垂直分割视场制作合成动态全息图

从理论上及实验上分析了利用垂直视场分割法制作合成动态全息图的方法。将二步彩虹全息术中的主全息图Ｈ１分成若干全息单元,在各单元中分别记录了物体一系列连续变化状态的二维图像,利用该主全息图制作像面全息图Ｈ２,从而获得合成动态全息图。该方法用银盐干版记录主全息图Ｈ１,节省了大量的曝光时间。     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H₁.然后将H₁作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

数字化合成全息图自动记录系统研究

从合成全息术的编码原理出发,采用了液晶空间光调制器、步进电机控制的可移动狭缝和一维移动平台等设备以及计算机数字多媒体技术、软件编程技术设计出一套数字化合成全息自动记录系统。该系统能够改善传统全息图手工制作效率低、操作不准确产生误差等缺陷,提高了合成具有视差、动感、颜色以及不同景深等特殊效果全息图的自动化水平。实际应用该系统合成了含有40幅照片信息的全息图。     

数字合成彩虹全息图

提出了一种利用现代计算机技术制作全息图的新方法。数字彩虹全息图是计算机技术、数字图像处理技术应用到传统的合成全息图制作技术中的一种全息图。把用数码设备采集到的图像或利用计算机生成的图像作为全息拍摄的“物”,突破了传统全息只能拍摄实物的限制,实现了全息图制作的数字化。实验结果表明了该方法的可行性。同时也讨论了该方法的优越性及在实际应用中的重要意义。     

计算机制半周视彩色彩虹全息体视图

基于模式/模群复用的多模光纤通信系统是目前光通信领域的研究热点。系统中存在多个模式/模群,如何准确识别它们是提升传输系统性能的关键问题之一。提出了一种基于深度学习的多模光纤模式与模群的智能识别模型,通过引入全卷积神经网络(CNN),对噪声影响情况下线偏振模式及其模群进行仿真和实验研究。首先,基于多平面光转换模式复用器件和普通OM2多模光纤,搭建10个模式(LP01、LP11a/b、LP21a/b、LP02、LP12a/b、LP31a/b)及其对应的3个模群的光场信息获取的仿真和实验平台,利用大量数据进行训练和验证。实验结果显示,模式/模群的总体识别率可达到100%。通过将获取的模群光场图片重构为低分辨率图片,研究低密度光电探测器阵列接收条件下,智能识别模型的识别性能。实验结果显示,采取4×4光探测器阵列接收光场信息时,能获得98.3%的识别效率。本研究表明提出的智能识别模型具有良好的光纤模式/模群智能识别能力,其在多模光纤通信系统性能提升与智能光性能监测方面具有一定的应用潜力。     

计算机制半周视彩色彩虹全息体视图

全息体视图(HS)是一种可加速计算的全息图,能够实现单色全息三维(3D)显示,将其与彩色彩虹全息相结合并实现允许多人围观的半周视彩色彩虹全息3D显示具有实际应用价值。在HS计算原理的基础上,设计单元全息图侧视角及视场角等参数,通过频域复用获得包含红色、绿色和蓝色信息的单元全息图的频谱,对频谱进行傅里叶逆变换后取实部得到该单元全息图,所有单元全息图的组合形成完整的半周视彩色彩虹HS。通过并行加速计算的方法实现分辨率为200800 pixel×200800 pixel、尺寸为64 mm×64 mm的高分辨率半周视彩色彩虹HS仅需15.15 min。采用反射照明的方式进行光学再现,实现了允许多人同时观看的清晰的彩色全息3D显示,其有望应用于3D军事地图、3D沙盘等领域。     

复杂三维场景数字全息图隐藏面问题研究

从数字全息图制作原理出发,分析了隐藏面对数字全息图再现像的影响,得出在制作复杂场景数字全息图时必须进行消隐.在此基础上提出了一种消隐方法,通过寻找连接全息面上每一采样点与场景中每一采样点之间的虚拟光线与场景的交点中到全息面距离最短的交点集来消隐.最后给出了这种方法的原理和计算机模拟结果.     

动态全息三维显示研究最新进展

全息三维显示是真三维显示技术, 其原理是利用光学干涉记录和衍射再现将物体或场景的三维信息全部重建出来, 所以观看全息三维图像与观看真实物体或场景的效果一样. 近期全息研究领域有一些突破性的成果被报道, 将推动全息显示的应用不断走向成熟. 本文将重点介绍基于光学材料和空间光调制器为全息图承载载体的动态全息三维显示最新发展状况. 虽然动态全息三维显示研究仍然存在挑战, 但最近研究中已经利用光学材料实现了实时动态全息三维视频显示, 这为未来实现大尺寸、高分辨率、彩色全息真三维视频显示提供了可能.     

Investigation of resolution of the stereoscopic 3D images

Evaluation of 3D images is an important part of 3D display developments. In this paper, we propose an evaluation method which can reflect the characteristics of the stereoscopic 3D images in the depth direction. Perception of the depth planes is verified using a subjective evaluation method. Resolution of the stereoscopic 3D images which represents the distribution of the 3D images in the depth direction quantitatively is calculated and analyzed.     

3D Reconfigurable Vectorial Holography via a Dual-Layer Hybrid Metasurface Device

Metasurface-based vectorial holography manifests itself as an advanced platform for large-capacity information storage, holographic display, and cryptography. However, a convenient and effective reconfigurable vectorial hologram generation mechanism still remains a challenge. Here, a rotation-driven reconfigurable vectorial holography scheme is developed via a dual-layer hybrid metasurface device, in which radiation-type and birefringent metasurfaces are cascaded hybridly. Thus, reconfigurable and highly customizable intensity and polarization response of holograms in the 3D space is achieved. Rotatable radiation-type metasurface (RTM) serves as an incidence-wavefront modulator to excite the non-rotatable birefringent metasurface (BM). The gradient descent optimization inverse design method is introduced to achieve the high-efficiency reconstruction of the Jones vector and Jones matrix distribution on both RTM and BM. On this basis, numerical analysis and experimental verification of 3-D reconfigurable vectorial holography are demonstrated in the microwave region. This scheme implies a new paradigm for 3-D reconfigurable vectorial holography and can lead to advances in high-capacity optical display, switchable meta-devices, and cryptography.     

Improved intensity-optimized dithering technique for 3D shape measurement

The recently proposed optimized dithering techniques are able to improve measurement quality obviously. However, those phase-based optimization methods are sensitive to the amount of defocusing while intensity-based optimization methods cannot reduce the phase error efficiently. This paper presents a novel method, minimizing a proposed objective function named intensity residual error (IRE), as well as a novel framework, optimizing pixels group by group, to construct binary patterns for high-quality 3D shape measurement. Both the simulation and experimental results show that this proposed algorithm can achieve phase quality improvements over other recently optimized dithering techniques with various amounts of defocusing.     

扭转保偏光纤的三维折射率测量

基于数字全息显微层析技术,采用横向干涉系统,旋转被测的扭转保偏光纤,获得光纤180°视角下各个角度的全息图并由CCD记录,通过图像处理与再现算法提取物光波的相位分布信息.利用滤波反投影还原出光纤各个断面的二维折射率分布,并由此构建扭转保偏光纤的三维折射率分布,揭示扭转保偏光纤内部的三维信息.测量结果显示,扭转保偏光纤的应力柱随着光纤同时扭转,但包层、应力柱和纤芯的折射率并不改变.采用边缘检测提取了光纤不同断面应力柱的位置,并计算了扭转保偏光纤的扭转角度.     

基于莫尔拓扑与图像处理的三维形貌术

本文叙述了一种新型三维物体表面测量方法,该方法利用单光栅投射待测物体表面而获取变形光栅像,然后应用图像处理方法,通过微机计算出物体表面各点高度。该方法测试精度高,速度快。文中对其原理进行了详细的叙述。并讨论了该法的测量范围、灵敏度。     

一种改进型视角投影图像彩色计算全息术的三维重构算法

本文提出了一种利用三维景物的二维视角投影图像合成计算全息图,并重构出彩色再现三维影像的方法.该方法基于利用视角投影图像获取景物的三维傅里叶频谱的理论,采用电荷耦合器件记录三维景物在白光照明条件下横、纵两正交方向的一系列视角投影图像,并利用这些视角投影图像合成计算全息图,从而重构出三维再现像.通过采用在频谱面上的容余采样方法,提高了图像频谱信息的利用率,通过实验论证,证明了该方法的可行性.利用该方法使得视角投影图像的记录过程更加简单,节省了采样时间,提高了程序运行速度|能够在利用同等数量的视角投影图像的条件下,提高合成全息图的质量,使得重构的彩色再现三维影像更加清晰.     

二维三维混杂及准三维嵌套复式光子晶体带隙研究

提出了由两套晶格嵌套组成的全新二维/三维混杂及准三维嵌套复式周期光子晶体结构,并通过理论计算获得了带隙位置主要取决于外周期晶格常量,内周期有助于获得超窄禁带的新型带隙特性.这种内外结构周期效应同时发挥带隙调制作用的性质是该类嵌套复式结构所特有.从理论上验证了嵌套结构利用小尺寸周期调制大波长禁带的可行性.     

一种改进型视角投影图像彩色计算全息术的三维重构算法

本文提出了一种利用三维景物的二维视角投影图像合成计算全息图,并重构出彩色再现三维影像的方法.该方法基于利用视角投影图像获取景物的三维傅里叶频谱的理论,采用电荷耦合器件记录三维景物在白光照明条件下横、纵两正交方向的一系列视角投影图像,并利用这些视角投影图像合成计算全息图,从而重构出三维再现像,通过采用在频谱面上的容余采样...     

基于圆结构光照明和LED照明相结合的三维检测技术

针对孔内表面的检测问题,提出了一种新的基于结构光照明和LED照明相结合的三维检测技术。该方法主要包括三个步骤:首先通过圆结构光照明获取孔内表面的截面轮廓图像,并通过图像处理和系统标定得到当前截面上局部区域的深度值;然后通过平面光照明得到孔内表面的平面图像,并在分析成像关系的前提下,在对平面图像进行坐标变换后得到孔内表面的展开图像,结合图像处理算法,提取展开图像的局部区域的平面尺寸信息;最后将圆结构光数据和LED光源数据变换到同一全局坐标系下,得到内表面的三维信息。