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用于3D显示的计算全息研究

谢振威  
【摘要】:近几年来,用于三维立体显示技术的研究越来越热。由于光学全息术在记录三维信息方面有很大优势,而计算全息术又没有光学全息那样对环境条件的严苛要求,因此设法用计算全息术来制作三维物体的计算全息图成为一个比较热门的研究课题。 本文回顾了计算全息技术的发展历史,介绍了国内外计算全息技术和三维立体显示技术的研究状况。叙述了光波的基础衍射理论以及两个比较重要的近似式,菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射,其中对计算全息中应用比较多的菲涅尔衍射作重点介绍。分析了光学全息的理论,对光波的波前记录和重现的过程进行了理论推导。接着介绍了计算全息中极其重要的抽样定理和空间带宽积这两个物理概念。又从迂回相位效应出发引出了计算全息的重要编码方法——罗曼III型迂回相位编码。详细介绍了用迂回相位编码制作二元傅里叶计算全息图和二元菲涅尔计算全息图的方法。并讨论了利用降低动态范围、模式溢出校正、多幅合一的方法来提高计算全息图的质量。考虑用散点法制作三维物体的计算全息图,接下来分别对多视角投影法和层析法进行理论分析。同时还介绍了多视角投影法再现3D图像的装置。 本文对计算全息图做了模拟实验,制作了平面图像的二元傅里叶变换计算全息图,用计算机进行了模拟重现,又对计算全息图进行了优化滤波,得到了优化后的模拟重现结果。用层析法制作了具有深度的简单三维物体的计算全息图,并进行了模拟再现。之后用3D Max制作了三维的茶壶模型,再用多视角投影法制作了计算全息图,得到了不同角度的模拟再现像。比较了三维物体计算全息图的各种不同制作方法的优缺点。对其实用性和发展前景进行了分析。


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