灰度调整与数字全息图像质的关系

如何在有限的灰度级别下输出高质量全息图是人们关注的问题之一.文章从数字全息图 （计算机制全息图）的灰度直方图出发,研究灰度调整对全息图再现像质的影响.首先通过理论推导研究了压缩计算机制全息图中占比例少的灰度,展宽占比例多的灰度后全息图衍射效率的变化,发现处理后的计算机制全息图经灰度压缩的阈值越大,衍射效率越高.然后研究了灰度压缩的阈值对计算机制全息图再现像噪音的影响,发现全息图再现像的噪音随着阈值的增大,先减少再增大.实验表明,通过取合适的阈值对全息图进行灰度调整,可以在保证全息图再现像的信噪比的同时,提高全息图的衍射效率.计算机仿真和全息图光学再现实验证明了理论分析是正确的,为制作高质量的计算机制全息图提供了参考依据.     

纯相位菲涅尔全息图的反馈迭代算法及其硅基液晶显示

研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反馈,得到纯相位菲涅尔计算全息图的反馈迭代算法.其次,对比例反馈系数的选取进行了实验研究,得到其最优经验值范围,然后进行了仿真实验.仿真结果表明,该算法降低了重构误差,提高了全息图重构质量.最后基于新型空间光调制器反射型硅基液晶,建立了全息显示光电实验系统,对该算法进行了验证.     

基于数字微镜器件改进的罗曼编码

全息光刻可通过空间光调制器数字微镜器件（DMD）加载计算全息图构建数字掩膜来实现,罗曼编码是常用的编制计算全息图的方法,它采用透明矩形孔的高度和位置分别编码全息图抽样单元的幅值和相位。通常,DMD再现此类二元全息图需合并多个微镜来表示单个矩形孔,这会大大降低其像素利用率和分辨率。针对这个问题,提出一种改进的罗曼编码,该编码充分利用DMD的二进制脉宽调制特性,采用灰度值编码全息图抽样单元的幅值,将全息图的透过率由二元型转换成灰阶型,从而有效减少单个抽样单元所占用的微镜数。采用MATLAB编程对改进的罗曼编码和博奇编码计算全息图进行模拟再现分析,得到改进的罗曼编码衍射效率约是博奇编码的3倍。以DMD为核心搭建了全息再现实验,得到改进的罗曼编码衍射效率约是博奇编码的2倍。可得出采用改进的罗曼编码可以显著提高衍射效率。     

多平面全息三维显示及其噪声消除研究

基于层析法和Gerchberg-Saxton迭代算法,计算得到了多个平面构成的三维物体的计算全息图,并将该计算全息图加载于空间光调制器上,获得了具备全视差的三维立体显示。基于以上方法,对灰度图像进行显示,获得了较高的像质。构建了由100个平面组成的立方体,获得了立方体的三维图像。另外,在计算全息图时附加了相位平移函数,消除了由空间光调制器的栅格结构引起的多重衍射像噪声,将能量利用效率提高到原来的379%。这样,可获得高衍射效率、高像质且具备全视差的三维全息显示。     

采用层析法对实际三维数据深度图的全息计算

提出利用层析法计算实际三维数据的强度图和深度图生成全息图的方法。根据层析法的原理,把复杂三维数据按照深度图的灰度值分成多层物面信息,并根据深度图把每层物面的深度转换成菲涅尔衍射距离。采用角谱算法分别对每层物面进行菲涅尔衍射计算,得到三维物体的全息图。研究结果显示该方法可以快速、准确地对实际复杂的三维物体进行全息图的记录和再现。     

空间频率对透射式全息图衍射率的影响

为研究干涉条纹空间频率与透射式全息图衍射率的关系,在相同条件下,拍摄以平面波、发散的和会聚的球面波分别作参考光、物光的透射式全息图,通过实验测量其衍射效率,同时计算了干涉条纹的空间频率。然后以会聚的球面波为物光,平面波为参考光,分别改变入射角和球面波会聚点到记录面的距离制作另外4块透射式全息图,并计算了它们的空间频率,测量了其衍射效率。结果表明：在相同条件下制作透射式全息图时,衍射效率只由空间频率决定,与使用何种参考光和物光无关,空间频率仅随参考光和物光的夹角变化而变化。     

结合计算全息与混沌的彩色图像加密方法

针对现有彩色图像光学加密方法存在解密结果失真的问题,提出一种结合混沌运算与菲涅耳衍射全息的彩色图像单通道加密新方法.首次加密操作利用菲涅耳衍射将彩色图像RGB通道分量转换成一幅实值计算全息图;第二次加密操作是利用改造的Logistic混沌系统对计算全息图像素进行置换与扩散.结果 表明,本文方法除传统混沌系统密钥以外,菲涅耳衍射距离、参考光波长和入射角方向余弦作为关键密钥均可以增大密钥空间(约为10249),而且具有较小的密钥体积;解密图像的保真度高且相邻像素相关性、信息熵、像素数改变率和归一化改变强度等评价指标均接近理想值;密文图像的直方图平坦,灰度分布均匀,完全隐藏了原始彩色图像的灰度和色彩信息.     

共轭对称延拓傅里叶计算全息

提出一种计算全息算法,将物光波进行共轭对称延拓,经快速傅里叶变换直接生成实函数,其中包含物光波的幅度和相位信息,可编码得到灰度全息图.利用此全息图可清晰地再现原物光波.通过共轭延拓生成计算全息图的方法与以往基于干涉的计算全息不同之处在于,这里并不需要模拟物光和参考光的干涉,计算效率很高.利用生成的全息图在数字再现和光电再现实验中均获得了良好的效果.理论推导和实验结果都验证了算法的有效性. 关键词： 计算全息 共轭对称 数字再现 光电再现     

记录光强变化对光折变晶体多重存储衍射效率均匀性的影响

光折变晶体多重存储中,为获得均匀的衍射效率,要根据记录晶体的时间常数计算相继写入全息图的曝光时间,而晶体的时间常数是记录光强的幂函数.本文分析了光强变化对衍射效率的影响.结果表明,对曝光时间加以适当修正,可补偿光强变化对衍射效率均匀性的影响.     

基于双步菲涅尔衍射的曲面计算机全息图快速生成方法

曲面计算机全息图可以增加全息显示的视场.然而,繁重的计算量仍然是实时生成曲面计算机全息图的阻碍.提出了一种基于双步菲涅尔衍射的曲面计算机全息图快速生成方法.该方法包括两个步骤:第一步是使用双步菲涅耳衍射生成平面计算机全息图,第二步是根据光衍射传播定律将平面计算机全息图补偿为曲面计算机全息图.数值模拟结果表明,与使用点源...