[發(fā)明專利]一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910246150.3
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN110018630B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王迪;王瓊?cè)A;劉超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G03H1/22
• 分類號(hào): G03H1/22;G03H1/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法。該方法分別對3D物體的紅、綠、藍(lán)場景信息進(jìn)行提取并計(jì)算出紅、綠、藍(lán)三種場景信息的再現(xiàn)像有效視區(qū)。通過分析紅綠藍(lán)三分量信息的有效視區(qū)特性，計(jì)算出3D物體的有效視區(qū)，從而產(chǎn)生有效的干涉圖。最終通過紅綠藍(lán)三分量的干涉圖生成菲涅耳全息圖，再將生成的全息圖加載到空間光調(diào)制器上進(jìn)行再現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的目的。

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算全息顯示領(lǐng)域，特別地，本發(fā)明涉及一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法。

二、背景技術(shù)

計(jì)算全息顯示作為一種真三維顯示技術(shù)，能夠重建三維場景的整個(gè)光場信息。隨著人們在視覺上對三維成像要求的提高，彩色全息再現(xiàn)像質(zhì)量已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的方法是采用時(shí)分復(fù)用或者空分復(fù)用進(jìn)行彩色計(jì)算全息再現(xiàn)，存在設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、適用性較差以及色差等問題?，F(xiàn)今，人們迫切探求一種簡單易行的高質(zhì)量彩色計(jì)算全息再現(xiàn)方法。然而，在計(jì)算全息再現(xiàn)中，由于波長差異，三種顏色再現(xiàn)圖像的大小和位置是不同的。此外，由空間光調(diào)制器的像素結(jié)構(gòu)引起的高階衍射圖像也會(huì)影響再現(xiàn)圖像的質(zhì)量并產(chǎn)生相應(yīng)的色差。在計(jì)算全息再現(xiàn)中，理想的完整再現(xiàn)像只能顯示在特定區(qū)域中，高階衍射像和其他浪費(fèi)信息的計(jì)算不僅在生成全息圖時(shí)耗費(fèi)大量時(shí)間，而且還帶來色差。因此，如何在保證全息再現(xiàn)質(zhì)量的同時(shí)減少計(jì)算時(shí)間，已成為現(xiàn)階段全息顯示亟待解決的關(guān)鍵問題。

三、發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法，如附圖1所示。該方法通過由紅綠藍(lán)三色激光器各一個(gè)、擴(kuò)束器三個(gè)、濾波器三個(gè)、準(zhǔn)直透鏡三個(gè)、反射鏡一個(gè)、分光棱鏡三個(gè)、空間光調(diào)制器一個(gè)、計(jì)算機(jī)一臺(tái)、光闌一個(gè)和CCD組成的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并包括以下五個(gè)步驟：

第一步：對于一個(gè)3D物體，提取物體的3D場景信息；

第二步：分別對3D物體的紅、綠、藍(lán)三種顏色場景信息進(jìn)行提??；

第三步：計(jì)算紅、綠、藍(lán)三種顏色場景信息的再現(xiàn)像有效視區(qū)(EVA)，并分別記為EVA r、EVA g和EVA b；

第四步：選取EVA r、EVA g和EVA b的最小有效視區(qū)，作為3D物體的有效視區(qū)；

第五步：根據(jù)3D物體的有效視區(qū)，產(chǎn)生有效的干涉圖。對于物體相同深度上的其他點(diǎn)，通過有效干涉圖的平移獲得，最終通過紅綠藍(lán)三分量的干涉圖生成菲涅耳全息圖。將生成的菲涅耳全息圖通過計(jì)算機(jī)加載到空間光調(diào)制器上，使紅、綠、藍(lán)三色激光分別垂直入射到空間光調(diào)制器上，通過光闌將零級(jí)雜光進(jìn)行消除，設(shè)定接收屏與空間光調(diào)制器之間的有效距離為菲涅耳干涉的記錄距離，便可接收到高質(zhì)量的彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像。

優(yōu)選地，一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法，其特征在于，如附圖2所示，根據(jù)被記錄物體、全息圖、空間光調(diào)制器和有效視區(qū)的位置關(guān)系計(jì)算再現(xiàn)像的有效視區(qū)，有效視區(qū)r滿足以下公式：

其中h是物體的大小，l是空間光調(diào)制器的寬度，s是觀看距離，d是再現(xiàn)像和空間光調(diào)制器之間的距離，根據(jù)公式(1)分別計(jì)算出紅、綠、藍(lán)三種顏色再現(xiàn)像的有效視區(qū)，即EVAr、EVAg和EVAb。

優(yōu)選地，一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法，其特征在于，該方法中記錄物體的尺寸大小需要小于空間光調(diào)制器的尺寸大小，并且有效干涉圖的尺寸等于空間光調(diào)制器的尺寸與記錄物體尺寸之差。

優(yōu)選地，一種基于視區(qū)特性提高彩色計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的方法，其特征在于，該方法為了進(jìn)行色差補(bǔ)償，對紅、綠、藍(lán)三色記錄物體的分辨率R_r、R_g和R_b進(jìn)行調(diào)節(jié)，使它們滿足：