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.     

计算全息三维显示的数据压缩编码技术

全息三维显示能够重建真实场景的光场,提供全部的深度感,成为真三维显示的最佳解决方案之一。计算全息三维显示只需要知道物光波的数学描述,可以灵活地控制波前,显示出虚拟的三维物体。但是,巨大的数据量和计算量阻碍了计算全息三维显示的实用化。文中提出了计算全息三维显示中多个环节的数据压缩编码技术,包括三维物体的稀疏采样、全息三维视频压缩编码的优选和参数优化、全息图分形压缩算法,有效地压缩了数据量,并利用GPU的并行运算能力实现了全息图的快速计算。     

基于单片DMD的无透镜式彩色全息投影技术

通过调整R,G,B三色激光入射DMD的角度来解决彩色全息光电再现时各颜色分量的再现像中心无法重合这个问题。以彩色图的一单色分量为基准,对原始图中的物体进行倍率色差的消除;通过调整三色分量在全息图中的位置以及调节三色激光器入射角度来消除横向位置色差;设计一套基于单片DMD的无透镜式彩色全息投影系统,并通过光电再现实验,得到彩色全息再现图像。所提出的方法不仅再现光路简洁,而且不需要引入时序控制装置,仅需单片DMD就可以直接再现出彩色物体。     

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。     

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。     

部分遮挡三维彩色物体的压缩全息

压缩全息将压缩感知理论与全息显示技术结合在一起,利用压缩感知理论,可以由少量的测量数目精确地从2D全息图中恢复3D对象.本文将压缩全息理论从单波长情形拓展到彩色物体的压缩全息,同时研究每层图像在轴向上有较多遮挡的3D对象的3DTV压缩重建,最后通过数值实验验证了本文方法的有效性,并探究复杂物体的填充比例对重建质量的影响,以及不同层之间的遮挡位置和噪声对重建质量的影响.     

计算机与光学方法相结合的彩色彩虹全息术

提出了计算机制全息与光学全息相结合制作彩色全息图的彩色彩虹伞息术.通过计算机对彩色图像进行自动分色,制作红、绿、蓝3幅丰计算全息图H1,以H1的再现像为对象,用激光制作彩色彩虹全息图H2,用白光再现获得彩色再现像.该方法把汁算机制全息与传统的光学全息相结合,发挥了计算全息与光学全息的优势.在全息图的计算中采用了快速傅里叶变换,加快了计算速度.给出了理论分析和实验结果.     

计算机制一步彩色彩虹全息的研究

针对现有的彩色全息技术中存在的制作过程复杂、色串扰、技术条件要求高等问题,提出了一种计算机制一步彩色彩虹全息技术。该技术将光学一步法彩虹全息技术和多次曝光彩色全息技术相结合,首先根据线全息图理论,确定每个物点的线全息图在整个彩虹全息图中的区域范围,并计算线全息图,然后将每个物点的线全息图相加,直接获得计算机制一步彩虹全息图,大大减少了全息图的计算量。在此基础上,分别计算彩色物体的红、绿、蓝三分色计算全息图,并合成为彩色彩虹全息图,用白光再现获得真彩色全息再现像,大大简化了彩色彩虹全息图的制作过程、降低了技术条件要求,充分发挥了计算全息简单、灵活、方便的优点。给出了理论分析和实验结果。     

全息真三维显示系统

电脑屏显实际上是平面显示,尽管其有“立体”的视感,然而那只是一种具有心理景深的“伪三维”平面显示。真三维显示技术是在三维立体空间对物体成像,具有真正的物理景深。本文研究的是真三维的全息显示系统,分别介绍了五种真三维显示系统,对真三维全息显示中关键技术问题进行了分析和讨论。     

计算全息三维显示的信息量及其简化

全息信息简化是基于波前再现的全息三维显示技术重要的课题。对全息三维显示的信息量与再现像的视差角与视场角的关系进行了分析,指出全息三维显示的巨大信息量是为了提供足够的视差和视场,以达到人眼立体视觉效果。在牺牲垂直视差并保证足够的水平视差角和视场角的条件下,利用光栅对全息图进行取样,计算了光栅取样全息图对信息压缩的极限,分析了简化后全息图再现像的特点和存在的问题,对于信息压缩后的光栅取样全息图的再现进行了设计。     

基于图像噪声分析的计算机生成图像检测算法

计算机生成图像与自然图像在物理生成机理上的差异性导致其在噪声分布上具有明显的区别,据此提出一种基于图像噪声分析的计算机生成图像检测新方法。首先,用小波隐马尔可夫(MMT)模型对图像噪声进行预处理;接着,基于最大似然估计方法估测图像参考模式噪声;最后,在提取图像模式噪声统计距及其与参考模式噪声相关差值基础上,利用支持向量机(SVM)分类器进行鉴别。实验结果显示,较已有的典型算法,该算法具有更好的检测率。     

计算全息法产生涡旋光束的实验

基于计算全息法,通过计算和模拟得到了涡旋光束与平面光束干涉所产生的位错条纹,用胶片记录位错条纹并制作成位错光栅,在自行设计搭建的光路中进行实验获得1~4 阶的涡旋光束。实验结果表明,各阶涡旋光束的空心半径随着阶数的增大而逐渐增大,与理论分析相符合;实验进一步观察到各阶光栅的二级甚至三级衍射光束,当入射光束中心与光栅位错中心重合时,能够产生光强分布对称的涡旋光束,当光束中心和光栅中心不重合时,产生的涡旋光束的光强分布不对称。这为后续以涡旋光束为捕获光束的光镊实验的进一步拓展及应用提供了理论和技术支持。     

计算全息法获取高阶类贝塞尔光束的新设计

基于计算全息法（CGH）以及夫朗禾费衍射近似条件下的衍射理论,设计了获取各阶类贝塞尔空心光束的光栅,通过对光束在径向及其传播方向上的光强分布进行模拟分析,得到光场随着类贝塞尔光束的阶数、传播距离以及径向r的分布规律,得到的空心光束的暗斑尺寸、环状光束宽度和光束半径等表征空心光束特点的参数能更好满足光镊一光钳操作系统要求...     

预混燃烧火焰的光偏折层析三维动态可视化

使用光偏折层析(CT)方法研究了非稳态预混燃烧流 场的参数测量及火焰结构表征。建立了适用于瞬态流场层 析的叠栅光偏折投影条纹图有序阵列采样系统,实现了单光栅副、单CCD、多方向、同时和 同光路条件的动 态采样。构建适用于少数投影光偏折计算层析的混合正则化重建算法。实验测量中,对C 4H10/空气预混燃烧 流场进行6视角动态采样,使用混合正则化算法对燃烧流场进行截面二维温度分布重建,使 用Sobel梯度 算子进行火焰内外区域温度分布的阈值分割。对4个不同时刻共计150 条莫尔条纹进行信息提取并重建出 20个截面的温度分布,使用移动立方体面绘制算法和光线投射体绘制 算法对三维体数据进行 显示,实现了燃烧流场参量分布及火焰结构的三维动态可视化。     

基于改进C-V模型的肾脏CT图像分割方法

生物组织的自动分割是计算机辅助诊断和病变 检测的关键步骤。在腹腔CT图像中,肾脏组织本身的灰度不均匀性使得传统C-T模型无法准 确实现肾脏的分割。为了解决上述问题,本文结合图像全局和 局部统计信息改进了传统的C-V模型。 基于先验知识,提出了描述肾脏组织皮质 特征的数学表达式。选择感兴趣区域,在预处理阶段获得了CT图像中肾脏的大致初始轮廓。 随后,应用C-V模型进行轮廓演化时引入局域信息,提高了C-V模型的局部适应性。实验结 果表明,与现有方法相比,本文的方法的结果更接近于人工分割结果,其肾脏分割结果的Di ce系数平均值为94.0%。     

双随机相位不对称分数傅里叶变换计算全息

提出了双随机相位不对称分数傅里叶变换计算全息.首先用一随机相位函数乘以输入图像信息,然后沿x方向实施α级次的一维分数傅里叶变换,再乘以第2个随机相位函数,最后沿y方向实施β级次的一维分数傅里叶变换.采用迂回位相编码法对变换后的结果编码,绘出计算全息图.为了恢复原图像,需要知道变换级次和随机相位函数.利用这种方法进行图像加密,使加密图像的密钥由原来两重增加到四重,从而提高了系统的保密性能.     

基于相衬CT的肝纤维化血管三维可视化研究

利用相衬CT分别获得了轻度和重度肝纤维化样品的血管三维结构,并对它们的血管内壁纹理参数进行了测量和分析,同时对重度肝纤维化样品中的血栓进行了测量和分析。实验结果表明,相衬CT清楚地展现了不同病变程度的肝纤维化血管三维微观结构,精确地显示了血管内壁和血栓的结构,在肝纤维化疾病辅助诊断中具有应用前景。     

基于27邻域网格的医疗图像三维重建

为实现医疗图像三维重建中的网格简化,提出一种基于27邻域网格建立三角形网格拓扑的新方法。首先利用移动立方体(MC)算法从一组计算机层析(CT)图像序列中提取三维重建体数据,将二维图像转化为由一组三角形面片组成的三维模型网;然后利用27邻域网格算法对此三角形网进行空间扫描,构建出三维模型的网格拓扑;最后利用二次误差测度(QEM)算法对所得三维模型拓扑进行简化,实现医疗图像三维模型动态可视化操作。通过使用Visual C++软件平台和OPENGL库对医疗图像进行三维重建,重建效果表明,本文方法的计算效率要优于传统的循环迭代方法;与传统的建立网格拓扑方法相比,本文方法具有算法简单、速度快、运算复杂度与数据量呈线性增长的优点。