[發明專利]基于遮擋利用的球冠全息顯示方法

在審

• 申請號: 202210934173.5
• 申請日: 2022-08-04
• 公開（公告）號: CN115390415A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 王君;劉成敏
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G03H1/00
• 分類號: G03H1/00;G03H1/08;G03H1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于遮擋利用的球冠全息顯示方法。該方法是基于一個面向球面衍射模型的遮擋利用的方法，能夠將遮擋面的信息利用起來，提高衍射模型在實際光路系統中的光學利用率。該方法包括面向球面衍射模型的遮擋利用，基于遮擋利用的球冠衍射模型和基于遮擋利用的球冠全息顯示三個部分。該方法既保留了水平方向360°視角的特點，又對垂直方向的角度進行了改善，并且具有更高的光學利用效率。此外，通過使用多種傳統編碼方法重建圖像，證明了該方法適用于多種編碼方法。最后，通過在不同距離重建圖像，驗證了該方法可實現三維顯示。

技術領域

本發明涉及一種全息顯示技術，特別是球面全息圖生成方法。

背景技術

全息顯示作為一種最理想的真三維顯示技術，一直受到極大的關注。球面全息因其顯示的視角范圍極大而受到廣泛的研究。在研究球面全息圖的生成與重建時，為了避免重建圖像出現混疊現象，影響觀看質量，通常使用一種遮擋剔除的方法。該方法是在生成球面全息圖時，將球面衍射模型全息面中相對于顯示面被遮擋的面剔除，從而來消除混疊。然而，基于遮擋剔除的方法的衍射模型在實際光路系統中的光學利用率較低，會影響重建圖像的質量和顯示時的觀看效果。

發明內容

本發明針對上述基于遮擋剔除的方法的衍射模型在實際光路系統中的光學利用率較低的問題，提出一種基于遮擋利用的球冠全息顯示方法。所提出的方法是基于一個面向球面衍射模型的遮擋利用的方法，能夠將遮擋面的信息利用起來，在解決混疊問題的同時，也可以提高衍射模型在實際光路系統中的光學利用率。該方法包括面向球面衍射模型的遮擋利用，基于遮擋利用的球冠衍射模型，和基于遮擋利用的球冠全息顯示三個部分。

所述的面向球面衍射模型的遮擋利用方法，具體分為三個步驟：①采用球面由內向外和由外向內傳播的兩種衍射模型，②定義遮擋利用模型，提出面向球面衍射模型的光路選擇函數，③得到遮擋利用方法的衍射計算公式；所述的基于遮擋利用的球冠衍射模型，具體分為三個步驟：①得到球冠衍射模型，②提出面向球冠衍射模型的光路選擇函數，③得到基于遮擋利用的球冠衍射模型的衍射計算公式；所述的基于遮擋利用的球冠全息顯示，具體分為兩個步驟：①生成球冠的衍射場，②編碼、重建和顯示。

所述的采用球面由內向外和由外向內傳播的兩種衍射模型，是指球面衍射模型，包括由內向外傳播和由外向內傳播的兩種衍射模型，其衍射傳播時的點擴散函數為exp(jkd)cosα/jkd，其中，d為衍射距離，k為波數，j為虛數單位，由內向外傳播的球面衍射模型的傾斜因子cosα為(RcosΔφcosΔθ-r)/d，由外向內傳播的球面衍射模型的傾斜因子cosα為(R-rcosΔφcosΔθ)/d，其中，R為外球半徑，r為內球半徑，Δφ表示垂直方向變化角度，Δθ表示水平方向變化角度。

所述的面向球面衍射模型的光路選擇函數是定義遮擋利用模型，提出一個光路選擇函數對球面衍射模型的點擴散函數進行限制，當d≥(R²+r²)^1/2時，信息被利用，光線被保留，光路選擇函數的值為1；當d(R²+r²)^1/2時，光線被剔除，光路選擇函數的值為0。

所述的遮擋利用方法是指采用提出的光路選擇函數對球面衍射模型的點擴散函數進行限制，得到面向球面衍射模型的遮擋利用的衍射計算公式。

所述的球冠衍射模型是指對球面衍射模型的垂直方向角度進行限制，得到球冠衍射模型，其垂直方向角度φ的最大取值記為φ_m。

所述的面向球冠衍射模型的光路選擇函數是指提出一個面向球冠衍射模型的光路選擇函數，當d≥(R²+r²+2Rrcos(φ+φ_m))^1/2時，光路選擇函數為1；當d(R²+r²+2Rrcos(φ+φ_m))^1/2時，光路選擇函數為0。