[发明专利]一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法

说明书

本发明提出一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法。该方法分别对3D物体的红、绿、蓝场景信息进行提取并计算出红、绿、蓝三种场景信息的再现像有效视区。通过分析红绿蓝三分量信息的有效视区特性，计算出3D物体的有效视区，从而产生有效的干涉图。最终通过红绿蓝三分量的干涉图生成菲涅耳全息图，再将生成的全息图加载到空间光调制器上进行再现，从而实现提高彩色计算全息再现像质量的目的。

一、技术领域

本发明属于计算全息显示领域，特别地，本发明涉及一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法。

二、背景技术

计算全息显示作为一种真三维显示技术，能够重建三维场景的整个光场信息。随着人们在视觉上对三维成像要求的提高，彩色全息再现像质量已成为人们关注的焦点之一。传统的方法是采用时分复用或者空分复用进行彩色计算全息再现，存在设计过程复杂、适用性较差以及色差等问题。现今，人们迫切探求一种简单易行的高质量彩色计算全息再现方法。然而，在计算全息再现中，由于波长差异，三种颜色再现图像的大小和位置是不同的。此外，由空间光调制器的像素结构引起的高阶衍射图像也会影响再现图像的质量并产生相应的色差。在计算全息再现中，理想的完整再现像只能显示在特定区域中，高阶衍射像和其他浪费信息的计算不仅在生成全息图时耗费大量时间，而且还带来色差。因此，如何在保证全息再现质量的同时减少计算时间，已成为现阶段全息显示亟待解决的关键问题。

三、发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法，如附图1所示。该方法通过由红绿蓝三色激光器各一个、扩束器三个、滤波器三个、准直透镜三个、反射镜一个、分光棱镜三个、空间光调制器一个、计算机一台、光阑一个和CCD组成的系统实现，并包括以下五个步骤：

第一步：对于一个3D物体，提取物体的3D场景信息；

第二步：分别对3D物体的红、绿、蓝三种颜色场景信息进行提取；

第三步：计算红、绿、蓝三种颜色场景信息的再现像有效视区(EVA)，并分别记为EVA r、EVA g和EVA b；

第四步：选取EVA r、EVA g和EVA b的最小有效视区，作为3D物体的有效视区；

第五步：根据3D物体的有效视区，产生有效的干涉图。对于物体相同深度上的其他点，通过有效干涉图的平移获得，最终通过红绿蓝三分量的干涉图生成菲涅耳全息图。将生成的菲涅耳全息图通过计算机加载到空间光调制器上，使红、绿、蓝三色激光分别垂直入射到空间光调制器上，通过光阑将零级杂光进行消除，设定接收屏与空间光调制器之间的有效距离为菲涅耳干涉的记录距离，便可接收到高质量的彩色计算全息再现像。

优选地，一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法，其特征在于，如附图2所示，根据被记录物体、全息图、空间光调制器和有效视区的位置关系计算再现像的有效视区，有效视区r满足以下公式：

其中h是物体的大小，l是空间光调制器的宽度，s是观看距离，d是再现像和空间光调制器之间的距离，根据公式(1)分别计算出红、绿、蓝三种颜色再现像的有效视区，即EVAr、EVAg和EVAb。

优选地，一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法，其特征在于，该方法中记录物体的尺寸大小需要小于空间光调制器的尺寸大小，并且有效干涉图的尺寸等于空间光调制器的尺寸与记录物体尺寸之差。

优选地，一种基于视区特性提高彩色计算全息再现像质量的方法，其特征在于，该方法为了进行色差补偿，对红、绿、蓝三色记录物体的分辨率R_r、R_g和R_b进行调节，使它们满足：