计算全息生成和再现方法研究

摘要

全息三维显示是最具发展潜力的自由立体显示技术之一,它能在空间再现三维立体像,为人眼提供真实的深度感知。与传统光学全息相比,由现代光学与计算机相结合的计算全息具有易复制、功能灵活、噪声小、适用范围广等优点,已在光学领域尤其是三维立体显示领域发挥了其独特的优势作用。本文主要对计算全息图的生成方法进行了研究。
　　首先,在阐述了计算全息相关理论的基础上,针对二维平面物体计算全息图的生成,从基于衍射理论的全息图计算方法和基于迭代优化算法的全息图计算方法这两种方法出发,分别研究了傅里叶全息图、菲涅尔全息图以及傅里叶迭代算法和菲涅尔迭代算法生成全息图的具体方法,并使用matlab软件,实现了不同类型全息图的生成和再现。其次,通过对菲涅尔衍射公式的分析研究,提出一种通过控制衍射距离来消除彩色全息再现色串扰的装置和方法,并给出了实验验证。
　　最后,针对三维物体计算全息图的生成,对层析法、点源法以及平面波角谱传播法这三种典型的三维物体全息图计算方法的原理和优缺点进行了阐述和分析,在此基础上,重点研究了三维物体的多视点投影全息,详细阐述了用透视投影视图和正交投影视图生成计算全息图的理论及方法。借助于3Dmax、matlab以及实验室内部开发的集成成像仿真软件,实现了多视点投影全息图的计算生成和数值再现,并对再现结果做出分析,提出了改进再现像质量的思路。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展状况

1.3 本文研究内容

第二章 计算全息的基本理论

2.1 计算全息图的生成过程及分类

2.2 计算全息的基本理论

2.3 小结

第三章 二维物体计算全息图的生成及再现

3.1 基于衍射理论的全息图计算方法

3.2 基于控制衍射距离的彩色全息再现色串扰消除方法

3.3 基于迭代优化算法的全息图计算方法

3.4 小结

第四章 三维物体计算全息图生成方法

4.1 生成三维物体计算全息图的典型方法

4.2 多视点投影全息图生成与再现

4.3 本文的实验结果与分析

4.4 小结

第五章 总结

致谢

参考文献

在读期间研究成果