現(xiàn)代信息社會人們對三維（Three Dimensional,3D）領(lǐng)域的興趣和關(guān)注度越來越高,傳統(tǒng)的二維顯示技術(shù)已經(jīng)越來越難以滿足各領(lǐng)域的需求。在過去幾十年里,不同種類的3D顯示技術(shù)被廣泛研究與應(yīng)用,從輔助3D顯示到裸眼3D顯示,追求如何實現(xiàn)高分辨率、大視角、實時動態(tài)彩色3D顯示成為商業(yè)家和研究者們的目標。而集成成像（非相干光、合成孔徑、視圖強度編碼）技術(shù)和全息（相干光、無鏡、復(fù)波場干涉條紋編碼）技術(shù)已經(jīng)成為3D顯示研究領(lǐng)域中具有代表性的技術(shù)。這兩種3D顯示方式各有優(yōu)勢與不足,將兩種技術(shù)相結(jié)合將成為本領(lǐng)域的研究熱點。本文嘗試結(jié)合集成成像和全息顯示的技術(shù)特點,利用設(shè)計的計算全息軟件作為輔助工具,主要研究基于集成成像的全息顯示驗證系統(tǒng)。具體的研究內(nèi)容如下:（1）基于MATLAB開發(fā)了計算全息軟件,用于編碼基于集成成像獲取的圖像,可生成后續(xù)實驗所需各類全息圖。首先,利用3Ds Max軟件建立3D模型,放置虛擬相機陣列匯聚式采集視差圖像。然后,利用開發(fā)的計算全息軟件,生成視差合成圖和合成全息圖,為后續(xù)基于柱透鏡光柵的3D顯示系統(tǒng)的研究提供輔助。最后,該計算全息軟件不僅在3D顯示系統(tǒng)的研究過程中... 

【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DsMax界面

第三章基于集成成像的計算全息圖生成32行自定義路徑保存，有利于實驗結(jié)果的比較和留存。并且為了加深對實驗原理的掌握程度，可以按照需求設(shè)置不同參數(shù)。繪圖區(qū)分為兩部分。左側(cè)用于繪制實驗結(jié)果圖，便于使用者觀察比較；右側(cè)用于同步顯示對應(yīng)光學實驗的光路圖或原理圖，便于使用者更加了解實驗原理。按鍵區(qū)是用于調(diào)出相應(yīng)菜單項的光路圖或者原理圖的子界面，使示意圖更加清晰直觀，便于使用者參考。圖片縮放部分中的放大縮小按鍵可以實現(xiàn)圖形的整體或局部的放大縮小功能。對于重要的實驗參數(shù)，如衍射記錄與再現(xiàn)距離、迭代次數(shù)、焦距、焦距深度、實驗結(jié)果的保存路徑、名稱的自定義等，都能夠根據(jù)要求進行設(shè)定，結(jié)果可視化。3.3.3合成圖像計算軟件在菜單區(qū)集成了視差圖像編碼合成算法和相應(yīng)的迭代傅里葉全息圖算法�？梢栽O(shè)定基元圖像的數(shù)目和像素數(shù)，以及迭代次數(shù)，生成的圖像可按自定義路線進行保存。（1）視差合成圖根據(jù)集成成像原理，分析顯示設(shè)備間的參數(shù)聯(lián)系，通過編碼獲取視差合成圖，顯示界面如圖3.3所示。具體編碼過程在第四章進行了詳細分析。右側(cè)繪圖區(qū)是編碼原理圖，供使用者參考。參數(shù)設(shè)置：只考慮水平方向的信息采集，視差圖像為9幅，每張圖像像素縮放為240×240。圖3.3視差合成圖Fig.3.3Parallaxcompositeimage（2）合成傅里葉全息圖

安徽大學碩士論文33將視差合成圖通過迭代傅里葉變換算法（IterativeFourierTransformAlgorithms,IFTA）得到全息圖，該算法由Gerchberg和Saxton在1971年提出[60]，又叫做GS算法。可通過迭代來約束振幅實現(xiàn)相位恢復(fù)，迭代過程：①已知目標圖像振幅|Ax,y|，利用函數(shù)rand()模擬物體的漫反射，生成隨機相位x,y；②做傅里葉變換運算，從空域變換到頻域，利用函數(shù)fft()實現(xiàn)。得到新的復(fù)振幅函數(shù)|Fx,y|expjx,y；③振幅置1，即|Fx,y|1，同時保持相位信息x,y，復(fù)振幅函數(shù)變成expjx,y；④做傅里葉變換逆向運算，從頻域變換到空域，利用函數(shù)ifft()實現(xiàn)。得到新的復(fù)振幅函數(shù)|Bx,y|expjx,y。當滿足設(shè)置的誤差閾值條件時（|B|和|A|），停止循環(huán)，若不滿足，重復(fù)②-④步驟。⑤停止迭代，利用函數(shù)angle()獲得相位x,y，得到傅里葉計算全息圖。實質(zhì)上就是在空域與頻域之間的變換，在不斷的迭代中逼近真實相位值。在傅里葉全息圖上加載閃耀光柵后，即得到合成全息圖。如圖3.4中，是合成全息圖仿真界面。參數(shù)設(shè)置：用戶選擇視差合成圖陣列，迭代次數(shù)設(shè)為50次。右側(cè)繪圖區(qū)中是迭代傅里葉算法原理圖，供使用者參考。當用3DsMax采集視差圖像時，隨著攝像機陣列的增大，采集圖像的像素數(shù)的增大，計算機渲染圖像所花費的時間也相對較多，進行迭代傅里葉計算時，也需要投入更多的時間。利用一維集成成像原理實現(xiàn)立體顯示，依據(jù)人們的觀看習慣，水平視差可以滿足人們的觀看需求，而且還減輕了計算壓力，節(jié)約了時間成本。圖3.4合成傅里葉全息圖Fig.3.4Integratedfourierhologram

【參考文獻】：
期刊論文
[1]集成成像3D信息獲取技術(shù)[J]. 邢妍,王瓊?cè)A.  紅外與激光工程. 2020(03)
[2]無深度反轉(zhuǎn)的集成成像一次拍攝方法[J]. 李姣姣,鄧歡,李賽,張漢樂,王蕾,陳聰.  中國激光. 2020(01)
[3]基于LED屏裸眼三維集成成像顯示技術(shù)的空間分辨率研究[J]. 李敏,樸燕,鄧莉巾.  激光與光電子學進展. 2020(06)
[4]基于元素圖像拼接的集成成像計算重構(gòu)[J]. 王宇,楊金曉,劉樂,樸燕.  光學學報. 2019(11)
[5]一種基于全息功能屏的集成成像技術(shù)研究[J]. 陳可鳴,幸浩洋.  光散射學報. 2019(02)
[6]三維集成成像技術(shù)的優(yōu)點以及應(yīng)用研究[J]. 張文閣,王俊夫,蔣曉瑜,王藝霏.  中國管理信息化. 2018(07)
[7]基于頻域合成的計算機制半周視彩色彩虹全息[J]. 楊鑫,王輝,李勇,李志光.  中國激光. 2018(03)
[8]基于像素結(jié)構(gòu)空間光調(diào)制器的全息再現(xiàn)像問題研究[J]. 沈川,張成,劉凱峰,韋穗,程鴻,張慶.  光學學報. 2012(03)
[9]正交柱透鏡成像實驗[J]. 張恒,紀影,范志新.  大學物理實驗. 2007(04)
[10]動態(tài)數(shù)字彩虹全息顯示的研究[J]. 王媛媛,王輝,任志君,葉慧.  光子學報. 2006(07)



本文編號：3124925