数字再现三维物体菲涅耳计算全息的研究

提出了一种用计算机产生和再现三维物体离轴菲涅尔（Fresnel)全息图的数字方法。采用Born近似法则建立了理想三维的物体模型；利用博奇（Burch)编码方法制作了此三维物体的计算全息图。通过卷积和快速傅立叶变换（FFT）的方法计算衍射积分，以数字聚焦的方法进行再现，通过改变再现距离，获得了三维物体各截面的再现像。直接利用数字滤波技术消除了虚像和零级像，得到了清晰的实像，给出了此三维物体的计算全息图及其不同截面的数字再现结果。     

基于多次滤波技术的单次曝光三维物体数字全息

为了改善数字全息重构像质量以达到可实际利用的目的,首先采用以马赫-曾德尔干涉仪为基础的三维物体全息实验光路,运用单次曝光的方法,记录了真实三维物体的数字全息图。由于对该全息图直接计算得到的重构像,受零级衍射光斑和散斑噪声的影响较大,使得重构像质量难以令人满意。为此采用了一套独特的多重滤波数字图像处理方法,即综合运用小波分析与收缩加权平均滤波对实验获得的数字全息图及其数字重构像进行滤波处理,成功地消除了数字重构像中的零级衍射光斑、减小了散斑噪声的影响,得到逼真的三维物体重构像。实验结果表明,该方法简便、实用,可显著提高三维物体重构像的质量。由于采用单次曝光,无需记录多幅图像,此方法便于在实时图像分析处理等领域中应用。     

3D全息显示的城市光子地图系统设计

针对现有电子地图不能同时多视角、直观、真实地显示三维地形地貌信息,难以满足高速发展的数字化、信息化城市的建设和管理需求的问题,研究了一种运用全息显示技术的3D城市光子地图系统设计,提出了一种采用逆向衍射纯相位计算全息算法。首先运用SfM(Structure from Motion)理论获取3D地形点云数据,然后从衍射结果出发,将重构的3D地形信息作为衍射目标图像,逆向求取需要的衍射条纹;再通过分配衍射单元的查表算法转化为全息干涉条纹,写入银盐干板记录材料,在白光照射下再现为真三维光子地图。3D全息图在自行搭建的实验平台得到了显示,并借助外协设备将校园局部全息图打印在银盐板上。实验结果表明,系统设计方案可行,算法的运算效率和准确度较高,全息图的显示效果体现出了光子地图的基本属性。     

基于粒子群算法分析随机相位对全息图的质量影响

因为相息图具有很好的衍射效率,所以经常被用 在计算全息中。在计算相息图时,随机相位被加入 到物体对象中从而扩散全息图中的物体光,但随机相位的添加会造成重建图像中产生相当大 的散斑噪声。 为了改善这一问题,本文首先针对随机相位的范围进行分析,研究了初始的随机相位对全息 图成像质量的 影响,再通过粒子群算法寻找最优的随机相位范围。在计算全息图时会存在部分信息的丢失 ,所以对全息 图进行迭代运算能弥补全息图间的差异。故在本文还将结合改进的迭代傅里叶变换算法来有 效的改善重建 图像的质量,即提出了一种基于粒子群算法分析有限随机相位对全息图质量影响的方法。通 过对以上过程 进行数值模拟和光学实验,最后的实验结果表明,通过寻找最优的随机相位范围以及改进的 迭代傅里叶变 换算法能够改善重建图像的散斑噪声得到高质量的重建像。     

基于任意偏振态的数字全息散斑去噪

数字离轴全息图重建的物体图像会有明显的散斑噪声,本文利用降低相干度的方法来实现散斑去噪。具体方法是通过任意偏振态的物光和线偏振态参考光实现干涉记录,通过这些光场进行平均处理可以有效减少数字全息中产生的散斑噪声。通过控制三个波片的旋转实现任意偏振态,得到多种偏振态下的全息图,多偏振态下重建物体图像的散斑对比度各有不同,对各个重建图像进行对比分析得到最优结果。之后再将各偏振态下的全息图叠加进行重建,重建图像中的散斑噪声得到很好的抑制且比单偏振态下效果更好。从实验结果的分析中能看到这种方法对抑制散斑噪声的有效性。     

分数傅里叶变换计算全息图

提出了分数傅里叶变换计算全息图 (FRTCGH)。采用分数傅里叶变换的快速算法和罗曼Ⅲ型迂回位相编码方法设计并制作了一个物体不同分数阶的分数傅里叶变换计算全息图 ,用罗曼Ⅰ型分数傅里叶变换光学系统再现原物体 ,得到了物体清晰的像。分析了FRTCGH和再现图像随分数阶变化的规律 ,讨论了分数傅里叶变换计算全息图与菲涅耳计算全息图之间的关系。     

数字全息再现像的激光散斑消除的研究

由于数字全息图受到激光散斑影响,使得其再现像产生较为严重的噪音。通过详细分析激光散斑形成的原因,并提出了用同一物体的多幅全息图的强度再现像叠加来减小激光散斑的干扰。具体分析了该方法的原理：在记录全息的物体照明光路中加入一散射体,在散射体的M个不同位置记录M张同一物体的全息图,然后将M幅数字全息的再现像叠加,激光散斑噪音下降为M~(-1/2)。最后给出了实验结果。     

反射式离轴数字全息再现像中的噪声抑制

为了抑制反射式离轴数字全息再现像中的零级像和散斑噪声对再现像的影响,利用高斯核函数在空域对数字全息图进行低通滤波,再用原数字全息图减去滤波后的低频信息来抑制零级像,采用非局部均值滤波来抑制散斑噪声。实验结果表明空域高斯核函数处理法能有效地抑制零级像,非局部均值滤波可以抑制散斑噪声但对部分细节的保持能力不强,改进后的非局部均值滤波在抑制散斑噪声的同时能很好地保护细节信息,提高了离轴数字全息再现像的质量。     

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。     

基于相位重构的计算全息再现光场中噪声的消除方法

由于量化噪声、胶片中有大量微小颗粒等原因,用CGH再现的光场中往往有散斑噪声。为了消除散斑噪声,文章提出了一种新的处理思路和方法:不是刻意去获得低噪声的再现光场,而是用数字全息技术重构再现光场(包括散斑噪声)的振幅和相位,继而从再现光场中消除散斑噪声,得到高质量的再现光场。实验结果表明,即使在散斑噪声很大的情况下用该方法得到的光场依然是令人满意的。     

计算全息三维实时显示的研究进展

计算全息三维实时显示是目前国际光学领域的研究热点之一。综述了计算全息三维显示技术研究的现状。从计算全息三维显示的原理出发,简介了全息图计算的复杂度、再现像尺寸与视场角等参数的关系以及影响再现图像质量的主要因素。分析了各种获得高质量、大图像和宽视场角的全息三维实时显示技术方案,指出了其中存在的关键问题,并对全息三维实时显示的未来进行了展望。     

结合相干斑抑制的小波域SAR图像网格编码量化

本文结合SAR图像相干斑的抑制,研究了一种在小波域对带噪SAR图像做网格编码量化的新方法。首先将SAR图像在小波域内实施软阀值去噪声,然后根据SAR图像在小波域中各子带系数固有的树结构关系对其进行零树分类,对分类后的重要性小波系数进行网格编码量化,利用卷积编码和信号空间扩展来增大量化信号间的欧氏距离,并用维特比算法寻找最优量化序列。该方法综合了小波相干斑抑制、零树编码、网格编码量化技术,不仅利用了信号小波变换域的空间相关性,而且也较好地利用了信号间的时间相关性。在压缩的同时进行了相干斑抑制,在SAR图像的压缩中取得了很好的效果。     

无狭缝计算全息图的白光再现

利用彩虹全息是实现白光全息的常用方法,由于记录过程中引入狭缝使得再现像的视场非常狭小,且只有水平视差。在计算全息中模拟无狭缝记录,通过博奇编码获得菲涅耳全息图,以视频信号输入液晶板(LCD)显示,在白色发光二极管(LED)照明下获得同时具有水平和垂直视差的彩色全息再现像,大小为15 mm×15 mm。调整物面采样间距和滤波小孔孔径以减小色模糊、提高再现光的空间相干性,获得的白光再现像与彩虹全息图的再现像相比,前者虽然牺牲了一定的像质,但垂直视场角远大于后者,且整个系统简单紧凑、操作方便,再现像视场范围大,利于观察和接收,另外宽光谱光源和空间光调制器的使用为实现实时三维彩色全息打下了基础。     

计算全息干涉实现防伪和信息的加密存储

提出一种位相编码计算全息干涉防伪术。这种方法用迂回位相法对光波进行位相编码,然后用这个编码的光波和另一由计算全息产生的参考光波干涉,从干涉图样中可以读出所记录的信息,没有参考计算全息图则无法读出记录的信息。这种计算防伪全息图的特点是设计灵活、使用方便、可由白光再现。具有很强的防伪力度。     

在计算全息中实现双通道多形式的再现像

在计算全息中 ,对物的频谱加入二次位相因子以后 ,其再现像具有双通道自成像的特性 ,可以方便地演示两个物或同一物的像的变化 ,文中给出了相应的原理和实验结果。     

四通道多形式再现像计算全息

描述了一种新型的计算全息。通过对物谱加上正负二次位相因子，可以1次对4个不同的物编码，实现了四通道全息图，并且再现时可以省去成像透镜，如对其进行坐标变换，可以获得再现像的旋转、切变和翻转等，再现同一物的4种变化或4种不同物的变化。对4个英文字母进行编码，使它们分别成像在4个不同方向上，不同形式的编码，可获得不同形式的再现象，且图像清晰，信噪比较高，表明了这种编码方式的切实可行。     

SAR image data compression using a tree-structured wavelettransform

SAR image compression is very important in reducing the costs of data storage and transmission in relatively slow channels. The authors propose a compression scheme driven by texture analysis, homogeneity mapping and speckle noise reduction within the wavelet framework. The image compressibility and interpretability are improved by incorporating speckle reduction into the compression scheme. The authors begin with the classical set partitioning in hierarchical trees (SPIHT) wavelet compression scheme, and modify it to control the amount of speckle reduction, applying different encoding schemes to homogeneous and nonhomogeneous areas of the scene. The results compare favorably with the conventional SPIHT wavelet and the JPEG compression methods     

全息文件存贮技术

本文报道了一种新的非漂白相位型银全息图和将它应用在文字、图象存贮方面,包括高密度全息资料的记录、复制和显印.在直径为1毫米的物光斑面积内可记录16开资料1～2页.再现象质量清晰,无散斑噪音;全息图的复制质量与母板相当,并具有永久寿命.所摄制的这种新的非漂白相位型银介质全息光栅的一级衍射效率可达20%.     

3D scanning-based compression technique for digital hologram video

In this paper, we proposed an efficient coding method for digital hologram video using a three-dimensional (3D) scanning method and two-dimensional (2D) video compression technique. It consists of separation of the captured 3D image into R, G, and B color space components, localization by segmenting the fringe pattern in to M×N [pixel²], frequency-transform by 2D discrete cosine transform (2D DCT), 3D-scanning the segments to form a video sequence, classification of coefficients, and hybrid video coding with H.264/AVC, differential pulse code modulation (DPCM), and lossless coding method. The experimental results with this method showed that the proposed method has compression ratios of 8–16 times higher than the previous researches. Thus, we expect it to contribute to reduce the amount of digital hologram data for communication or storage.     

Segmentation-based compression scheme for 3D animated models

This paper presents an efficient compression algorithm for animated three-dimensional (3D) meshes. First, a segmentation approach is applied to achieve the motion estimation. The main idea is to exploit the temporal coherence of the geometry component by using the heat diffusion properties. The motion of the resulting regions is accurately described by 3D affine transforms. These transforms are computed at the first frame to match the subsequent ones. Second, in order to achieve a good compression performance, an efficient rate control mechanism is proposed to quantize the temporal prediction errors. At this stage, a rate-distortion model is used for quantizing the residual information. Comparative coding tests, for irregular 3D mesh sequences, were conducted to evaluate the coding efficiency of the proposed compression scheme. Simulation results show very promising performances.