雷达综合显示器使用BT819进行电视图像采集的设计方法

提出了运用BT819和FPGA(现场可编程门阵列)技术设计电视图像采集的方法,分析了该设计的优点,并讨论了具体的实现电路.     

基于计算全息的全视差合成全息研究

文中进行了一种新型三维全息图的制作方法研究,该方法基于计算全息原理,与合成全息相结合,实现激光三维全息图的直写打印制作。首先进行了菲涅耳计算全息图的实验,表明计算全息与合成全息结合的可行性与合理性。然后根据合成全息原理与计算全息原理对三维模型进行采样和图像变换处理,再计算出相应的菲涅耳计算全息图,借助数字全息激光打印系统完成三维全息图的拍摄,在激光下进行光学再现,最后对再现结果进行了分析与讨论。     

计算合成全息与全彩色3维显示技术的研究

为了实现彩色真实物体的全彩色3维显示,研究了基于计算合成全息技术的全彩色3维显示技术.通过计算机获取彩色3维物体的坐标、亮度、颜色等信息,用计算机模拟物光波和参考光波,在计算程序中进行参量设置,计算对应于红、绿、蓝三色光波的3幅菲涅耳计算全息图.根据全息物像关系控制3幅菲涅耳计算全息图的位置,用单波长激光同时再现3幅计算全息图,将3幅菲涅耳计算全息图合成为彩色彩虹全息图.在白光下获得3维立体图像,进行了理论分析和实验验证.结果表明,利用计算合成全息技术可以实现彩色真实物体的全彩色3维显示.     

基于LC-SLM的CT图像全息三维重构与实时显示

提出了一种将计算全息技术与液晶空间光调制器相结合的CT图像三维重构与实时显示的方法。用计算全息技术对一系列CT图片进行三维信息融合,并根据CT图片数目的不同,制作了不同的计算全息图,基于CT图片本身是数字化二维图像的特点,采用了快速傅里叶变换算法。用液晶空间光调制器作为全息图显示载体,设计了CT图像三维实时显示系统,利用计算机控制实时输出不同的计算全息图到空间光调制器,通过光学再现获得不断变化的三维再现像,实现CT图像的三维实时显示。     

基于U＿net网络的单幅全息图重建方法研究

全息重建方法是全息成像技术和全息术的一个核心部分。本文提出了一种基于U_net网络的单幅全息图重建方法。首先使用基于马赫-增德尔干涉仪的光路结构全息实验成像系统记录全息图,将得到的全息图作为训练集,然后采用训练集对U_net网络进行训练,在经过训练后得到全息图的数学模型,用该数学模型便可以对全息图进行重建。仿真和实验结果表明,基于U_net网络的单幅全息图重建方法计算速度更快还只需要更少的测量数据,并且仅使用单幅全息图就可以重建图像,且重建图像没有直流项和孪生项的干扰。     

基于FPGA的计算全息算法实现与优化

为了提高计算全息的计算速度,提出了一种基于菲涅尔计算全息算法和FPGA硬件描述语言的计算全息图的快速算法——"循环迭代算法"。先简要介绍计算全息的基本算法,重点介绍采用并行处理方式的速度优化方案。最后在不影响计算全息处理速度的前提下,提出计算全息设计VHDL优化编程方案。实验结果表明用FPGA技术实现分辨率为50×50的全息图是传统MATLAB实现的165倍。     

LC-SLM的光学调制特性及其在全息中的应用

液晶空间光调制器是实时光学信息处理中的重要器件,本文分析了液晶空间光调制器的光学调制特性及其目前在全息领域的主要应用.并根据液晶空间光调制器实时再现计算全息图的原理,提出利用计算全息技术得到单元合成全息图阵列,通过计算机控制向液晶空间光调制器输出合成全息图序列进行实时光电再现进而实现合成全息动感的方法,分析了基本原理和实现方法并给出了相应实验结果.     

基于压缩感知理论的无透镜离轴傅里叶全息编码与重建

高计算复杂度是目前制约全息显示的瓶颈,针对这一难题,提出一种基于压缩感知理论与无透镜傅里叶变换相结合的全息图编码与重现算法。利用计算机生成无透镜离轴傅里叶全息图,再用压缩感知理论对全息图进行压缩采样和恢复,最后对恢复出的全息图进行重构,并再现原始图像。该方法的优点在于只采样全息图的部分有用系数就能很好地恢复出原始图像,从而解决了传感器采样数据过大的问题,降低了计算复杂度。仿真实验表明,20%的压缩采样时,重构出的全息图的相关系数为0.85,而50%时该系数为0.9999。通过搭建的全息再现系统进行实际验证,实验结果表明能够清晰地再现出原始图像,从而证明了该方法的可行性。     

高分辨率多视点动态全息3D显示

提出了一种高分辨率多视点动态全息3D显示方法,观看视点位置变化时,观看者能够看到连续变化的3D效果。在进行全息图计算时,首先根据针孔阵列投影模型,渲染3D动画中每一帧3D模型的光场图像序列;然后从已渲染的多组光场图像序列中抽取对应视角信息的光场图像进行融合,得到融合后的动态光场图像序列;在进行全息图编码时,以动态光场图像序列中的一帧图像作为物光振幅,以来自于针孔的发散球面波的相位作为物光相位,引入平面参考光进行编码,得到一个单元全息图。由于每个单元全息图的计算是相互独立的,因此在计算过程中使用并行加速计算,实现了尺寸为32 mm×32 mm、分辨率为100000 pixel×100000 pixel的高分辨率全息图,其光场图像融合和全息编码的时间仅需27 min。光学再现结果证明了该方法的可行性。所提出的高分辨率多视点动态全息3D显示方法在全息包装和3D广告等领域具有广泛的应用前景。     

计算集成平板周视彩色全息图

提出计算机和光学联合制作平板周视全息的方法,通过计算得到集成菲涅耳环带全息图,利用环带全息图的再现像作为记录目标进行光学全息的拍摄,实现集成平板周视彩色全息图。详细分析了集成平板周视彩色全息原理,通过实验进行了验证。该方法增强了体视全息显示的灵活性,提高了平板周视彩色全息图的计算速度。     

基于高速局域网的计算机制全息并行计算算法及实现

针对计算机制全息用于三维显示实用化的一个关键问题——计算速度问题，在深入分析了计算机制全息的特点基础上，提出并实现了在高速局域网中采用多台微机组成机群进行并进行计算的算法。文中还对算法的并行性、容错性及效率进行了讨论。     

混合型计算全息图检测低反射率非球面(特邀)

计算全息图被广泛应用于高精度离轴非球面面形检测,为提升低反射率材料检测过程中的条纹对比度,提出了一种混合型计算全息图,对准区域使用反射型全息图,基于衍射效率模型给出了最佳对比度对应的膜层反射率,主区域使用位相型全息图实现衍射效率的提升,从而提升检测区域的条纹对比度。通过多步半导体工艺实现混合全息图的加工,并对某微晶材料离轴非球面进行检测,实验结果表明:该混合型计算全息图可以获得清晰的条纹对比度,最终检测精度优于0.02λ （λ=632.8 nm）,该混合型计算全息图可广泛应用于低反射率非球面检测。     

计算全息快速获得不同形式再现像的研究

为了提高计算全息的运算效率,提出了一种新的计算全息快速获得不同形式再现像的算法,此算法只需对实验物体的傅里叶频谱进行一系列坐标变换,便能够实现对再现像的上下翻转、旋转、切变等操作,从而大大简少了计算量,并进行了实验验证.结果表明,这种新的算法是切实可行的.     

小口径深度凸非球面的高精度面形检测

凸非球面反射镜在反射式光学系统中的应用非常广泛,但其面形高精度检测一直是光学制造领域的难题。为了实现小口径、深度凸非球面的面形高精度检测,提出了一种基于计算全息图（Computer Generated Hologram,CGH）的零位干涉检测技术。首先,详细阐述了该技术的检测原理和方法,给出了计算全息中补偿测试全息和对准标记全息设计过程中的技术要点;然后结合工程应用,针对口径15 mm、顶点曲率半径11.721 mm、非球面度达到72 μm的深度凸非球面,设计并制造了相应的CGH补偿元件,完成了相应零位干涉检测系统的搭建和检测实验;最后,与Luphoscan的检测结果交叉对比,验证了该检测方法的准确性。该技术为小口径凸非球面的高精度检测提供了一种有效的方法,具有显著的工程应用价值。     

基于共形对应的球面图像的计算全息图

研究了基于共形对应的球面图像的计算全息图(CGH)的生成和重现.通常,当用平面波照射全息图时,所重现的图像一般显示在平面上.共形对应在计算机图形学中被广泛应用,它可以将平面图像和任意曲面对应.相对于简单的坐标变换,共形对应关系具有很多优点,如它可以保持变换前后图像之间的几何形状不变性等.将共形对应引入计算机全息图的生成过程中,利用平面与球面的共形对应关系,生成显示于球面的二维图像的计算全息图,并由所生成全息图得到原始图像,从而实现整个全息记录和重现过程的计算机模拟.二维图像重现于球面实际上了产生三维显示,因此上述方法在从计算全息图重现三维图像方面起到重要的作用.     

面向层结构的角谱传播计算全息算法(特邀)

为了提高计算全息图的生成速度和再现像的重建质量,文中基于角谱传播的精确衍射计算过程,提出了一种面向层结构的角谱传播计算全息算法。该算法将三维场景分层,并将每层场景通过角谱衍射运算得到子全息图。通过子全息图在干涉面的叠加,最终生成整个三维场景的全息图。由于角谱运算没有旁轴近似,因此对于不同类型的三维数据,利用该算法计算得到的全息图均可重建得到精确的再现像。此外,该算法的计算复杂度不取决于三维场景的复杂度,只取决于分层层数,因此运算速度较传统点元法可提高两三个数量级。该算法为三维场景的动态显示提供了一种有效的解决方案。     

Efficient coding of experimental holograms using speckle denoising

Lossy compression for Experimental Holograms (EH) and Computer-Generated Holograms (CGH) using standardized coding solutions is a highly efficient process provided that these solutions can be applied to the object plane. This compression efficiency reveals to be more relevant in CGH. Speckle noise mainly affects reconstructed EH, and to less extent reconstructed CGH. In the current work, the reduction of speckle noise of EH is proposed to improve the coding efficiency of the hologram compression scheme. The compression scheme defines a base layer where a 2D version of the object is coded with an image codec standard. When speckle noise reduction is performed before any compression, efficient compression is obtained for both CGH and EH. Since speckle noise reduction is performed only on amplitude data, without affecting the phase information of the reconstructed hologram, it is still possible to render 3D features such as depth map, multi-view or to recover holographic interference patterns for further 3D visualization.     

球面计算全息图占空比的计算

针对检测实验获得最佳对比度干涉条纹,通过理论计算给出了条纹对比度与球面计算全息图(CGH)占空比的函数关系。以Cr-玻璃的球面CGH检测大口径凸面镜为例,计算了对比度最大时球面CGH的占空比,用激光直写技术制作了占空比为0．2的球面CGH。实验结果分析表明,干涉条纹的对比度与理论计算相符。