二值化计算全息图优化算法的研究

摘要

人类生活在一个三维的世界中，传统显示技术只能够提供二维的图像，缺乏立体感，越来越难以满足发展需要。全息显示技术相比于传统显示技术，能提供满足人眼生理观察需求的三维场景深度信息，被认为是最终的显示技术。计算全息把传统光学全息和计算机技术进行结合，其灵活性和重复性等优点受到了科研工作者的重视，已经成为全息领域研究的热点方向。 计算全息图通常设计成二元型以解决光敏材料或输出设备的非线性问题，提高抗干扰能力。二元全息图噪声敏感度低，衍射效率高，在实际中有着广泛的应用。但是全息图二值化过程对其本身实质上是一种破坏，必然会产生再现误差。为了减小再现误差，一些优化的算法被提出。直接二元搜索法是一种最为简单有效的二值化全息图优化算法，可以获得较高质量的二值全息图，但是这种算法忽略了全息图像元之间的联系。本文从全息衍射光栅相位的关联性角度出发，提出一种基于迭代思想的二值化全息图优化算法：随机多元搜索法。全息衍射光栅相位之间通常是相互关联的，常见的优化方法割裂了这种联系。本方法在迭代过程中随机获取多个像点计算并保留了最佳分布，很好地增加了各个点之间的联系，所生成的计算全息图具有较好的再现质量。本文从数值再现和光学再现两个方面证明了随机多元搜索法的有效性，数值再现像RMS、MSE和PSNR值同直接二元搜索法相比都进一步优化，光学再现像结果也表明本方法的再现像质量更高，为二值化全息图的优化方法提供了新的参考。

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