[發(fā)明專利]均勻散射介質(zhì)承接彩色三維全息圖像的光強(qiáng)分布優(yōu)化方法及其顯示系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210009186.8
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102566390A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王涌天;賈甲;劉娟;潘奕捷;李昕;謝敬輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04;G03H1/12;G03H1/22;G02B27/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種利用均勻散射介質(zhì)再現(xiàn)光電空間影像的方法及顯示系統(tǒng)，具體的，涉及一種針對均勻散射介質(zhì)散射透射特性來設(shè)計(jì)計(jì)算全息圖像的方法及其顯示系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

三維立體顯示一直是人們的研究熱點(diǎn)，從十八世紀(jì)照相術(shù)發(fā)明迄始，人類一直在追求應(yīng)用二維媒質(zhì)作為三維信息的載體。歷史上人們發(fā)明了數(shù)十種巧妙的三維成像技術(shù)，例如體視視差照相，視差全景照相，集成照相術(shù)(IP)，柱鏡屏照片，投影式三維成像等。但是，上述這些基于幾何光學(xué)原理，以聚焦成像為特征的技術(shù)并不是真正的三維成像技術(shù)，因?yàn)樗鼈儾荒芴峁┤搜垡曈X系統(tǒng)所需的全部生理學(xué)和心理學(xué)的深度提示，僅能提供體視視差信息的部分抽樣。因此在分辨力、視場、景深、信噪比、色保真度等方面均難以滿足應(yīng)用的要求。?

全息顯示技術(shù)基于物理光學(xué)原理，是以完整記錄和重建三維物體波前為基礎(chǔ)的三維成像技術(shù)，也是迄今唯一能夠提供人眼視覺系統(tǒng)所需全部深度信息的裸視真三維顯示技術(shù)。目前計(jì)算全息技術(shù)和顯示技術(shù)的結(jié)合使全息技術(shù)的應(yīng)用前景更加廣闊，形成了計(jì)算全息三維顯示技術(shù)。該技術(shù)通過計(jì)算機(jī)構(gòu)建三維物體的全息圖，然后利用空間光調(diào)制器再現(xiàn)三維全息圖像。一般情況下，透過空間光調(diào)制器可以觀察到三維虛像，但是受空間光調(diào)制器分辨率的限制，導(dǎo)致再現(xiàn)像的視場角與尺寸都較小。另一方面，空間光調(diào)制器能投影出三維實(shí)像，但是需要散射介質(zhì)承接。而采用煙霧，水霧等懸浮粒子作為承接介質(zhì)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而且由于煙霧、水霧的不穩(wěn)定，導(dǎo)致了再現(xiàn)三維像的質(zhì)量下降。由于介質(zhì)的吸收和散射，沿著光的透射方向，物體的光強(qiáng)會逐漸降低。光強(qiáng)的減弱在傳播方向上遵從如下規(guī)律：?

I=I0e-(αa(λ)+αs(λ))z---(1)]]>

式中α_a(λ)是吸收系數(shù)，α_s(λ)是散射系數(shù)，z是在介質(zhì)中光線沿Z方向透射的距離，I₀是入射光光強(qiáng)，I是衰減后的光強(qiáng)。由公式(1)可以看出，光強(qiáng)的衰?減隨著透射深度的增加而增加。這使得各層光的光強(qiáng)不一致，影響再現(xiàn)像的質(zhì)量。此外，吸收系數(shù)α_a(λ)，散射系數(shù)α_s(λ)均是關(guān)于波長的函數(shù)，均勻介質(zhì)對不同波長的吸收和散射也是不同的，這使得用介質(zhì)無法很好的承接彩色的三維像。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于均勻散射介質(zhì)再現(xiàn)空間影像的方法，其方法簡便可行、易于實(shí)現(xiàn)，且可同時(shí)確保再現(xiàn)三維圖像的質(zhì)量不會下降。首先構(gòu)建一個(gè)三維物體，并將該三維物體沿光傳播的方法(Z方向)分成若干層，每一層根據(jù)再現(xiàn)光的波長以及所處介質(zhì)的位置加入光強(qiáng)補(bǔ)償，然后計(jì)算出上述物體的全息圖，并加載到空間光調(diào)制器上；使用均勻散射介質(zhì)作為承接介質(zhì)，基于相應(yīng)的含有光強(qiáng)補(bǔ)償?shù)娜D，使用RGB三色光作為再現(xiàn)光，觀察者可以在一定視角范圍內(nèi)觀察到光強(qiáng)均勻的彩色三維像。?

根據(jù)本發(fā)明的基于均勻散射介質(zhì)再現(xiàn)空間影像的方法，包括以下步驟：?

a)構(gòu)建含有光強(qiáng)補(bǔ)償信息的三維物體，然后計(jì)算其全息圖，所述三維物體及其全息圖由計(jì)算機(jī)建模產(chǎn)生；?

b)將所述全息圖加載到空間光調(diào)制器上；?

c)用RGB三色光照射所述空間光調(diào)制器；?

d)將通過所述空間光調(diào)制器的光投射到均勻散射介質(zhì)，得到各層光強(qiáng)一致的彩色三維圖像。?

所述光強(qiáng)補(bǔ)償由預(yù)補(bǔ)償因子?確定。?

本發(fā)明還提供一種使用上述方法基于均勻散射介質(zhì)再現(xiàn)空間影像的裝置，包括：?