[发明专利]一种计算周视全息图编码方法

说明书

技术领域

本发明属于三维显示技术领域，具体涉及一种计算周视全息图编码方法。

背景技术

全息术是一项基于波前再现的真三维显示技术，其显示效果与人眼三维视觉特性完全匹配，可以实现最真实、最自然的三维显示。其中周视全息能够实现视角为360°的三维显示，得到了学术界的高度关注。周视全息图通常是采用激光全息的方法拍摄得到的，其需要复杂的光路设置，对环境稳定性要求高，难以实现大物体以及诸如人像之类动态目标的周视三维显示。另外，激光全息存在难以避免相干噪声的干扰等问题。至今为止，周视全息仍难以实用化和商品化。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种计算周视全息图编码方法的技术方案。

所述的一种计算周视全息图编码方法，其特征在于包括：

    1）计算周视全息图算法模型的构建

    设半径为                                                、高为的计算周视全息图内部有一个物点，物点的空间坐标为，计算全息图所在面上有一个采样点，采样点的空间坐标为，参考光为点光源R，点光源R所在位置的空间坐标为；

2）周视全息图基元全息物光波的计算

物点和采样点之间的距离为：

          式（1）

根据基尔霍夫衍射理论，在空间坐标处振幅为的物点发出的光波传播到达到采样点处的复振幅，即计算周视全息图基元全息物光波表示为：

                  式（2）

计算周视全息图分布在一个柱面上，采样点即可表示为柱坐标形式，三个坐标变量分别表示为：

                  式（3）

则式（1）即能够表示为：

    式（4）

将式（4）代入式（2），即得到周视全息图基元全息物光波为：

式（5）；

3）周视全息图参考光波的计算

参考光为球面波，球面波中心空间坐标为，其到全息面上采样点的距离表示为：

             式（6）

根据式（3），即能够将式（6）写成：

                式（7）

在球面波中心处振幅为的球面波，根据基尔霍夫衍射理论，其经过衍射后到达全息面上处的光场复振幅分布为：

                   式（8）；

4）周视全息图采样频率的确定

根据式（5）知，周视全息图基元全息物光波的相位分布为：

  式（9）

根据空间频率的定义，周视全息图基元全息物光波在方向上的空间频率能够表示为：

式（10）

同理，周视全息图基元全息物光波在方向上的空间频率为：

     式（11）

给定物体上任意一个物点的空间坐标，通过式（10）和式（11）即能够计算出该物点在全息记录平面任意采样点处周视全息图基元全息物光波的空间频率，因此能够计算出每一个物点在全息记录平面上空间频率的最大值为和，取它们的最大值分别记为和；

根据式（8）知，参考光波的相位分布为：

               式（12）

参考光波在和方向上的空间频率分别为：

                式（13）

                       式（14）  

由式（13）和式（14）能够计算出参考光波在全息面上任意采样点处的空间频率，取式（13）和式（14）的最大值记为和，因此全息图在和方向上的空间频率为：

                式（15）

                式（16）

取式（15）和式（16）的最大值作为全息图的最大空间频率，设其为，根据乃奎斯特采样定理，全息面上的采样间隔应满足：

                   式（17）；

5）周视全息图的生成

当全息面上采样间隔确定之后，即能够计算出全息面上总的采样点数为：，这样就能够确定全息面上哪些点需要计算其全息图，全息面上任意采样点处总的物光场分布，即为所有能够传播到达采样点处的周视全息图基元全息物光波复振幅叠加，即为：

                  式（18）