[发明专利]基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法及其实现装置

说明书

本发明提出一种基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法及其实现装置，其中，方法包括：步骤101，层结构数据模型的渲染；步骤102，子区域模型的构建；步骤103，各子区域全息图的计算；步骤104，全息图衍射重建结果在目标深度处的叠加。根据本发明的基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法，将全息显示系统的空间带宽积扩大了N倍，提高了全息显示的显示质量，同时该方法具有装配简单、易于校准的优点，提高了全息显示系统的实用性。

技术领域

本发明涉及三维显示领域，尤其涉及基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法及其实现装置。

背景技术

随着通讯技术的发展，通讯系统的带宽变得越来越大，延时也越来越低。为了充分利用通讯系统高带宽和低延时的特性，增强信息传递的真实性、全面性和沉浸感，三维信息传递将在某些领域取代二维信息传递。

三维信息传递可以分为采集、传输和显示三个主要部分。其中，三维显示可以决定信息内容的展示效果，是最容易被用户感知到的部分，具有广阔的市场前景。因此，三维显示技术得到了科学界和产业界的广泛关注。当前，双目视觉、光场显示以及全息显示是最为常用的三种三维显示解决方案。其中，全息显示技术可以重建待显示场景的波前信息，提供人眼所能感知的所有深度线索，是一种理想的三维显示解决方案。随着计算机技术的快速发展，计算全息作为全息技术的一个分支，在三维显示领域发挥着越来越重要的作用。在计算全息技术中，全息图由计算机生成，并且加载在空间光调制器上。使用相干光照明空间光调制器，待显示的信息会通过衍射的方式，在目标深度处完成重建。计算全息无需使用复杂的光学装置记录全息图，并且可以生成现实中不存在物体的全息图，具有低成本、易存储、易传播的特点。

在计算全息显示系统中，系统的空间带宽积是一个非常重要的参数。它决定了系统所能呈现的信息量大小，进而决定了系统的显示效果。然而，计算全息显示系统中使用的空间光调制器像素尺寸较大且分辨率较低，导致了显示系统空间带宽积存在不足，单个空间光调制器难以呈现理想的三维显示效果。因此，上述技术存在改进空间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法，根据本发明的基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法，将全息显示系统的空间带宽积扩大了N倍，提高了全息显示的显示质量，同时该方法具有装配简单、易于校准的优点，提高了全息显示系统的实用性。

本发明的第二个目的在于提出基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法的实现装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法，方法包括以下步骤：

步骤101，采用正交投影法，获取由轮廓图像和深度图像构成的三维场景层结构模型；

步骤102，根据绘制的基于层结构的数据模型，提取层结构模型中N个有效区域，并在其周围置零，获得N个子区域模型；

步骤103，对获得的N个子区域模型，采用分层角谱算法，计算获得N个子区域模型所分别对应的计算全息图；

步骤104，对N个子区域模型对应的纯相位型全息图至相应的纯相位型空间光调制器，实现全息重建。

根据本发明的基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法，通过衍射场叠加技术，使用N个空间光调制器，将全息显示系统的空间带宽积扩大了N倍，可以实现全息显示质量的极大提高。

根据本发明实施例的基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法，将全息图所在平面设置为基准平面，此处x＝0，采用正交投影法，计算基于点云的三维场景数据中各点到全息图所在平面的垂直距离。