[發(fā)明專利]基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法及傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810421210.6 | 申請日： | 2018-05-04 |
| 公開（公告）號： | CN108734292A | 公開（公告）日： | 2018-11-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李海峰;趙慶;金聞嘉;張雋懌;劉旭 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學 |
| 主分類號： | G06N3/12 | 分類號： | G06N3/12;G02B27/00 |
| 代理公司： | 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224 | 代理人： | 胡紅娟 |
| 地址： | 310013 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 傾斜表面 浮雕 光柵波導 顯示系統(tǒng) 光柵結(jié)構(gòu)參數(shù) 光柵 遺傳算法 拼接 優(yōu)化 個體適應度 適應度函數(shù) 多片 群體 形貌 光柵水平 均勻性好 判斷程序 隨機產(chǎn)生 選擇優(yōu)化 初始化 適應度 視場角 保證 | ||
本發(fā)明公開了一種基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法及傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)。所述優(yōu)化方法包括以下步驟：選擇優(yōu)化目標和待優(yōu)化的光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定遺傳算法的適應度函數(shù)；初始化群體，即隨機產(chǎn)生若干組光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)；根據(jù)適應度函數(shù)，計算個體適應度以及群體的平均適應度；生成下一代群體；判斷程序是否終止，找出所有代中個體適應度最小的值對應的光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)。所述傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)三片傾斜表面浮雕光柵水平拼接，所述三片傾斜表面浮雕光柵的形貌由上述優(yōu)化方法進行計算。所述傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)在提高視場角的同時，保證了系統(tǒng)的亮度高以及均勻性好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于衍射光柵波導顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法及傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)
波導顯示技術(shù)是目前實現(xiàn)增強現(xiàn)實的一種主流的方法，有著結(jié)構(gòu)緊湊，便攜性好的特點。這種顯示系統(tǒng)一般由三個部分組成：圖像源和光學準直系統(tǒng)組成的顯示模組、波導和耦合器件。由圖像源所發(fā)出的光，經(jīng)過準直系統(tǒng)再通過入耦合光柵進入波導，經(jīng)過波導內(nèi)部全反射，再經(jīng)過出耦合光柵進入人眼。
公開號為CN106646870A的專利文獻公開了一種全息波導顯示系統(tǒng)及顯示方法，包括微顯示器、準直透鏡、波導、入耦合疊層衍射光學元件、出耦合疊層衍射光學元件、色彩校正驅(qū)動模塊；所述疊層衍射光學元件包括兩片反射型體全息光柵，所述色彩校正驅(qū)動模塊包括RGB色彩分離模塊、XYZ轉(zhuǎn)LAB模塊、LAB轉(zhuǎn)LCH模塊、色彩映射模塊、LCH轉(zhuǎn)LAB模塊、LAB轉(zhuǎn)XYZ模塊、 RGB色彩合成模塊。所述驅(qū)動模塊可以分別比較不同視場的基色與微顯示器的基色的差異，并將不同視場下的色彩以及亮度校正至與微顯示器色彩相同。本發(fā)明可以使不同視場的色域都接近微顯示器的色域，從而提高顯示色均勻性，更好地還原微顯示器的圖像。
其中，傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)是利用傾斜光柵作為耦合器件的，這種光柵的特殊結(jié)構(gòu)使其可以具有比較好的角度選擇性和衍射效率。然而，由于光柵材質(zhì)折射率的限制，一般的傾斜光柵只能在某一角度范圍內(nèi)具有較高的衍射效率。為了擴大視場，一般會采用多層表面浮雕光柵結(jié)構(gòu)，不同層對應不同的視場角，然后進行視場角拼接來擴大視場角。然而，由于每一層光柵并不能嚴格滿足只對某一角度范圍光進行衍射，所以不同層光柵都會對入射光進行衍射或者反射，從而導致整體系統(tǒng)顯示效果變差。
并且，由于傾斜表面浮雕光柵的表面形貌可控，設(shè)計自由度大。目前沒有專門的優(yōu)化方法對光柵進行優(yōu)化。特別是光柵進行拼接的時候，需要對各個光柵進行優(yōu)化使得整個系統(tǒng)具有更好的角度選擇曲線。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，并且還提出一種由上述優(yōu)化方法制備的傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統(tǒng)，使得波導顯示系統(tǒng)在擴大視場角的同時保持均勻度較好的顯示效果。
一種多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，所述方法包括以下步驟：
S1、根據(jù)波導顯示系統(tǒng)的實際要求選擇多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化目標和待優(yōu)化的光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)，最終確定遺傳算法的適應度函數(shù)；
S2、初始化群體，即隨機產(chǎn)生若干組光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)，經(jīng)過編碼后生成染色體，每一組光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)即為個體，特定數(shù)量的個體組成群體；
S3、對染色體進行解碼，得到其對應的光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)；根據(jù)適應度函數(shù)，計算群體的每一組光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)對應的個體適應度以及群體的平均適應度，記錄群體中個體適應度最小的值對應的一組光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)；
S4、根據(jù)個體適應度的大小計算其染色體被遺傳到下一代的概率，然后根據(jù)此概率對染色體進行復制操作，生成新群體，然后對新群體的染色體進行交叉算子和變異算子的操作，生成下一代群體；
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