Computer-generated holograms for 3D display（ Invited Paper）

We have been studying various types of computer-generated holograms for three-dimensional （3D） displays both for a real-time holographic video display and a hard copy, or a printed hologram. For the hard copy output, we have developed a direct fringe printer, which is achieved to print over 100 gigapixels computer-generated hologram with 0.44μm pitch. In this paper, we introduce our recent progresses on the rainbow hologram, the cylindrical holograms, and the disk hologram for 3D display.     

Computational approaches for fast generation of digital 3D video holograms （Invited Paper）

Several approaches for fast generation of digital holograms of a three-dimensional （3D） object have been discussed. Among them, the novel look-up table （N-LUT） method is analyzed to dramatically reduce the number of pre-calculated fringe patterns required for computation of digital holograms of a 3D object by employing a new concept of principal fringe patterns, so that problems of computational complexity and huge memory size of the conventional ray-tracing and look-up table methods have been considerably alleviated. Meanwhile, as the 3D video images have a lot of temporally or spatially redundant data in their inter- and intra-frames, computation time of the 3D video holograms could be also reduced just by removing these redundant data. Thus, a couple of computational methods for generation of 3D video holograms by combined use of the N-LUT method and data compression algorithms are also presented and discussed. Some experimental results finally reveal that by using this approach a great reduction of computation time of 3D video holograms could be achieved.     

One-shot in-line digital holography based Hilbert phase-shifting

A novel one-shot in-line digital holography based on Hilbert phase-shifting is proposed. By weakening the ratio of object wave to reference wave and applying natural logarithmized operation on the in-line digital hologram, the real part of object wave can be well extracted. Then utilizing Hilbert transform to digitally realize 7r/2-phase shift, which would make it possible to reconstruct the object wavefront from a single-exposure in-line digital hologram. Preliminary experimental results are presented to confirm the proposed method. This technique can be used for real time imaging or monitoring moving objects.     

光纤：通往光信息时代的彩虹

英国华裔科学家高锟因其在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得的突破性成就,获得2009年诺贝尔物理学奖一半的奖金;美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯因发明半导体成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器,分享2009年物理学奖的另一半奖金。本刊特请上海交通大学陈益新教授、中国科学院光电技术研究所朱耆祥副研究员分别撰写了光纤及CCD图像传感器方面的文章,以飨读者。     

同态滤波预处理在微粒场全息图图像处理中的应用

针对粒子场全息图像亮度不均匀产生的原因进行理论分析,采用同态滤波图像增强方法对微粒场全息图像亮度不均匀进行校正,消除了对图像处理中的二值化处理结果带来的影响,提高了原图像的象质,为进一步提取图像中的特征信息打下了良好的基础.通过计算机模拟分析和验证,证实了同态滤波图像增强方法是有效的预处理方法.     

H++CO2散射在30电子伏能量下电荷转移和非电荷转移的非绝热分子动力学模拟

在大气化学、天体物理学和癌症质子疗法中都涉及到高能H⁺+CO₂散射反应.本文在最简电子-核动力学（SLEND）基础上系统研究在30 eV下的H⁺+CO₂散射.SLEND用经典力学描述核,用单行列式Thouless波函数描述电子.本文模拟了CO₂在42个取向共3402条轨线,为理解H⁺+CO₂散射中的各个反应过程和机制提供了系统描述：非电荷转移散射（NCTS）,电荷转移散射（CTS）和C=O双键的断裂,这些关于反应的有用信息不能完全从实验中获取.本文提供了散射的详尽细节,包括随CO₂取向不同主彩虹角和次彩虹角的出现和合并.SLEND NCTS和CTS的微分散射截面通过高等半经典方法计算,显示NCTS散射截面对所有散射角都同实验符合得很好,而CTS散射截面只大散射角时同实验结果符合得很好而在小角散射时稍差.无论是CTS还是NCTS SLEND都预言了主彩虹角的特征,这同实验完全一致.     

彩色遥感图像薄云去除方法

针对彩色遥感图像中薄云带来的降质问题,提出了一种基于低秩矩阵分解的去云方法。将彩色遥感图像分成三个单通道图像,对每一个通道进行低秩矩阵分解,得到单通道薄云信息;根据薄云在三个通道中均匀分布的特点,选取合适的阈值对薄云信息进行自动判定,提取代表三个通道的薄云图像;用三个通道的图像分别减去对应通道的薄云图像,并融合三个通道的结果得到去云后的彩色遥感图像。实验结果表明,该方法不仅能够保留无云区域信息的完整性,而且对有云区域的处理在主观视觉效果和客观评价指标上都具有较好的效果。     

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.     

多狭缝空间滤波假彩色编码

利用空间滤波合成狭缝彩虹全息技术对二维透射物进行假彩色编码,当参考光以不同的方向传播时,记录二维透射物的不同空间频谱所对应的物像,全息图在白光再现时将透镜平移就呈现不同颜色全息效果图。     

基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合

针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换(NSCT)的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度(IHS)颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点"绝对值和取大"、低频系数采用基于"亮度重映射技术"的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。