[發明專利]一種計算全息動畫的快速生成方法

無效

• 申請號: 200810220610.7
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101452581A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 李軍;李艷輝;武建華
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06T15/70
• 分類號: G06T15/70
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳燕嫻

1.一種計算全息動畫的快速生成方法，包括以下步驟：

(1)輸入動畫序列，對第一幀的物光場進行等間距采樣，進行離散傅立葉變換，根據公式得到變換后的全息圖面光場：

其中，(x，y)是物光場所在平面的坐標，U₀(x，y)為物光場，(u，v)是全息圖面光場所在平面的坐標，U_h(pΔu，qΔv)簡記作U_h(p，q)，為全息圖面光場，j²＝-1，采樣點數為N_x·N_y，N_x和N_y都取2的冪次，m、n是物光場采樣點的編號，p、q是全息圖面光場采樣點的編號，取值范圍與m、n的范圍相同，(Δu，Δv)為全息圖平面的采樣間隔，(Δx，Δy)為物面的采樣間隔；

(2)前一步驟變換后的全息圖面光場由多個表示單元組成，每個表示單元上設置一個長方形作為衍射的孔徑，通過公式計算每個表示單元上長方形的相關參數，即每個長方形的高度w_y和長方形距其所在的表示單元中心的偏移量δ：

(a)通過下列公式求得每個長方形的高度：

其中，h為表示單元的高度，|X|表示求X的模，函數Max表示求最大值；

(b)通過下列公式求得全息圖面光場上各表示單元中長方形距其所在的表示單元中心的偏移量δ：

其中，λ為波長，函數arg表示取幅角主值，2θ是重構時入射光與全息面法線間的夾角；

根據每個單元中長方形的w_y與δ參數，生成計算全息圖，即全息幀，經過物光場重構產生新的動畫幀；

(3)判斷是否有剩余動畫幀，若沒有則動畫結束；有則繼續計算下一幀動畫的運動參數，即該動畫橫向平移距離x_d與縱向平移距離y_d以及該動畫的旋轉角度α；

(4)根據步驟(3)求得的下一幀動畫的運動參數中的平移距離x_d與縱向平移距離y_d以及該動畫的旋轉角度α，判斷下一幀動畫與當前幀動畫相比是否有變化，若無變化則轉步驟(3)；若有變化，則根據步驟(3)求得的下一幀動畫?的運動參數中的平移距離x_d與縱向平移距離y_d判斷動畫是否平移，若無平移則直接進行步驟(5)，若有平移則通過公式計算全息圖面光場上每個采樣點的相位變化Φ_pq和計算平移后的全息圖面光場上各表示單元中長方形距其所在的表示單元中心的偏移量δ″，并進入步驟(5)：

其中根據公式計算全息圖面光場上每個采樣點的相位變化Φ_pq：

將該相位變化反映到當前幀全息圖面光場，即將U_h(p，q)在原基礎上乘相位因子exp(-jΦ_pq)；

根據公式計算平移后的全息圖面光場上各表示單元中長方形距其所在的表示單元中心的偏移量δ″：

δ′＝δ+δ_d

δ_d表示動畫因平移造成的表示單元中長方形的位移，δ為前一幀表示單元中長方形距其所在的表示單元中心的的偏移量，δ′為當前幀表示單元中長方形距其所在的表示單元中心的的偏移量，δ″是對δ′的修正，使其表示的相位在-π～π之間；

(5)根據步驟(3)求得的下一幀動畫的運動參數中的旋轉角度α，判斷下一幀動畫與當前幀動畫相比是否有旋轉，若無旋轉則直接生成計算全息圖，然后經過物光場重構產生動畫幀，并跳轉至步驟(3)；若有旋轉則對當前幀的全息圖面光場旋轉α：

將當前幀的全息圖面光場U_h(p，q)的頻譜中心從矩陣的原點移到矩陣的中心后得到U_c(r，s)，當前幀坐標為(r，s)，其范圍為-N_x/2≤r≤N_x/2-1，-N_y/2≤s≤N_y/2-1，經旋轉后，對應采樣點的坐標是(r′，s′)：

旋轉后的全息圖面光場為U_c(r′，s′)，對旋轉后的全息圖面光場采用最近鄰采樣方式或雙線性插值采樣方式進行重新采樣，設采樣后的全息圖面光場為U″_h(r，s)，然后把U″_h(r，s)的頻譜中心從矩陣的中心移回到矩陣的原點，即轉換成用正頻率系數表示的全息圖面光場U_h(p，q)，然后轉步驟(2)。?