[发明专利]一种基于LED全息显示的失焦现象优化方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种基于LED全息显示的失焦现象优化方法及系统。该方法包括：获取LED参考光源，将所述LED参考光源输入参考光预色散系统，得到预色散参考光；获取目标物体的预设图像集合，进行二维波长分布修正的衍射，生成校正后的计算全息图；将所述校正后的计算全息图和所述预色散参考光输入至空间光调制器，得到目标物体的再现像。本发明实施例通过参考光预色散系统，减小了光源谱宽造成的“色模糊”现象，并通过改进生成计算全息图的算法，对光路变化造成的成像面倾斜进行了校正，减小了成像结果的失焦，使成像质量获得显著提升。

技术领域

本发明涉及光电全息技术领域，尤其涉及一种基于LED全息显示的失焦现象优化方法及系统。

背景技术

在传统全息技术中，需要进行干涉照相，使用全息干板记录干涉条纹，再通过参考光照射全息干板得到再现像，实时性和重复性都比较差，应用场景十分受限。1980年后，随着计算机技术的进步和空间光调制器的出现，计算全息技术得到了快速发展，可以将计算机编码后的计算全息图输入到空间光调制器上，并通过参考光照射空间光调制器，得到目标物体的再现像。计算全息术通过数值计算得到计算全息图，避免了对光源相干性要求极高的干涉照相过程；而对计算全息图进行光学再现时，对参考光的相干性要求较低，使用LED进行计算全息实验是可行的。

LED与激光相比，有如下的优势：(1)无散斑噪声，成像结果观感更好；(2)LED是一种弱相干光源，本身具有一定的相干性，足以用于进行计算全息实验；(3)亮度较低，对人眼更友好。然而，LED相干性比激光较差，这在一定程度上会影响成像质量，表现为成像结果失焦，再现像锐度下降，人眼失去深度判据，再现像的立体感严重下降。

出现失焦的现象在理论上有两方面的原因，即“线模糊”和“色模糊”。通过在光源后放置孔径光阑，可以减小“线模糊”的影响，由于孔径光阑距离光源极近，并不会造成太大的光能损失。同时，使用4F滤波系统，可以减小“色模糊”的影响，这一操作实际上是通过滤波消除了大量不同波长的分量，减小了整个参考光的光谱宽度，提高参考光的时间相干性，但同时也造成了大量的光能损失，导致再现像的亮度过低，人眼难以直接观看。

发明内容

本发明实施例提供一种基于LED全息显示的失焦现象优化方法及系统，用以解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基于LED全息显示的失焦现象优化方法，包括：

获取LED参考光源，将所述LED参考光源输入参考光预色散系统，得到预色散参考光；

获取目标物体的预设图像集合，进行二维波长分布修正的衍射，生成校正后的计算全息图；

将所述校正后的计算全息图和所述预色散参考光输入至空间光调制器，得到目标物体的再现像。

进一步地，所述获取目标物体的预设图像集合，进行二维波长分布修正的衍射，生成校正后的计算全息图，具体包括：

获取所述目标物体的灰度图像和深度图像；

计算所述空间光调制器前表面的波长二维分布函数；

基于所述灰度图像、所述深度图像和所述波长二维分布函数得到所述校正后的计算全息图。

进一步地，所述获取所述目标物体的灰度图像和深度图像，具体包括：

根据观察者和所述目标物体的相对位置获得所述灰度图像和所述深度图像，将所述灰度图像和所述深度图像分别记为A(x,y)和d(x,y)。

进一步地，所述计算所述空间光调制器表面的波长二维分布函数，具体包括：