) 将一原始剖面层(Lm)的每一物件点的一振幅值Amn乘以描述球面波(F1mn)的一第一相位因数,该因数的指数取决于该原始剖面层(Lm)中的直角座标(xm、ym)以及该原始剖面层(Lm)与一参考层(RL)之间的距离(Dm),(b) 将针对该原始剖面层(Lm)的每一物件点(Am1...AmN)所计算的乘积在一第一高速傅立叶转换(FFT)的帮助下从该原始剖面层(Lm)转换为该参考层(RL),(c) 将该计算的转换(@sIMGCHAR!d10016.TIF@eIMG!...@sIMGCHAR!d10017.TIF@eIMG!)乘以描述球面波(F2mn)的一第二相位因数,该因数的指数取决于该参考层(RL)中的直角座标(x、y)以及至该原始剖面层(Lm)的该距离(Dm)。如申请专利范围第1项的方法,其中该第二转换也是一福瑞奈转换,其包括下列次级步骤:(a) 将参考资料集(RS)的每一复合振幅值(@sIMGCHAR!d10018.TIF@eIMG!)乘以描述球面波(F3n)的一第三相位因数,该因数的指数取决于该参考层(RL)中的直角座标(x0、y0)以及该参考层(RL)与该全像影像层(HL)之间的距离(Dm);(b) 将该复合振幅值(@sIMGCHAR!d10019.TIF@eIMG!...@sIMGCHAR!d10020.TIF@eIMG!)的该计算的乘积在一第二高速傅立叶转换(FFT)的帮助下从该参考层(RL)转换为该全像影像层(HL);(c) 将该计算的转换(H’1...H’N)乘以描述球面波(F4n)的一第四相位因数,该因数的指数取决于该全像影像层(HL)中的直角座标(x、y)以及该全像影像层(HL)与该参考层(RL)之间的距离(DH),以为用来编码的该全像影像资料集(HS)获得所需的全像影像值(H1...HN)。如申请专利范围第14或第15项的方法,其中描述球面波(F1mn、F2mn)的所述相位因数中的一或二个相位因数可以被设定为一常数值。如申请专利范围第1项的方法,其中该第一及/或第二转换是一傅立叶转换。如申请专利范围第1项所述的方法,其包括下列次级步骤以经由一叠代的方式修正该电脑产生视讯全像影像的复数个点值:(a) 将来自一原始三维景象的该观察者视窗资料集(RS)定义为该第一次转换的一目标函数;(b) 将该目标函数的该原始复合振幅值(@sIMGCHAR!d10021.TIF@eIMG!...@sIMGCHAR!d10022.TIF@eIMG!)转换回为该全像影像层(HL)以取得全像影像资料集(HS)的复数个矩阵点值(H1...HN);(c) 针对一光调变器矩阵(LM)导出该全像影像资料集(HS)的复数个参数(Para mn);(d) 将该导出的参数(Paramn)转换为该参考层(RL)以获得在该虚拟观察者视窗(OW)中一复合更新振幅值(@sIMGCHAR!d10023.TIF@eIMG!...@sIMGCHAR!d10024.TIF@eIMG!)分布;(e) 形成该复合更新振幅值(@sIMGCHAR!d10025.TIF@eIMG!...@sIMGCHAR!d10026.TIF@eIMG!)分布与该目标函数的原始值(@sIMGCHAR!d10027.TIF@eIMG!...@sIMGCHAR!d10028.TIF@eIMG!)的一差(Δ);(f) 将这个差(Δ)转换回为该全像影像层(HL)中的点值差的一分布(ΔH1...ΔHN);(g) 从该视讯全像影像资料集(HS)减去该分布(ΔH)并更新该全像影像资料集;(h) 重复步骤(c)到(g);以及(i) 在已经达到接近精确度时,结束该叠代。如申请专利范围第1项的方法,其中所有物件资料集的深度资讯都相同。如申请专利范围第19项所述的方法,其中产生该全像影像的一装置可以根据复数个输入及/或一使用者选择的一模式而从一三维模式切换为一二维模式。如申请专利范围第1项的方法,其中一叠代处理被执行于该观察者视窗内的分布和该全影像层之间,以补偿该观察者视窗中的一重组集合场的错误。如申请专利范围第1项的方法,其中该物件资料集显示一适当的相位分布或一假性随机相位分布,以增强该景象参考层的光亮清晰度以及一亮度或一衍射效率并降低一杂点干扰。如申请专利范围第1项的方法,其中该剖面层的所有物件资料集被指派有相同总数的矩阵点,或其中该第一转换在整个剖面层上执行。如申请专利范围第1项的方法,其中,在该转换前,该虚拟剖面层上每一物件资料集的距离值被挑选或改变,使得整个重组或部分重组出现在该全像影像层之前及/或之后。一种以数位切片器构件来计算电脑产生视讯全像影像的数位讯号处理装置,该装置将定义一三维景象中的物件的一物件资料指定给一数目的虚拟剖面层(L1...LM),每一剖面层定义一独立的物件资料集(OSn),从而可自一些或全部的所述物件资料集针对一视讯全像影像计算出一视讯全像影像资料集(HS),包括:(a) 一第一转换构件(TR1),用来针对位于一有限距离(DM)处的一参考层(RL)中的一虚拟观察者视窗而自每一物件资料集(OSm)计算出一个别的二维波场分布,以及用来缓冲已转换物件资料集的一缓冲记忆构件;(b) 一加法构件(AD),用来加总所有剖面层的该已转换物件资料以产生一集成观察者视窗资料集(RS)的一波场表现;及(c) 一第二转换构件(TR2),用来将该观察者视窗资料集(RS)转换为位于一有限距离处且平行于该参考层(RL)的一全像影像层(HL),以针对该集成视讯全像影像产生该全像影像资料集(HS)。如申请专利范围第25项所述的装置,其包括用于执行转换的至少一独立作业的转换构件(TR1、TR2),该装置包括:(a) 一第一乘法构件(M1),用来将一原始物件资料集(OSm)的值的振幅值(Amn/@sIMGCHAR!d10029.TIF@eIMG!)乘以描述球面波(F1mn/F3n)的一第一相位因数,该因数的指数取决于各自的原始层(Lm或RL)中的直角座标(xm、ym)以及与一目标层(RL或HL)的距离(Dm);(b) 一高速傅立叶转换构件(FFT),用来将该第一乘法构件(M1)的该乘积从它们的原始层(Lm/RL)转换为该目标层(RL/HL);及(c) 一第二乘法构件(M2),用来将该转换乘以描述球面波(F2mn/F4n)的另一相位因数,该因数的指数取决于该目标层中的直角座标以及该目标层与该原始层之间的距离。如申请专利范围第26项的装置,其中对于执行该高速傅立叶转换,所有资料集具有一数目(N)的分散矩阵点值,该数目(N)是2的n次方。如申请专利范围第25项的装置,其包括一多通道数位讯号处理器(DSP),用于独立与同步执行经常重复出现的计算例行程序。如申请专利范围第25项的装置,其包括大量独立作业的副处理器,所述副处理器包括同步执行的转换例行程序(TR1、TR2),以及一资源管理器,该资源管理器根据该三维物件的内容将计算所需的该转换动态指定给可用的转换例行程序,以便能够同步执行至少一定数量的转换。如申请专利范围第25项的装置,其为一多通道处理器,用来为两眼同步计算出该全像影像资料集(HSL、HSR)。如申请专利范围第25项的装置,其包括一物件资料集控制构件,用来将一全像影像计算中的相关物件资料集(OSm)的内容与不同的原始物件资料进行比对,以便只在两个讯号处理器通道中的一个通道执行一次类似的转换并在另一个通道中共用所述转换。如申请专利范围第25项的装置,其中描述球面波(F1mn/F3n、F2mn/F4n)的该相位因数中的一个或所有相位因素可被设定为一常数值。如申请专利范围第25项的装置,该装置根据一输入及/或一使用者选择的一模式从一三维模式切换为一二维模式。一种视讯全像影像显示器,包括一光源、一空间光源调变器矩阵以及一影像构件,其被配置为使得位于该影像构件旁的该光源之一影像平面为该空间光源调变器矩阵之一傅立叶平面,以及其中一虚拟观察者视窗完全位于该傅立叶平面之一个周期间隔内,该显示器更包括如申请专利范围第25或33项定义的该数位讯号处理装置,以用于计算提供给该空间光源调变器矩阵的一电脑产生视讯全像影像。
地址 德国