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《安徽大学》 2006年
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全息显示的计算原理、方法及系统实现

曹玉茹  
【摘要】:1948年,英国科学家Dennis Gabor发明了全息术并用物理手段在光域中得到了实现。全息术的基本原理是用一个已知的波场(在光全息术中所谓的参考波)来调制、记录、重构(显示)、提取另一个未知波场。全息术的发展为三维显示技术特别是动态全息显示技术提供了新的发展空间。本论文拟借助强有力的数学手段(例如分数傅里叶变换、Wigner分布)为传统的光波场的衍射计算提供了一种统一的描述工具以及若干快速算法并借助先进的空间光调制技术,实现了全息显示系统的设计,构造一种新的成像系统的样机。 经典的物理方法对全息显示的记录介质的分辨率及记录装置的灵敏度要求都非常高;而且由于记录和重现是两个独立的过程,只能显示静止的图像,无法实现动态、实时的显示。计算机技术和微电子技术迅猛发展为全息显示带来了新的希望,高分辨率的空间光调制器以及数字投影装置的发展为全息显示技术的研究提供了新的工具。 传统的计算机产生全息图方法由于在标量衍射的光场描述中没有一个统一的数值计算方法从而计算复杂度高而且重构的3D图像的体积和视场都比较小,离市场化的要求距离远。因此在目前的计算机硬件条件下,算法和显示系统的研究仍有很大的空间。将先进的计算机技术与全息技术结合起来,采用强有力的数学手段对物波函数、对物体的三维数据或对物体的体视图像编码生成计算全息图,再由空间光调制器生成衍射光栅,实现对输入光波的调制,从而实现全息显示是本论文的研究思路。 本论文中研究的将采用计算机技术与全息技术结合起来的方式,即用计算机生成全息图并由空间光调制器构成的重构装置来实现全息显示。主要涉及人类视觉系统参数的分析、3D景物的数字描述及光波衍射标量场的表示、波前重构的建模、采样、编码及显示系统的实现等几个方面的研究。论文完成的主要工作是: 1.研究了分数傅里叶变换与菲涅耳衍射光场的紧密联系,给出了分数傅里叶变换的快速数值算法,为菲涅耳衍射计算找到一个统一的数值计算方法。将分数傅里叶变换应用到计算全息图中得到分数傅里叶变换计算全息图,并用实验验证了分数傅里叶变换相对于传统的傅里叶变换在记录全息数据方面的优越性。 2.利用分数傅里叶变换和wigner分布函数的关系将wigner变换引入到全息
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN27

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郑华东;于瀛洁;程维明;;三维立体显示技术研究新进展[J];光学技术;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郑华东;数字全息三维立体显示关键技术研究[D];上海大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 杨娟;基于达芬奇技术的三维全息图像的数据处理与显示系统研究[D];山东师范大学;2011年
2 李大鹏;计算全息图像数据处理与显示系统设计[D];山东师范大学;2011年
3 万远红;微纳结构数字化三维成像技术的研究[D];苏州大学;2010年
4 韩晓丽;基于达芬奇技术的三维全息显示系统的软件设计[D];山东师范大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 康果果,谢敬辉,齐月静,李闻,刘科;用Matlab软件和LCD实现数字全息图的制作和再现[J];北京理工大学学报;2005年06期
2 杨虎,张艺芳;分数傅里叶变换与菲涅耳衍射的等效性[J];光电子·激光;2001年01期
3 王金城,郭欢庆,郎海涛,马跃;数字合成全息系统[J];光电子·激光;2002年07期
4 刘诚,李良钰,李银柱,程笑天,朱健强,姜锦虎;无直透光和共轭像的数字全息[J];光学学报;2002年04期
5 冯迪,严瑛白,金国藩,谭峭峰;求解分数傅里叶变换衍射积分的一种快速算法[J];光子学报;2003年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩超;王冠凌;凌有铸;瞿成明;;基于罗曼编码全息图的数字水印[J];安徽工程大学学报;2011年03期
2 姚伟;许国良;李大勇;周海贤;;一种二维光码分多址系统编解码的新方法[J];半导体光电;2009年05期
3 荣彰;林舒;黄严;李滔;徐晶;;一种制作具有一定可视角度的傅里叶变换计算全息图的新方法[J];半导体光电;2010年06期
4 朱伟利,张可如,白然,雷贤明;三维动态双视彩虹全息图合成技术[J];北京理工大学学报;2004年04期
5 康果果,谢敬辉,齐月静,李闻,刘科;用Matlab软件和LCD实现数字全息图的制作和再现[J];北京理工大学学报;2005年06期
6 杨皋;计算全息的设计制作与应用[J];包装工程;2001年01期
7 王洪涛;郭霏;李林涛;尹娜;杨坤;刘喆;王文生;;基于CCD、EALCD的数字全息再现研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年01期
8 杨文韬;倪演海;梁一平;杜亮;魏佳菊;伍瑜;;单丝衍射花样精细条纹现象的简化模型研究[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2011年04期
9 黄海;全息光学元件的光线追迹[J];电光与控制;1997年02期
10 曹辉;计算全息应用于平视显示器的技术研究[J];电光与控制;1998年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 冯少彤;韩典荣;;用光信息处理方法对分形图象实现分数傅里叶变换[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
2 张瑾;韩军;;基准波面重建方法研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付申成;键裂解型有机全息存储介质的光电特性研究[D];长春理工大学;2010年
2 陈大庆;光学信息处理技术在鲁棒数字水印中的应用研究[D];苏州大学;2010年
3 宋庆和;数字全息检测及其控制系统研究[D];昆明理工大学;2008年
4 王涛;基于液晶空间光调制器的彩色全息显示研究[D];上海大学;2011年
5 李季平;基于数字图像处理的叶片三维大位移测量研究[D];南京航空航天大学;2009年
6 赵洁;微结构相衬成像的数字全息方法研究[D];北京工业大学;2011年
7 丁凌艳;非球面相位恢复检测技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 刘长海;全息模式波前传感技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 周健;用于车载自主导航激光多普勒测速仪的初步研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 马利红;数字全息显微成像像质优化及系统实现[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何帅;动态渐变灰阶数字掩模技术制作微透镜的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 董衍堂;基于铌酸锂晶体的体全息存储与相关识别研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李纪;菲涅耳全息图计算方法研究[D];昆明理工大学;2010年
4 王占亮;DMD在数字实时全息中的应用[D];昆明理工大学;2009年
5 胡特;数字微镜再现全息像的一种增强方法[D];昆明理工大学;2010年
6 张海庆;计算全息编码技术的研究[D];西安工业大学;2011年
7 林琳;投影光栅法三维人体重构技术研究[D];东华大学;2009年
8 肖峰敏;全息技术应用于微流道内颗粒的三维定位研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 史晓婧;纯相位光学防伪掩膜设计及验证技术研究[D];大连海事大学;2011年
10 王瑞玲;面向二维条形码的数字水印技术研究[D];杭州电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢敬辉,孙萍;全息术的新进展[J];北京理工大学学报;2003年02期
2 杨皋;计算全息的设计制作与应用[J];包装工程;2001年01期
3 丁辉;付梦印;;立体显示技术最新进展[J];电视技术;2006年08期
4 宋磊;方向忠;;达芬奇技术的视频应用分析[J];电视技术;2006年09期
5 王淮生;;数字全息的研究进展[J];上海电力学院学报;2008年01期
6 郑小龙;;达芬奇之旅——TI数字视频巡回研讨会的技术核心[J];电子产品世界;2006年23期
7 崔晶;;达芬奇数字媒体片上系统的架构和Linux启动过程[J];今日电子;2007年02期
8 张泽,王勇,刘玉资,戴涛,张喆;电子全息在自旋电子学及半导体多量子阱材料研究中的应用[J];电子显微学报;2005年04期
9 陈海云;王辉;;用空间光调制器实现全息再现像的实时重构[J];光电工程;2008年03期
10 鲁建业,李琦,董蕴华,高惠德,马祖光;采用混合遗传-模拟退火算法对 DOE 的直接设计[J];光电子·激光;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 柴晓冬;全息成像的研究[D];安徽大学;2003年
2 张晓洁;基于LCD空间光调制器全息显示的若干问题研究[D];浙江大学;2007年
3 郑华东;数字全息三维立体显示关键技术研究[D];上海大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 陈宁;数字全息技术研究[D];暨南大学;2004年
2 陈海云;基于空间光调制器的数字全息实时动态显示技术研究[D];浙江师范大学;2006年
3 叶志龙;基于TMS320DM6446的嵌入式视频系统设计[D];太原理工大学;2007年
4 刘旭;基于DM6446的有线接收高清电视机顶盒的硬件平台设计与实现[D];天津大学;2008年
5 王小康;基于TI-Davinci平台的立体图像显示系统嵌入式软件开发[D];天津大学;2008年
6 邵娟;基于DaVinci平台的视频转码系统的设计与实现[D];山东大学;2010年
7 韩晓丽;基于达芬奇技术的三维全息显示系统的软件设计[D];山东师范大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈亚娟;任晓东;张华;杨熙;;从专利申请看三维显示器件结构的发展现状[J];产业与科技论坛;2011年12期
2 冯茂岩;沈春林;;立体显示技术及其研究现状[J];电视技术;2008年11期
3 汪繁;李学伟;林凯;;3D LED液晶电视设计方案[J];电子产品世界;2011年05期
4 于瀛洁;李雨浪;郑华东;;数字全息光电再现实像与人的交互[J];光电技术应用;2009年06期
5 张健;辛悦;刘伟奇;李桂菊;康玉思;魏忠伦;柳华;;基于微透镜阵列的三维数字成像[J];光学精密工程;2009年07期
6 王涛;于瀛洁;郑华东;;彩色全息光电再现倍率色差的消除[J];光学精密工程;2011年06期
7 马建设;夏飞鹏;苏萍;潘龙法;;数字全息三维显示关键技术与系统综述[J];光学精密工程;2012年05期
8 毕家瑜;张之江;董志华;;多视点立体显示系统建模及分析[J];光学技术;2009年04期
9 岑裕庭;;菲涅耳数字全息成像系统的脉冲响应分析[J];光学技术;2012年01期
10 梁艳明;张培晴;关烨锋;李丽;周建英;;基于空间光调制器的多层图像的构建与可视化[J];光子学报;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 贾大功;张未冬;武立强;张红霞;张以谟;;全息三维显示技术及其发展[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 王涛;基于液晶空间光调制器的彩色全息显示研究[D];上海大学;2011年
2 王念东;集成化虚拟装配理论、方法及其在飞机总体布置中的应用[D];南京航空航天大学;2009年
3 刘长海;全息模式波前传感技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 姚力;自然三维电视系统中立体匹配及视点合成技术研究[D];浙江大学;2012年
5 郎跃东;面向装配的球面虚拟环境系统的建立及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 焦小雪;集成成像三维显示技术中光学记录系统的研究[D];南开大学;2012年
7 余悠;钻石原石计算机辅助设计系统的研究[D];中国地质大学;2013年
8 张雷;无屏投影集成成像三维显示系统的研究[D];南开大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张海庆;计算全息编码技术的研究[D];西安工业大学;2011年
2 杨娟;基于达芬奇技术的三维全息图像的数据处理与显示系统研究[D];山东师范大学;2011年
3 李大鹏;计算全息图像数据处理与显示系统设计[D];山东师范大学;2011年
4 陈亮;桌面增强现实环境下的虚实融合和三维交互技术研究[D];北京邮电大学;2011年
5 李兵;遥操作预测仿真环境构建中多视点视图合成方法研究[D];北京邮电大学;2011年
6 吴迪;基于柱面透镜光栅的自由立体显示与借助激光探针的三维测量技术研究[D];华中师范大学;2011年
7 熊信璇;基于PCI总线的立体显示技术研究[D];华中师范大学;2011年
8 段现银;面向真三维立体显示的图像数据生成技术[D];广东工业大学;2011年
9 王帅;基于运动估计的深度信息生成技术研究[D];安徽工业大学;2011年
10 王海燕;相位恢复算法及应用研究[D];安徽大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 张颖,谢敬辉,朱伟利,刘学泽;计算机辅助合成全息图[J];北京理工大学学报;2003年04期
2 国承山,王伟田;计算全息图的模拟再现[J];光电子·激光;1997年04期
3 姜晶,方志良,林列,刘福来,杨翔鹏,母国光;光学防伪技术[J];光电子·激光;1998年02期
4 华建文,刘立人,李国强;分数傅里叶变换光学实现的基本单元[J];光学学报;1997年08期
5 葛凡,赵道木;分数傅里叶变换和失调光学系统的衍射积分公式[J];光子学报;2001年02期
6 刘树田,孙凯霞,任宏武;分数傅立叶变换的数值模拟算法[J];计算物理;1997年06期
7 张岩,顾本源,杨国桢;光学分数傅里叶变换及其应用[J];物理;1999年08期
8 高泽华,黄献烈,赖虹凯;使用液晶光阀的实时计算机制全息图的产生[J];厦门大学学报(自然科学版);1998年01期
9 黄锡珉;显示技术新进展[J];液晶与显示;2000年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹玉茹;韦穗;;分数傅里叶全息图的算法研究及显示[J];中国图象图形学报;2009年08期
2 曹玉茹;韦穗;;分数傅立叶全息图的算法研究及系统实现[J];计算机工程与应用;2007年20期
3 王辉;金洪震;马利红;王媛媛;;计算全息三维信息获取的研究[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2007年01期
4 ;科视开启3D全息投影的新维度[J];现代电影技术;2009年07期
5 刘艺;全息图的旋转成像[J];激光杂志;1997年05期
6 郭小伟,谢安东,伍冬兰,朱建华;基于丙烯酰胺为单体的红敏光致聚合物衍射效率增强的研究[J];光学学报;2005年09期
7 张晓洁;刘旭;李莎;;无狭缝计算全息图的白光再现[J];中国激光;2006年10期
8 叶慧;王辉;毛和法;王媛媛;楼益民;;光致聚合物全息光栅曝光特性的研究[J];激光技术;2007年02期
9 董会宁,朱建华,邱服民;全色银盐干版记录真彩色反射全息图的新技术研究[J];四川师范大学学报(自然科学版);1999年01期
10 傅怀平,张学国;角度多路合成全息显示技术[J];现代显示;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 王辉;王媛媛;金洪震;马利红;;计算全息三维信息获取的研究[A];浙江省光学学会第九届学术年会暨新型光电技术青年论坛论文集[C];2005年
2 陈宁;;3D动画的立体显示方案[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
3 韩文娟;王金城;刘惠萍;于佳;;波导照明全息术的记录和显示特性分析[A];2005年中国光学学会全息与光学信息处理专业委员会年会暨建会20周年纪念会[C];2005年
4 ;浙江师范大学信息光学研究所[A];浙江省光学学会第九届学术年会暨新型光电技术青年论坛论文集[C];2005年
5 王也;郑琳;;基于ZEMAX软件仿真的体全息图衍射研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 阴文娟;我市数字化防汛决策指挥体系走在全区前列[N];通辽日报;2010年
2 首都师范大学物理系副教授 傅怀平;全息图真好看[N];科技日报;2001年
3 乔泽宇;光学防伪技术带头人[N];金融时报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王涛;基于液晶空间光调制器的彩色全息显示研究[D];上海大学;2011年
2 曹玉茹;全息显示的计算原理、方法及系统实现[D];安徽大学;2006年
3 高洪跃;掺偶氮染料向列液晶薄膜光学非线性及全息存储[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 张晓洁;基于LCD空间光调制器全息显示的若干问题研究[D];浙江大学;2007年
5 柴晓冬;全息成像的研究[D];安徽大学;2003年
6 李红军;衍射光学元件制作及其在CCD相机光学系统中的应用[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张公瑞;基于LCOS的视频全息显示系统[D];安徽大学;2010年
2 李朋;面向全息显示的LCOS盒边缘场效应研究[D];安徽大学;2013年
3 王岳;LCOS彩色全息显示系统研究[D];安徽大学;2013年
4 张未冬;三维计算全息显示技术的研究[D];天津大学;2010年
5 沈川;LCOS视频全息显示实验系统[D];安徽大学;2012年
6 于胜杰;反射式体全息存储与显示技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 楼益民;计算机—光学联合全息集成照相术的研究[D];浙江师范大学;2007年
8 王媛媛;动态计算全息显示的研究[D];浙江师范大学;2006年
9 张子云;基于DMD的全息显示系统的研究[D];安徽大学;2006年
10 李克勋;计算全息方法研究[D];安徽大学;2005年
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