[發明專利]基于體數據的計算全息圖生成方法、裝置和電子設備有效

申請號：	202010538138.2	申請日：	2020-06-12
公開（公告）號：	CN111812956B	公開（公告）日：	2021-07-06
發明（設計）人：	桑新柱;趙昕;李會;彭程;陳鐸;顏玢玢	申請（專利權）人：	北京郵電大學
主分類號：	G03H1/04	分類號：	G03H1/04;G03H1/08;G06T15/00
代理公司：	北京路浩知識產權代理有限公司 11002	代理人：	楊明月
地址：	100876 北京市***	國省代碼：	北京;11
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	基于數據計算全息圖生成方法裝置電子設備
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明實施例提供一種基于體數據的計算全息圖生成方法、裝置和電子設備，該方法包括讀入待全息物體的體數據并設置用于將體數據中體素標量值轉換為四元量的傳遞函數，使用反向光線投射算法，獲取每條與待全息物體模型相交的光線的合成物點確定全息面的相位值和合成物點確定全息面的振幅值，然后基于所有與待全息物體模型相交的光線的合成物點信息來計算全息面的復振幅分布，進而生成待全息物體的全息圖。本發明實施例提供的方法、裝置和電子設備，實現了利用計算機圖形學的優勢采用計算機計算全息圖生成，避免了傳統全息技術需要嚴格的光學記錄條件和較高的制備條件，且在全息圖顯示時靈活選定感興趣區域。

技術領域

本發明涉及全息圖領域，尤其涉及一種基于體數據的計算全息圖生成方法、裝置和電子設備。

背景技術

隨著科技的不斷進步與發展，三維立體顯示技術正逐漸融入人們的生活，包括醫療、建筑、游戲、影視、展覽等多個領域。在三維顯示技術中，全息顯示技術能夠提供原始光場的物理信息，符合人眼觀看三維世界的生理特性，因而具備再現的真實感和觀看的舒適性，發展前景十分廣闊。在傳統的光學全息顯示技術中，真實物體的復振幅信息被記錄在感光膠片上，記錄過程需要具備嚴格的光學記錄條件，制備條件較高。而計算全息顯示技術無需嚴苛的記錄條件，通過和計算機技術的結合，使得全息技術顯示任意的三維模型變得可能。然而，計算全息存在許多待解決的問題，如生成全息圖需要龐大的計算量和較長的計算時間，在渲染時表現虛擬物體的真實感還不足夠。近年來，計算機圖形學的發展以及圖形處理單元(GPU)的可編程能力的提升，給計算全息技術帶來新的發展契機。體數據是通過物理傳感器采樣或仿真得到的三維數據，蘊含三維數據場的豐富信息，廣泛應用于醫療、氣象、地質等多種領域，但是未經處理的體數據不便于理解。

因此，如何避免現有的光學全息顯示技術中記錄過程需要嚴格的光學記錄條件的繁瑣，制備條件較高的要求，沒有利用好計算機圖形學的發展優勢，不能靈活重建待全息物體的感興趣區域，仍然是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種基于體數據的計算全息圖生成方法、裝置和電子設備，用以解決現有的光學全息顯示技術中記錄過程需要嚴格的光學記錄條件的繁瑣，制備條件較高的要求，沒有利用好計算機圖形學的發展優勢且不能靈活重建物體感興趣區域的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種基于體數據的計算全息圖生成方法，包括：

讀入待全息物體的體數據，設置用于將所述體數據標量值轉換為四元量的傳遞函數；

模擬全息面放置于所述體數據形成的模型的正前方并模擬從全息面中心向該模型投射光線，檢測出與所述模型相交的光線作為相交光線；

對于所述相交光線中的第s條光線，從所述光線擊中所述模型開始依次進行采樣并依次確定每個采樣點的累加顏色值和累加不透明度，直到第N_s個采樣點超出所述模型或者其累加不透明度超過預設閾值，則停止采樣；其中，s＝1,2,3,…,n，n為相交光線的總條數，N_s為正整數；

基于所述第s條光線中第一個累加不透明度大于0的采樣點的位置信息確定第s條光線的合成物點在全息面上的相位值；

基于所述第s條光線的第N_s-1個采樣點的累加顏色值確定第s條光線的合成物點在全息面上的振幅值；

基于所述相交光線的n條光線各自的合成物點在全息面上的相位值和合成物點在全息面上的振幅值，計算合成物點在全息面上的復振幅分布，進而生成待全息物體的全息圖。

優選地，該方法中，所述讀入待全息物體的體數據，具體包括：

讀入待全息物體的3D體數據，將所述3D體數據綁定到GPU的紋理存儲中。