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计算全息与三维显示技术研究

韩冰  
【摘要】:计算全息是现代光学与计算机技术相结合的产物,与传统的光学全息技术不同,计算全息技术不仅可以生成真实物体的全息图也可以生成虚拟物体的全息图,不需要精密的光路设置和激光光源,具有很高的灵活性。计算全息技术在光学加密,干涉测量,三维显示等领域有广泛的应用。 本文从计算全息的基本理论入手,对计算全息的几种编码方法进行了归纳总结。针对罗曼三型、修正离轴参考光、相息图、计算全息干涉图等编码方法,进行了模拟,并对其全息图进行了光学再现,取得了很好的再现效果。 本文对三维物体的计算全息算法进行了研究。详细介绍了平面分层算法的基本原理,通过将三维物体分层,每一层赋予对应的深度值,最后计算得到一张合成全息图,此方法降低了计算复杂度,提高了计算速度。我们应用该方法计算得到一张合成全息图,并通过计算机模拟再现和光学再现都得到了很好的再现结果。为了进一步获得360。视场,我们将平面物体按不同区域分层,每一层赋予对应的深度值,计算经衍射到达全息面的复振幅,与参考光在全息面上的复振幅进行叠加,得到若干张分立的全息图。对这些全息图分别再现,最后将再现像合成,得到360。视场的三维物体。 本文对圆柱彩色计算全息进行了研究。首先介绍了基于Hankel变换的圆柱计算全息算法,该算法将Hankel变换引入到圆柱计算全息的算法中,从而使得FFT可以应用到圆柱计算全息的计算过程中,提高了圆柱计算全息的计算速度。我们采用该算法制作得到了三维物体的圆柱计算全息图,并且得到了很好的再现效果。随后我们将该算法应用到圆柱彩色计算全息的制作中,制作得到了彩色三维物体红、绿、蓝三原色分量的圆柱计算全息图,对全息图分别进行再现,最后将再现像合成,恢复出彩色三维物体。再现效果良好,并且我们可以从360。观察再现物体。


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