彩色計(jì)算彩虹全息實(shí)用技術(shù)的研究.pdf

1、計(jì)算全息顯示技術(shù)是基于波前再現(xiàn)的真三維顯示技術(shù)，它是信息時(shí)代光學(xué)全息發(fā)展的必然。像光學(xué)全息顯示一樣，計(jì)算全息顯示效果可與人眼三維視覺特性完全匹配。計(jì)算全息不僅可以全面地編碼實(shí)際光波的振幅和相位，而且能綜合出世間不存在的物體波前，因而具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和極大的靈活性，被認(rèn)為是最有潛力的三維顯示技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)性能、高分辨率圖像顯示器件、可擦寫大面積高分辨率記錄材料以及微納米制造等一系列技術(shù)的快速發(fā)展，基于計(jì)算全息的三維顯示技術(shù)應(yīng)用研究已成為目

2、前三維顯示研究重要方向之一。本論文基于文獻(xiàn)調(diào)研和研究實(shí)踐，針對(duì)目前制約計(jì)算全息顯示技術(shù)進(jìn)步的幾個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)證實(shí)，開展彩色計(jì)算全息實(shí)用技術(shù)的研究。
　　至今為止，彩色計(jì)算全息顏色匹配都默認(rèn)按照彩色數(shù)字圖像的顏色匹配方法進(jìn)行匹配。從理論上來(lái)講這種顏色匹配方法是不嚴(yán)格的，而且在實(shí)踐中也表明采用這種顏色匹配方法時(shí)，全息再現(xiàn)像與計(jì)算全息彩色目標(biāo)之間存在較大的顏色差異。盡管如此，由于人眼顏色視覺的恒常性，在某些對(duì)顏色質(zhì)量

3、要求不高的場(chǎng)合仍然可以被勉強(qiáng)接受。事實(shí)上，彩色計(jì)算全息作為一項(xiàng)實(shí)用的彩色再現(xiàn)技術(shù)，必須要對(duì)其建立一套有嚴(yán)格理論依據(jù)的顏色傳遞及匹配方法，本論文從色度學(xué)顏色匹配和傳遞原理出發(fā)，對(duì)彩色計(jì)算全息技術(shù)的整個(gè)顏色傳遞過(guò)程進(jìn)行了較為全面的剖析，給出了計(jì)算機(jī)顯示色系下彩色全息目標(biāo)的顏色量與最終彩色全息圖編碼時(shí)，三原色物光波振幅之間的關(guān)系。最后采用計(jì)算彩色菲涅耳全息和計(jì)算彩色彩虹全息，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的計(jì)算全息彩色顯示。
　　根據(jù)彩色全息圖光柵結(jié)構(gòu)與

4、三原色波長(zhǎng)之間的關(guān)系，提出了單波長(zhǎng)彩色計(jì)算全息術(shù)，僅僅采用單一計(jì)算波長(zhǎng)即可將彩色物體三維信息編碼到全息圖中。在此基礎(chǔ)上結(jié)合二步法光學(xué)全息術(shù)基本原理，設(shè)計(jì)了基于波前再現(xiàn)的彩色計(jì)算彩虹全息術(shù)算法模型，實(shí)現(xiàn)了單波長(zhǎng)計(jì)算的實(shí)際彩色物體和虛擬彩色物體彩虹全息彩色三維顯示。
　　針對(duì)彩色彩虹全息顯示的特點(diǎn)，論文詳細(xì)分析了彩色計(jì)算彩虹全息術(shù)的顏色復(fù)現(xiàn)機(jī)理，給出了其顏色復(fù)現(xiàn)三原色的計(jì)算方法，討論了彩色計(jì)算彩虹全息術(shù)顏色復(fù)現(xiàn)質(zhì)量與計(jì)算參量的關(guān)系，通

5、過(guò)彩色顯示常用顏色樣品為全息圖計(jì)算物體，計(jì)算其彩色彩虹全息圖，并通過(guò)自行研制的高分辨率計(jì)算全息圖直寫系統(tǒng)輸出成為可實(shí)際光學(xué)再現(xiàn)的彩虹全息圖，并通過(guò)實(shí)際測(cè)量，對(duì)彩色全息像的顏色復(fù)現(xiàn)質(zhì)量進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。為高保真度顏色復(fù)現(xiàn)質(zhì)量彩色彩虹全息圖的制作提供技術(shù)依據(jù)。
　　全息再現(xiàn)像的視場(chǎng)是影響三維顯示效果的一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)指標(biāo)，就目前計(jì)算機(jī)性能而言，大視場(chǎng)的全息圖計(jì)算并不是難題，在實(shí)踐中遇到的最大困難是如何將大視場(chǎng)的計(jì)算全息圖低成本快速地輸

6、出成為可進(jìn)行實(shí)際光學(xué)再現(xiàn)的全息圖。我們充分利用計(jì)算全息和光學(xué)全息各自的優(yōu)勢(shì)，提出了基于計(jì)算機(jī)和光學(xué)結(jié)合的大視場(chǎng)全息顯示技術(shù)，利用適當(dāng)幅面的計(jì)算全息圖結(jié)合光學(xué)全息制作得到了幅面比計(jì)算全息圖大得多的彩色彩虹全息圖。論文首先分析了計(jì)算全息信息量與三維顯示的關(guān)系，給出了基于計(jì)算機(jī)和光學(xué)聯(lián)合的彩色彩虹全息顯示基本理論，在此基礎(chǔ)上提出了計(jì)算機(jī)制等效彩色全息圖算法，將大視場(chǎng)的物體信息編碼到一張幅面較小的計(jì)算全息圖中，通過(guò)高分辨率計(jì)算全息圖直寫系統(tǒng)輸出