三维计算全息显示技术的研究

摘要

大视角的全息三维显示是当前显示技术的重要发展趋势。全息三维显示技术以其独有的真实性而成为当前三维显示技术中的研究热点。该技术的研究的有力的推动了三维显示技术的发展,具有重要的研究价值。
　　 本文详细论述了三维显示技术的发展过程,分析了全息显示技术的国内外发展情况。按照使用技术不同,将全息三维显示分为传统光学全息显示和电子全息显示两部分,并分别阐述。为了克服传统光学全息显示技术中存在的问题,论文从计算全息技术出发,结合现有的电子全息显示技术,在计算机中对全息过程进行编码并模拟再现。选择适合后期三维计算全息处理方法--离轴型计算全息方法进行模拟分析。分别对几种离轴型计算全息图的原理进行了分析,制订了算法思路,并利用MATLAB软件进行了计算机模拟,均得到了正确的结果。从光学菲涅尔衍射的原理出发建立了三维空间全息图的计算。选择层析法进行三维编码。利用博奇编码方式对二维平面绘制了全息图,并取得了正确的再现像效果,在此基础上,绘制了不同深度处平面图像的合成全息图,得到了不同位置处三维再现像,验证了层析方法的可行性。
　　 为了满足扩大视角的显示要求,本论文采用了多个角度的层析法三维全息图。以两个角度方向为例,对三维物体分别绘制截面图,不同截面对应不同深度。在每一个方向上分别计算截面图菲涅尔像面的衍射复振幅分布,所有截面叠加后,便可实现合成全息图。对两个方向的全息图分别再现可以观察到不同的截面组图像,经过计算模拟验证了上述方法的正确性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 三维显示技术的来源和定义

1.2 三维显示技术的初级发展

1.2.1 依赖外部眼镜等设备的三维显示

1.2.2 裸眼式三维显示

1.2.3 体三维显示

1.3 全息三维显示的概念及其意义

1.4 本论文的主要工作

第二章 全息显示系统

2.1 全息技术

2.1.1 全息术的发展

2.1.2 全息图的主要分类

2.2 传统光学全息三维显示

2.2.1 合成全息三维显示技术

2.2.2 扫描式全息显示技术

2.2.3 可更新的全息显示技术

2.2.4 多光源式彩色全息显示技术

2.3 光电全息在三维显示中的应用

2.3.1 数字全息显示技术

2.3.2 计算全息显示技术

2.4 本章小结

第三章 三维计算全息

3.1 计算全息背景

3.1.1 计算全息特点

3.1.2 计算全息分类

3.1.3 计算全息理论基础

3.2 修正离轴参考光计算全息图

3.2.1 博奇型计算全息图算法原理

3.2.2 利用MATLAB软件制作博奇全息图

3.2.4 黄氏型计算全息图

3.2.5 李氏型计算全息图

3.2.6 算法中出现的问题及解决办法

3.3 相息图

3.4 三维计算全息的算法

3.4.1 菲涅尔衍射原理

3.4.2 在MATLAB中模拟衍射场

3.4.3 层析法三维计算全息图

3.5 本章小结

第四章 扩大视角的三维显示技术

4.1 成像系统的视场角

4.1.1 视场角的计算

4.1.2 增大视场角的方法

4.2 多视角三维全息图

4.2.1 多视角合成全息显示的原理说明

4.2.2 利用MATLAB制作三维计算全息图

4.2.3 利用相息图对再现像质改善

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢