CN103632398A - 产生全视差的数字全息图 - Google Patents

Abstract

所给出的是用于有效产生3D真实或合成目标场景的全视差3D全息图像的技术。全息图生成器组件（HGC）可以接收真实目标场景或产生合成目标场景。所述HGC可以依照规定的下采样因数来下采样所述场景，并且可以从下采样场景中产生可以邻近该场景放置的中间目标波前记录平面（WRP）。HGC可以对WRP进行扩展和插值，以便产生全息图像。所述HGC可以将场景分解成多相图像组件（PIC），为图像组件产生WRP，求取PIC的WRP的总和，以及通过扩展和插值所述WRP来产生场景的全息图像。此外，HGC可以使用查找表来存储和使用图像中的每一个区域的波前图案，以便于在生成全息图像的过程中减少计算操作。

Description

产生全视差的数字全息图

技术领域

本主题公开主要涉及全息图，尤其涉及的是产生全视差的数字全息图。

背景技术

从1970年星球大战电影中莱娅公主的全息消息出现时起，研究者们探索了产生真实世界原型的可行性。近年来，电视剧“识骨寻踪”中的“三维（3D）法医室“也在社区中激发了类似的激动人心的感觉。

随着计算机的进步，数字全息技术业已成为一个关注领域并得到一定普及。源于数字全息技术的研究能够用数值手段产生并用硅基液晶（LCOS）显示器之类的全息设备显示全息图。以这种方式产生的全息图可以采用能用数字技术记录、传送和处理的数值数据的形式。另外，大容量数字存储及宽带通信技术的可用性还导致了实时视频全息技术的出现，从而揭示了三维（3D）电视系统的潜在未来。

当前，数字全息技术的研发已经达到一定的成熟程度。然而，为了产生目标场景，常规的数字全息技术有可能要包含相对较大的计算量，由此可能会在实际应用中产生极大瓶颈（例如某种程度的限制或障碍）。虽然当前提出了一些分析方法来尝试克服这个问题，但对此类常规技术而言，在目标场景包含数量较多的目标点时，计算时间的缩短并不显著。

以上描述只是为了提供产生数字全息图的处理的背景概述，而不是穷尽所有情形。

发明内容

在下文中简要概述了本公开主题的不同方面，以便能对这里描述的某些方面有个基本理解。本发明内容部分并没有广泛地概述所公开的主题。其目的既不是明确所公开的主题的关键或重要元素，也不是描绘这些方面的范围。本发明内容部分的目的仅仅是为了以一种简化的形式来呈现所公开的主题的一些概念，以作为稍后给出的更详细的描述的前序。

这里公开的系统、方法、计算机可读存储介质和技术涉及的是产生三维全息图的处理。这里公开的一种系统包括：存储计算机可执行组件的至少一个存储器，以及促成保存在所述至少一个存储器中的计算机可执行组件运行的至少一个处理器。所述计算机可执行组件包括一个从下采样的三维目标场景中产生中间的目标波前记录平面的全息图生成器组件，其中所述中间目标波前记录平面处于下采样的三维目标场景的规定距离以内。所述计算机可执行组件还包括全息图增强器组件，所述组件借助于使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生呈现了与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图。

在这里还公开了一种方法，该方法包括：由包含至少一个处理器的系统来从下采样的三维目标场景中产生中间的目标波前记录平面，其中所述中间目标波前记录平面处于所述下采样目标场景的规定距离以内。该方法还包括：由该系统来转换所述中间目标波前记录平面，以便产生呈现了与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图。

在这里还公开了一种非暂时性的计算机可读存储介质，其中所述计算机可读存储介质包含了响应于运行而促使包含处理器的系统执行操作的计算机可执行指令。所述操作包括：从下采样的三维目标场景中产生中间目标波前记录平面，其中所述中间目标波前记录平面处于所述下采样目标场景的规定距离以内。该操作还包括使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生呈现了与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图。

本公开主题还包括一种系统，该系统包括：用于从下采样的三维目标场景中产生中间目标波前记录平面的装置，其中所述中间目标波前记录平面处于所述下采样目标场景的规定距离以内。该系统还包括：使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生呈现了与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图的装置。

以下描述和附图详细阐述了本公开主题的说明性方面。然而，这些方面指示的是可以使用本公开主题的原理的少量不同方式，并且本公开主题旨在包含所有这些方面及其等价物。从以下结合附图考虑的本公开主题的详细描述中可以清楚了解本公开主题的其他优点和不同特征。

附图说明

图1示出的是可以根据本公开主题的不同方面及实施例来有效产生一个或多个真实或合成3D目标场景的真实或合成的全视差三维（3D）全息图的例示系统的框图；

图2描述的是3D目标场景的例示图像的图示；

图3示出的是根据本公开主题的不同方面而从目标点子集中产生的例示中间对象波前记录平面（WRP）的图示；

图4示出的是可以根据本公开主题的不同方面和实施方式而被用于产生IWRP的例示的插值WRP（IWRP）生成处理的图示；

图5描述的是可以根据本公开主题的不同方面和实施方式来将3D图像或场景分解成多个多相组件并且为每一个多相组件产生一个WRP或IWRP的例示多相IWRP（P-IWRP）的图示；

图6描述的是根据本公开不同方面的三维（3D）目标空间、虚拟衍射平面（VDP）以及全息图之间的例示空间关系的图示；

图7示出的是根据本公开的方面的一组采样点的图示；

图8描述的是可以根据本公开主题的不同方面及实施方式来有效产生一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个全视差的3D全息图的例示全息图生成器组件的框图；

图9示出的是可以根据本公开主题的实施例来使用智能处理促成真实或合成3D目标场景的全视差3D全息图的生成的系统的框图；

图10示出的是根据本公开主题的不同实施例和方面来有效产生一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个3D全息图的例示方法的流程图；

图11描述的是根据本公开主题的不同实施例和方面来有效产生真实或合成的3D目标场景的一个或多个3D全息图的另一个例示方法的流程图；

图12描述的是根据本公开主题的不同实施例和方面而使用多相IWRP处理来有效产生一个或多个真实或合成的3D目标场景的一个或多个3D全息图的例示方法的流程图；

图13是示出了适当的操作环境的示意性框图；

图14是采样计算环境的示意性框图；

图15是通过产生和使用全息图来从二维媒体中再现3D场景的例示光学全息处理的图示；

图16给出的是供计算机产生合成的3D对象场景的3D计算机图形模型全息图的例示计算机生成全息图处理的图示；

图17示出的是例示的全息处理的图示，其中参考光束可可以在预期的入射角上施加于衍射平面，以便于产生全息图；

图18示出的是基于WRP来产生全息图的例示处理的图示；

图19描述的是3D图像的目标点子集的例图。

具体实施方式

本公开主题是参考附图描述的，其中相同的参考数字始终被用于标引相同部件。在以下描述中，出于说明目的，众多的具体细节将被阐述，以便于全面理解本公开主题的不同实施例。然而，有一点非常明显，那就是本公开主题是可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，为了便于描述这里的不同实施例，众所周知的结构和设备是用框图形式显示的。

随着计算机的进步，数字全息技术业已成为一个关注领域并得到一定普及。源于数字全息技术的研究能够用数值手段产生并用硅基液晶（LCOS）显示器之类的全息设备显示全息图。以这种方式产生的全息图可以采用能用数字技术记录、传送和处理的数值数据的形式。另外，大容量数字存储及宽带通信技术的可用性还导致了实时视频全息技术的出现，从而揭示了三维（3D）电视系统的潜在未来。

当前，数字全息技术的研发已经达到一定的成熟程度。然而，为了产生目标场景，常规的数字全息技术可能要包含相对较大的计算量，由此可能会在实际应用中产生极大瓶颈（例如某种程度的限制或障碍）。虽然当前提出了一些分析方法来尝试克服这个问题，但对此类常规技术而言，当目标场景包含数量较多的目标点时，计算时间的缩短并不显著，和/或重建的3D图像的质量有可能会降级。

一种常规的技术可以通过计算从每一个目标点显现到全息图平面的条纹图案来产生3D对象场景的菲涅耳全息图。虽然该技术可能具有某种有效性测量，但是其涉及的计算有可能极其繁重和/或繁重到不能接受。目前有一些研究业已尝试克服这个缺陷，但是也很少或者没有成功。

另一种常规技术可以在能被放置在非常接近于场景的虚拟波前记录平面（WRP）上的很小的窗口中计算每一个目标点的条纹图案。随后，通过使用图形处理单元（GPU），可以从具有菲涅耳衍射的WRP中产生全息图。通过使用典型的PC和常规GPU，可以为包含数量相对适度的大约3×10⁴个目标点的场景产生大小为2048x2048的全息图。然而，随着目标点数量的增加，获得WRP（以及全息图）所要耗费的时间量将会线性增长，相应地，用于获得WRP（和全息图）的计算资源量也会增长。

为此目的，在这里给出了用于有效产生（例如快速地以数值方式产生）真实或合成的3D目标场景的全视差三维（3D）全息图（例如3D菲涅耳全息图）的技术。全息图生成器组件（HGC）可以接收（例如获取）真实的3D目标场景（例如捕获到的场景），或者可以产生或接收合成的3D目标场景。所述HGC包括一个全息图增强器组件（HEC），所述组件可以产生全视差的数字3D全息图（例如菲涅耳全息图），以便产生或重建可以呈现或重建原始的真实或合成3D目标场景的全视差数字3D全息图像（例如菲涅耳全息图像）。

HEC可以用规定的下采样因数来下采样3D目标场景。对于3D目标图像的下采样处理可以减小3D目标场景的复杂度。HEC可以至少部分基于规定的一个或多个全息图生成判据来识别、确定、选择和/或使用规定的下采样因数。作为示例，规定的全息图生成判据（例如用于识别、确定或选择规定的下采样因数）有可能涉及3D目标场景的原始图像的分辨率，与3D目标场景相关联的全息图像的预期分辨率，将会或预计将会显示全息图像的一个或多个显示设备的分辨率，可用于产生全息图或是相关联的全息图像的计算资源，可用于产生全息图或相关全息图像的时间量等等。举例来说，所述HEC可以根据规定的一个或多个全息图生成判据来识别、确定、选择和/或使用规定的下采样因数，以便在重建的全息3D图像与计算效率之间获取预期的平衡或折中。

经过下采样的3D目标场景可以包括多个目标点（例如阵列），其中每一个目标点可以分别与一个相应的窗口相关联（例如处于其内部或中心）。根据不同的实施方式，HEC可以产生下采样的3D目标场景，其中与下采样的3D目标场景的目标点分别对应的所有、部分窗口（例如相邻窗口）彼此可以部分重叠或者都不重叠。

HEC可以从下采样的3D目标场景中产生可以邻近3D目标场景放置的中间目标波前记录平面（WRP）。所述HEC可以从下采样3D目标场景的每一个采样目标点的累积贡献中得到或确定所述WRP，其中每一个采样目标点都可以投射出一个条纹图案窗口。HEC可以产生下采样的3D目标场景，由此，与采样目标点分别对应的所有或部分的条纹图案窗口（例如相邻窗口）彼此可以部分重叠或者都不重叠。

HEC可以扩展和/或插值WRP，以便产生呈现或重建原始的3D目标场景的全视差3D全息图（例如菲涅耳全息图）和/或相应的全视差全息3D图像（例如菲涅耳全息图像）。所述HEC可以使用一个或多个查找表来存储每一个图像区域的波前图案，并且可以使用一个或多个查找表中的波前图案来帮助减少在获取用于产生全息图和/或产生或重建呈现或重塑原始3D目标场景的全息3D图像的过程中的计算操作。HEC使用的插值操作有助于补偿下采样3D目标场景的稀疏度，并且可以由HEC使用相对较少的计算来执行（例如由HEC采用近乎没有计算的方式来实施），这样可以有效使用计算资源和时间（例如数量相对较少）。

在一些实施方式中，对于将要产生3D全息图的3D目标场景来说，HEC可以产生所述3D目标场景中的每一个3D图像区域的波前图案，和/或可以将每一个3D图像区域的波前图案保存在一个或多个查找表中（例如保存在数据存储器中），以便减少在获取WRP和/或产生全息图或是相应的全息图像的过程中的计算操作。所述HEC可以从一个或多个查找表中检索每一个3D图像区域（例如方形区域）的波前图案（例如预先存储的波前图案），并且可以使用这些波前图案来促成以有效的方式产生3D图像的WRP的处理（例如以最小的计算量或是在没有计算量的情况下使用存储的波前图案来产生WRP）。

对于3D目标场景实施的下采样处理有可能导致所述场景的一个或多个3D图像变得稀疏，而这会使得相应的重建3D全息图像降级。如果在3D图像的采样栅格中存在大量空白空间，那么可能会导致较差的信噪比（SNR）。本公开主题可以通过使用插值波前记录平面（IWRP）来克服这些和其他潜在缺陷。

在某些实施方式中，HEC可以通过用方形图像块替换场景的下采样3D图像中的每一个目标点来使用IWRP，并且HEC可以记录WRP上的方形图像块的波前图案。所述HEC可以预先计算下采样3D图像的每一个方形区域的波前图案，并且将其保存在一个或多个查找表中，所述查找表则可以保存在数据存储器中。由于HEC可以在产生与原始3D图像相对应的3D全息图的时候使用已存储的波前图案来获取WRP，而不用对其进行计算，因此，这样做有助于减少在获取WRP的过程中的计算操作的数量。作为产生与原始3D图像相对应的3D全息图的处理的一部分，HEC可以从一个或多个查找表中检索或获取3D图像的每一个方形区域的已存储波前图案，并且可以使用这些波前图案来获取WRP，以便以有效的方式（例如以最少的计算或是未计算的情况下使用已存储的波前图案来获取WRP）产生3D全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）。

在一些实施方式中，HEC可以将3D目标场景（例如下采样的3D目标场景）分解或分离成3D目标场景的多个多相图像组件。所述HEC可以为每一个多相图像组件产生相应的WRP或IWRP。为每一个多相图像组件产生相应的WRP或IWRP的处理可以是地计算量或近乎无计算量的处理。HEC可以求取多相图像组件的WRP或IWRP的总和。在某些实施方式中，HEC可以使用GPU或现场可编程门阵列（FPGA）来帮助求取使用了纹理融合的多相图像组件的WRP或IWRP的总和，并且该处理可以是一个复杂度相对较低的处理。在某些实施方式中，HEC可以使用分别对融合或相加的WRP进行扩展和/或插值，以便产生3D全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）的扩展器组件和/或插值器组件。所述3D全息图可被用于（例如由HGC或别的组件）产生或重建可以呈现或重塑原始3D目标场景的3D全息图。举例来说，HEC可以使用在频率空间中实施的2D插值来对融合或相加的WRP进行插值，以便产生与相应的多相图像组件相关联的融合或相加的IWRP，以便补偿和/或减小（例如填充或填补）与关联于下采样的3D目标场景的相应采样目标点相关联的采样之间的空白空间。

现在转到附图，并且首先参考图15-19。图15示出的是通过产生和使用全息图来从二维（2D）媒体（例如胶卷）中再现3D目标场景的例示官学全息处理的图示。作为光学全息处理1500的一部分，举例来说，如1502所述，3D目标场景1504可以用激光器和/或捕获设备来记录或获取，以便产生可能包含了2D图像（例如来自不同视角的3D目标图像的2D图像）的全息图1506。所述全息图1506可被记录在媒体（例如胶卷之类的2D媒体）上。作为光学全息处理1500的另一部分，如1508所述，激光器（例如参考光束）可被应用于全息图1506，以便产生或重建可以呈现或重塑原始3D目标场景的3D全息图像1510。

图16描述的是供计算机产生合成3D目标场景的3D计算机图形模型的全息图的例示计算机生成全息图（CGH）处理1600的图示。所述CGH处理1600可以用于以数值方式来从3D计算机生成模型中产生全息图，其中所述3D计算机生成模型合成的是现实世界中不存在的3D目标场景。

作为CGH处理1600的一部分，在1602，3D目标场景的计算机图形模型可被生成（例如由计算机产生）。所述3D目标场景的计算机图形模型可以从不同的角度描述3D目标场景（例如包含360度的全景）。在1604，计算机（例如使用图像生成器）可被用于产生与1606所示的3D目标场景的计算机图形模型相关联的全息图文件。所述全息图文件可以是一个电子文件，其中该文件包含了用于所述场景的每一个3D图像且与来自共同（例如在整合到一起的时候）构成（例如重建）3D图像的所述3D图像的不同视角的预期数量的2D图像相对应或是关联的数据。

在1608，打印机（例如条纹打印机）可被用于产生全息图（例如菲涅耳全息图），其中如1610所示，所述全息图可被记录、打印或包含在预期媒体（例如胶卷之类的2D媒体）上。对于3D目标图像或场景（例如3D目标场景的计算机图形模型）来说，CGH处理1600可以采用数值方式来产生菲涅耳全息图，以此作为目标（例如3D目标图像）和平面参考波的实部。3D菲涅耳全息图像或尝尽可以用菲涅耳全息图以及参考光束（例如激光）来重建。

举例来说，平面目标可以产生一个衍射图案D(x,y)，所述衍射图案可以在添加了参考光束之后产生全息图。在给出了一组3D目标点O=[o₀(x₀,y₀,z₀),o₁(x₁,y₁,z₁),.....,o_N-1(x_N-1,y_N-1,z_N-1)]的情况下，所述衍射图案可以是用一下等式以数值方式产生的：

$D(x,y)=\underset{j=0}{\overset{N_P-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a_j}{r_j}\exp \left({\mathrm{ikr}}_j\right)=\underset{j=0}{\overset{N_P-1}{\mathrm{\Σ}}}[\frac{a_j}{r_j}\cos \left({\mathrm{kr}}_j\right)+i\frac{a_j}{r_j}\sin \left({\mathrm{kr}}_j\right)]$

其中a_j和r_j代表的是O（例如源对象）中的第“j”个点的强度及其与衍射平面上的位置(x,y)的距离，

是波数量，以及λ是参考光束的波形。随后，根据以下等式，通过在衍射图案（D(x,y)）中添加参考光束（R(x,y)），可以产生一个全息图H(x,y)：

H(x,y)=Re{D(x,y)R*(x,y)}

在一个相对简单的范例中，R(x,y)可以是平面波R(y)。简要参考图17，该图示出的是一个例示的全息处理1700，其中参考光束R(y)可以在预期入射角上施加于衍射图案，以便于产生全息图。

CGH有可能会包含大量计算，以便产生全息图和/或从全息图中再现全息图像。此外，存储和传送全息图的处理有可能包含相对较高和/或非预期的（例如不可接受的，成本过高的等等）数据速率。

在一些实施方式中，通过使用以电子方式访问的空间光调制器（SLM）以及LCOS，可以允许实时显示计算机产生的全息图，而不必使用光电技术或昂贵的条纹写入器来产生硬拷贝。

图18示出的是基于WRP来产生全息图（例如菲涅耳全息图）的例示处理1800的图示。根据处理1800，在接近3D目标场景的WRP上可以计算3D目标场景中的每个目标点的波前。举例来说，关于WRP的计算可以使用中央处理单元（CPU）来执行。WRP上的目标点的波前可被相加。由于每一个目标点的覆盖范围相对较小，因此，关于WRP的计算可以相对较快。所述WRP可以用前向和反向2D快速傅理叶变换（FFT）而被扩展至全息图。GPU可以用于帮助将所述WRP扩展成全息图。作为示例，所述处理1800能够以每秒10帧的速率来产生呈现了10⁴个目标点的2048x2048像素的全息图。

该处理存在一个问题，那就是为3D目标场景产生WRP的处理可能计算时间和/或资源的数量不合乎需要（例如不可接受，成本过高等等）。常规的全息图生成技术有可能相对复杂，并且有可能包含相对较长的计算时间。简要参考图19（以及图18），图19描述的时3D图像的目标点1900的子集（例如4个）的例图。在为子集目标点1900生成WRP的时候，对于每一个目标点、例如目标192、1904、1906、1908等等而言，有必要为其计算具有方形区域（例如分别是方形区域1910、1912、1914、1916等等）的波前，并且有必要将所述波前累积在WRP上。结果，图像中的目标点的数量越多，则用于为3D图像产生WRP的计算时间也就越长，所使用的计算资源也就越多。

图1示出的是可以根据本公开主题的不同方面和实施例来有效产生（例如快速地以数值方式产生）一个或多个全视差三维（3D）全息图（例如一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个3D菲涅耳全息图）的例示系统100的框图。在一个方面中，系统100可以包括能以预期方式来从与3D目标场景的多个不同观看视角相对应的多个不同观看视角产生可以呈现3D目标场景（例如真实或计算机合成的3D目标场景）的全息图（例如3D全息图像序列）的全息图生成器组件（HGC）102。所述全息图可以用于产生、重建或再现显示给一个或多个观看者的3D全息图像，其中所述3D全息图像可以从多个可视角度呈现或重塑原始的3D目标场景。在一些实施例中，系统100的HGC102和/或其他组件（例如显示组件110）可以是能够产生并显示可以从多个视角（例如与3D目标场景相对的多个角度）观看的3D的真实或合成、静态或动画目标场景的一个或多个3D全息图像的多视图空中全息投影系统（MVAHPS），其中举例来说，所述3D全息图像可以作为漂浮在预期显示区域中的半空中的3D图像来观看。

HGC102可以接收（例如获取）真实的3D目标场景（例如捕捉到的3D目标场景），或者可以产生或接收合成的3D目标场景（例如计算机生成的3D目标场景）。所述HGC102可以包括一个能够通过产生全视差的数字3D全息图（例如菲涅耳全息图）来帮助产生或重建可以呈现或重塑原始的真实或合成3D目标场景的全视差数字3D全息图像（例如菲涅耳全息图像）的全息图增强器组件（HEC）104。

HEC104可以用规定的下采样因数或规定的抽选因数来下采样或抽选3D目标场景。所述规定的下采样因数或规定的抽选因数可以是大于1的预期实数或整数。所述下采样或抽选3D目标场景的处理可以降低3D目标场景的复杂度。空间图像的分辨率通常要低于全息图。显示监视器（例如视频图形阵列（VGA）显示器）的点距可以是大约200微米，并且全息图的点距可以低于10微米。结果，计算空间图像的所有目标点的波前的处理有可能是不必要的。HEC104可以下采样或抽选3D目标场景，以便减小3D目标场景的复杂度，同时仍旧保持呈现3D目标场景的3D全息图像的预期（例如可接受的）分辨率。

HEC104可以至少部分基于所规定的一个或多个全息图生成判据来识别、确定、选择和/或使用规定的下采样因数或规定的抽选因数。作为示例，所述规定的全息图生成判据（例如用于识别、确定或选择规定的下采样因数或抽选因数）有可能涉及3D目标场景的原始分辨率，与3D目标场景相关联的全息图像的预期分辨率，显示或预计显示全息图像的一个或多个显示设备（例如显示组件110）的分辨率，可用于产生全息图或相关联的全息图像的计算资源，可用于产生全息图或全息图像的时间量等等。举例来说，HEC104可以根据规定的一个或多个全息图生成判据来识别、确定、选择和/或使用规定的下采样或抽选因数，以便在重建的全息3D图像的分辨率与计算效率之间达到预期的平衡或折中。为了简明起见，在本公开中始终使用的是术语下采样。应该预料和了解的是，对于使用下采样处理描述的本公开的方面来说，抽选处理是可以用来替代或补充下采样处理的。

下采样的3D目标场景可以包括多个目标点（例如阵列），其中每一个目标点分别可以与一个相应的窗口相关联（例如处于其内部或是中心）。每一个目标点可以将波前投射在相关联的方形区域内部的中间目标波前记录平面（WRP）上。根据不同的实施方式，HEC104可以产生下采样3D目标场景，其中分别与下采样的3D目标场景相对应的所有或部分窗口（例如目标波前窗口）彼此可以部分重叠或者都不重叠。简要参考图2（以及图1），在图2中描述的是3D目标场景的例示图像200（例如视觉图像）的图示，其中图像200可以包括多个目标点，例如目标点202（例如位于(m,n)的目标点）、目标点204、目标点206等等。每一个目标点（例如202、204、206等等）可以与相应的方形区域（在这里也被称为方形支架）相关联，例如方形区域208、方形区域210、方形区域212等等。举例来说，相对于2D笛卡尔坐标系统来说，目标点202可以位于x_m,n，y_m,n，其中相应方形区域208的顶部可以位于t_m,n，相应方形区域208的底部可以位于b_m,n，相应方形区域208的左侧位于l_m,n，以及相应方形区域208的右侧位于r_m,n。

HEC104可以从下采样的3D目标场景中产生可以置于3D目标场景邻近的WRP（中间目标波前记录平面）。所述HEC104可以从下采样3D目标场景的每一个采样目标点的贡献累积中获取或确定WRP，其中每一个采样目标点可以投射一个条纹图案窗口。例如，HEC104可以将下采样3D目标场景中的每个目标点转换成很小的目标波前窗口，所述目标波前窗口则可以累积在位置相对接近于3D目标场景的WRP上。HEC104可以产生或构造彼此相对的条纹图案窗口（例如相邻窗口），以使与采样目标点分别对应的所有或部分的条纹图案窗口彼此部分重叠或者都不重叠。

在一些实施方式中，对于每一个目标点，HEC104可以将非重叠的目标波前窗口映射到WRP。然而，在使用非重叠窗口的过程中，较为理想（例如有利或必要）的是让目标点彼此分离得足够远，以便保持足够大的条纹图案窗口。由于WRP中的窗口是互不重叠的，因此可以依照窗口尺寸来管理（例如据此确定或限制）下采样因数，由于3D目标场景是从全息图中重建的，因此，这样做可以大幅减小3D目标场景的分辨率。

在其他实施方式中，HEC104可以产生或构造彼此相对的条纹图案窗口（例如相邻窗口），以使与采样目标点分别对应的所有或部分条纹图案窗口彼此部分重叠。窗口的这种部分重叠可以允许下采样因数是独立或者至少是基本独立于窗口尺寸的，并且可以允许HEC104使用目标点之间的预期间隔（例如较小的间隔）、预期采样因数（例如较大的采样因数）以及预期的窗口尺寸（例如足够大的条纹图案窗口）来产生全息图，由此可以在从全体图重建3D目标场景的时候提供分辨率提高的3D目标场景。

根据不同的实施方式，HEC104可以对WRP进行扩展和/或插值，以便产生全视差的3D全息图（例如菲涅耳全息图）和/或帮助产生呈现或重塑原始3D目标场景的相应的全视差全息3D图像（例如菲涅耳全息图像）。举例来说，所述HEC104可以使用前向和反向2D傅里叶变换（FFT）来将WRP扩展或转换成全息图。在一些实施方式中，作为将WRP扩展成全息图的处理的一部分，HEC104可以使用诸如2D插值法之类的在频率空间中实施的插值处理来促成WRP的扩展和插值处理，以便产生全视差的3D全息图（例如菲涅耳全息图）。根据不同的实施方式，HEC104可以使用GPU和/或FPGA来帮助将WRP扩展成全息图，和/或执行与产生全息图的处理相关联的其他操作。如这里更全面公开的那样，HEC104所用的插值处理有助于补偿下采样3D目标场景的稀疏度，并且可以由HEC104使用总量相对较少的计算来执行（例如由HEC104以近乎没有计算的方式来实施），这样做可以有效地使用计算资源和时间。

HEC104可以使用一个或多个查找表106来存储图像或场景的每个区域的波前图案，并且可以使用一个或多个查找表106中的波前图案来帮助减少用来获取用以产生全息图和/产生或重建呈现和/或重塑原始3D目标场景的全息3D图像的WRP的过程中的计算操作。在一些实施方式中，对于将被产生3D全息图的3D目标场景，HEC104可以产生（例如计算，确定等等）所述3D目标场景中的每一个3D图像区域的波前图案，和/或可以将每一个3D图像区域的波前图案保存在一个或多个查找表106中，所述查找表则可以保存在数据存储器108中，以便减少在获取WRP和/或产生全息图或相应的全息图像的过程中的计算操作。虽然在图1中将查找表106和数据存储器108描述成了位于HEC104之外，但是应该预料和理解的是，在其他不同的实施例中，所述查找表106和/或数据存储器108也可以是HEC104的一部分。

简要参考图3（以及图1），图3描述的根据本公开主题的不同方面而从目标点子集（例如四个）中产生的例示WRP300的图示。HEC104可以从包含目标点302、目标点304、目标点306以及目标点308的目标点子集中产生WRP300，其中所述HEC104可以产生方形区域子集中的每一个方形区域（例如310，312，314，316）的波前图案，并且将其保存在一个或多个查找表106中。

作为全息图生成处理的一部分，HEC104可以从一个或多个查找表106中检索每一个3D图像区域的波前图案（例如预先存储的波前图案），并且可以使用这些波前图案来促成以有效的方式生成或获取3D图像的WRP的处理（例如在使用最少的计算或是未进行计算的情况下使用预先存储的波前图案来生成或获取WRP）。

对3D目标场景进行的下采样处理有可能导致所述场景的一个或多个3D图像的稀疏度不合乎需要。而这有可能会使相应的重建3D全息图像降级。在3D图像的采样栅格中，大量的空白空间可能会造成较差的信噪比（SNR）。

进一步参考图1，HEC104可以通过产生插值波前记录平面（IWRP）来克服这些和其他潜在缺陷。在某些实施方式中，HEC104可以通过将场景的下采样3D图像的每一个目标点替换成方形图像块来产生IWRP，并且所述HEC104可以记录WRP上的方形图像块的波前图案。

简要参考图4（以及图1），图4示出的是根据本公开主题的不同方面及实施方式的可供HGC103使用HEC104来产生IWRP的例示IWRP生成处理400的图示。对于3D目标场景的下采样3D图像来说，HEC104可以识别和选择分别与相应的方形区域相关联的目标点402的子集。如404所述，所述HEC104可以将下采样3D图像的目标点402的子集中的每个目标点替换成WRP上的相应方形图像块。HEC104可以使用处理器组件（例如中央处理单元（CPU）或其他类型的处理单元）来促成将下采样3D图像的目标点402的子集中的每一个目标点替换成WRP上的相应方形图像块的处理。如406所示，所述HEC104可以对WRP进行插值（例如使用在频率空间中实施的2D插值处理）来产生IWRP，以便促成WRP扩展（例如IWRP扩展）。HEC104可以使用GPU和/或FPGA来促成WRP的插值处理，以便产生IWRP。所述HEC104可以记录WRP或IWRP上的方形图像块的波前图案。

HEC104可以产生（例如确定或预先确定，计算或预先计算等等）下采样3D图像的每一个方形区域（例如分别于相应的目标点相关联）的波前图案，并且可以将其保存在一个或多个查找表中，所述查找表则可以保存在数据存储器108中。由于HEC104可以在产生与原始3D图像相对应的3D全息图的时候使用已存储的波前图案来获取WRP或IWRP，而不必对其进行计算，因此，这样做有助于减少在获取WRP或IWRP的过程中使用的计算操作的数量。

作为产生与原始3D图像相对应的3D全息图的处理的一部分，HEC104可以从一个或多个查找表106中检索或获取所述3D图像的每一个方形区域的以存储波前图案，并且可以使用这些波前图案来获取WRP或IWRP，以便以一种有效的方式产生3D全息图（例如全视差3D菲涅耳全息图）（例如在使用最少量计算或是不计算的情况下使用已存储的波前图案来获取WRP或IWRP）。

举例来说，通过为3D目标场景的3DF图像产生IWRP和/或使用一个或多个查找表106来存储3D图像的方形区域的波前图案，HEC104可以以40帧每秒的速率来产生一个代表了4百万个目标点的2048x2048像素的全息图。通过使用HEC104，HGC102可以有效地以不到40帧每秒、40帧每秒或是超过40帧每秒的速率来产生能够呈现少于4百万个目标点、4百万个目标点或是多于4百万个目标点的全视差3D菲涅耳全息图。由此，与常规的全息图生成处理或技术相比，本公开主题的全息图生成处理可以提供显著的改进。

参考图5（以及图1），图5示出的是可以根据本公开主题的不同方面及实施方式而将3D图像或场景分解成多个多相组件以及为每一个多相组件产生WRP或IWRP的例示多相IWRP（P-IWRP）处理500的图示。所述IWRP处理可以是近乎没有计算的，然而在一些实例中，全息图的分辨率有可能会相对较低或是低的不合乎需要（例如不可接受）。所述HEC104可以执行P-IWRP处理500来帮助提高全息图（例如3D菲涅耳全息图）以及相应全息图像的分辨率。

HEC104可以将3D目标场景（例如下采样的3D目标场景）分解或分离成3D目标场景的多个多相图像组件。举例来说，如P-IWRP处理500中所述，HEC104可以将3D目标场景分解或分离成3D目标场景或图像的多个多相图像组件。作为示例，所述多相图像组件可以包括多相图像组件1502，多相图像组件2504以及多相图像组件3506。所述多个多相图像组件（例如502、504、506等等）分别可以包括一个目标点子集，其中多相图像组件1502可以包括目标点508、目标点510、目标点512以及目标点514；多相图像组件2504可以包括目标点516、目标点518、目标点520以及目标点522；以及多相图像组件3506可以包括目标点524、目标点526、目标点528以及目标点530。每一个目标点分别可以与方形区域相关联（例如被其包含或是位于其内部中心）。

为了简明起见，多相图像组件即多相图像组件1502、多相图像组件2504以及多相图像组件3506紧急描述了3D目标场景或图像的少量连续像素，并且应该预料和理解的是，3D目标场景或图像可以包括比图5所述更多的像素。更进一步，为了简明起见，多相图像组件的可以超过三个或不到三个，其中多相图像组件的数量可以由HEC104根据规定的一个或多个全息图生成判据来确定。

HEC104可以为每一个多相图像组件产生相应的WRP或IWRP。为每一个多相图像组件产生相应的WRP或IWRP的处理可以是一个低计算量或无计算的处理。HEC104可以求取多相图像组件的WRP的总和。在某些实施方式中，HEC104可以使用GPU来求取多相图像组件的WRP的总和，例如使用纹理融合，其中所述处理可以是一个复杂度相对较低的处理。HEC104可以对融合或相加的WRP进行扩展和/或插值，以便产生可用于生成或重建能够呈现或重塑原始3D目标场景的3D全息图像（例如全视差3D菲涅耳全息图）。如P-IWRP处理500的参考数字532所示，举例来说，HEC104可以使用在频率空间中实施的2D插值处理来对与多相图像组件、即多相图像组件1502、多相图像组件2504以及多相图像组件3506的相加和/或融合的WRP进行插值，以便产生与相应的多相图像组件（例如502，504，506）相关联的相加和/或融合的IWRP，从而减小（例如填充或填补）与相应的目标点相关联的采样之间的空白空间。

参考图6和7并且进一步参考图1和2，在这里公开了与有效生成IWRP（例如以没有计算或者基本没有计算的方式来产生IWRP）的处理相关的不同的其他方面和实施方式。图6描述的是根据本公开的不同方面的3D目标场景、虚拟衍射平面（VDP）以及全息图之间的例示空间关系600的图示。空间关系600可以包括全息图u(x,y)602，其中所述全息图可以是位于原点的垂直2D图像。空间关系600还可以包括2D VDP u_w(x,y)604，它可以与全息图602具有相同（例如相等）或者至少基本相同的尺寸，并且可以非常接近于3D目标场景，此外，其与u(x,y)的深度为z_w。空间关系600还可以包括3D目标场景606，其中所述场景可以包括一组自照明像素。所述全息图602、VDP604以及目标场景606可以分别具有相同或者至少基本相同的水平和垂直范围的X和Y像素，以及相同或者至少基本相同的采样间距p。

举例来说，HEC104可以使用三个阶段来帮助产生IWRP以及相应的全息图。所述3D目标场景606可以包括一个3D表面，处于3D表面上且位于水平位置x和垂直位置y上的多个点中的每个点608（例如目标点）都可以具有由I(x,y)给出的强度（一下将其称为场景强度图像或图像场景），并且可以位于VDP604垂直的距离d(x,y)（例如深度值）。HEC104可以从沿着水平方向进行了M次（其中M>0）均匀下采样（例如抽选）并且沿着垂直方向进行了M次下采样的3D表面中获得3D目标场景606的场景组件，其中M实际上可以是任何预期的整数或实数。如果存在一个以上的场景组件，那么可以将每一个场景组件称为多相场景组件或多相图像组件。

HEC104可以在VDP604上产生IWRP。IWRP则可以由单个IWRP组件或多个IWRP组件构成。如果IWRP是由多个IWRP组件构成的，那么每一个IWRP组件也被称为多相IWRP组件。HEC104可以从3D目标场景606的相应场景组件中产生每一个IWRP组件。就此而论，场景组件数量与HEC104产生的IWRP组件数量可以是相同的。

在场景组件中，每一个采样点608可以位于以下等式给出的列位置：

$m\·M+{\mathrm{off}}_x+\frac{M}{2}$

同样，场景组件中的每一个采样点608可以位于以下等式给出的行位置：

$n\·M+{\mathrm{off}}_y+\frac{M}{2}$

其中m≥0以及n≥0是整数，

off_x被定义为

其中k是可以与场景组件数量相等的是，v_x是可以小于k的整数，

off_y则被定义为其中v_y可以是小于k的整数。

HEC104可以从v_x中获取off_x，并且可以从v_y中获取off_y。所述off_x和off_y的不同组合可能导致产生不同的多相场景组件。如果k=1，那么只能有单个场景组件，并且在这种情况下，off_x和off_y全都可以是0。在多相场景组件中，采样点608的水平位置和垂直位置可以分别用

以及

来表示，其中应该理解的是，每一个多相场景组件都可以具有不同的off_x和off_y值。

再次简要参考图2（以及图1和6），根据本公开的方面，例示场景200（例如可视图像）可以包括采样栅格以及方形支架。作为第二阶段的一部分，HEC104可以产生采样栅格以及方形支架（例如方形区域208、210、212等等）。如图2所示，方形支架（例如方形区域208、。210、212等等）可以是为每一个多相场景组件中的每个采样点（例如目标点202、204、206等等）定义的，其中左侧

和右侧分别是由

以及给出的。同样，方形支架（例如方形区域，如方形区域208、210、212等等）的顶面

和底面分别可以由

以及给出。为了使描述简单，在图2中并未显示off_x、off_y、v_x以及v_y，但是应该理解，图2仅仅部分示出了单个场景组件或是多相场景组件之一。在一些实施方式中，相邻采样点（例如目标点204和206）的方形支架（例如方形区域210和212）可以是非重叠的，并且可以在其相应的区域边界接触。由于VDP（例如604）有可能非常接近于场景（例如606），因此，场景组件上的每个采样点（例如图2的目标点202、204、206等等；图6的目标点608等等）贡献给VDP上的相应IWRP组件的波前可被限制成一个方形的虚拟窗口，其中所述窗口可以与方形支架（例如方形区域208、210、212等等）相校准，并且如图7所示，其边长等于或基本等于M，所述图7示出的则是根据本公开的方面的一组（例如一对）采样点700的图示。这组采样点700可以包括采样点702（例如目标点）以及采样点704，其中每一个采样点分别可以与一个方形支架相关联，例如方形支架706和方形支架708。

基于图像场景I(x,y)、VDP（例如604）以及全息图（例如602）中的相邻点之间的物理分离度相同且等于p的假设，由位于和

的单个目标点（例如目标点702或704）贡献给虚拟窗口（例如虚拟窗口710或712）的波前可以由下式给出：

$u_s(x,y)|l_{m;n;v_x;v_y}\≤x\≤r_{m;n;v_x;v_y},t_{m;n;v_x;v_y}\≤y\≤b_{m;n;v_x;v_y}=I(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y})\exp \left(i\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{m;n;v_x;v_y}\right)---\left(1\right)$

其中 $R_{m;n;v_x;v_y}=\sqrt{{(x-x_{m;n;v_x;v_y})}^2{p}^2+{(y-y_{m;n;v_x;v_y})}^2{p}^2+d{(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y})}^2}$ 是采样目标点与VDP（例如604）上的位置(x,y)的距离，λ是波长。

HEC104（或别的组件）可以如下产生位于和

的单个目标点（例如702）针对虚拟窗口（例如710）所做的贡献。HEC104可以通过填充处理来对与每一个目标点（其示例分别是702和704）相关联的方形支架（其示例分别是706和708）内部的限定区域执行插值处理（例如使用相应采样点的强度和深度值来复制每一个方形支架内部的像素）。在插值处理之后，举例来说，HEC104可以根据以下的等式（2a）和（2b）来如下在与目标场景的方形支架（例如706）相对应的VDP（例如604）的虚拟窗口（例如710）上产生插值波前。

$\begin{array}{c}{u}_I(x,y,v_x,v_y)|l_{m;n;v_x;v_y}\≤x\≤r_{m;n;v_x;v_y},t_{m;n;v_x;v_y}\≤y\≤b_{m;n;v_x;v_y}\\ =I(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y})\×\\ \underset{{\mathrm{\τ}}_x=-Q_x/2}{\overset{Q_x/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{{\mathrm{\τ}}_y=-Q_y/2}{\overset{Q_y/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\exp \left(i\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x-x_{m;n;v_x;v_y}+{\mathrm{\τ}}_x)}^2{p}^2+{(y-y_{m;n;v_x;v_y}+{\mathrm{\τ}}_y)}^2{p}^2+d{(x_{m;n};v_x;v_y,y_{m;n;v_x;v_y})}^2}\right)\end{array}---\left(2a\right)$

$=G_A(x,y,I(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y}),d\left(x_{m;n;v_x;v_y}{y}_{m;n;v_x;v_y}\right))---\left(2b\right)$ Qx和Qy项可以控制插值区域的大小，并且这两个参量全都可以小于M。虽然并不是必需的，但在一些实施方式中，

在一些实施方式中，HEC104可以通过填充采样点的相应方形支架（例如706或708等等）内部的任意形状的区域IR来对每一个采样点（例如702、704等等）进行插值。就此而论，举例来说，HEC104可以根据以下等式（3a）和（3b）来如下确定虚拟窗口上的相应插值波前：

$\begin{array}{c}{u}_I(x,y,v_x,v_y)|l_{m;n;v_x;v_y}\≤x\≤r_{m;n;v_x;v_y},t_{m;n;v_x;v_y}\≤y\≤b_{m;n;v_x;v_y}\\ =I(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y})\×\end{array}---\left(3a\right)$

$\underset{{\mathrm{\τ}}_x\∈\mathrm{IR}\⩓{\mathrm{\τ}}_y\∈\mathrm{IR}}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(i\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x-{\mathrm{\τ}}_x)}^2{p}^2+{(y-{\mathrm{\τ}}_y)}^2{p}^2+d{(x_{m;n};v_x;v_y,y_{m;n;v_x;v_y})}^2}\right)$

$={G^{\′}}_A(x,y,I(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y}),d(x_{m;n;v_x;v_y},y_{m;n;v_x;v_y}))---\left(3b\right)$

HEC104可以构成所有插值波前集合的IWRP组件，其中每一个组件都可以贡献相应场景组件中的一个采样点（例如702或704等等）。

为了便于有效产生IWRP以及相应的全息图，对于

以及和

的有限变体来说，HEC104或别的组件可以预先计算

（或并且此类计算的结果可以保存在查找表106中。举例来说，如果将深度

和

分别量化成N_d和N_I个等级，那么总共可能会有N_d×N_I个组合。由此，在IWRP生成过程中，HEC104或别的组件可以通过从查找表106中检索与虚拟窗口（例如710，712等等）的每个像素值相对应的索引而采用无计算的方式或者至少采用基本上无计算的方式来产生IWEP组件中的每个虚拟窗口（例如710、712等等）。

举例来说，HEC104可以根据如下的等式（4）来从所有多相IWRP组件的总和中得到IWRP：

$u_w(x,y)=\underset{v_x=0v_y}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{=0}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_I(x,y,v_x,v_y)---\left(4\right)$

在一些实施方式中，举例来说，作为并行处理，HEC104可以使用GPU来促成IWRP组件的求和处理。

作为第三阶段的一部分，举例来说，HEC104可以根据如下的等式（5）并通过扩展IWRP来生成全息图：

$u(x,y)={\mathrm{KF}}^{-1}\left[F\right[u_w(x,y)]\×F[h(x,y)\left]\right],---\left(5\right)$

其中F["function(s)-to-be-transformed"]和F^-1["function(s)-to-be-transformed"]分别可以表示前向傅理叶变换和反向傅理叶变换，K可以是一个常数，并且

可以是一个脉冲函数。诸如使用等式（5）来扩展IWRP以产生全息图的处理也可被称为插值处理，其中h(x,y)可以是插值滤波器。对于等式（5）来说，HEC104和别的组件可以产生或预先计算F[h(x,y)]项（例如在生成全息图和/或扩展IWRP之前），由此，举例来说，在通过扩展IWRP来产生相应全息图的过程中，通过使用GPU，HEC104可以计算前向和反向傅理叶变换运算（例如根据等式（5）），其中该计算可以在不必计算F[h(x,y)]的情况下通过使用GPU而以较快的速度实施，由此有助于有效地扩展IWRP以及产生相应的全息图（例如602）。

HEC104可以灵活地选择虚拟窗口（例如702，712等等）的尺寸以及VDP（例如604）与3D目标场景（例如606）之间的距离，作为示例，所述尺寸和距离可以是根据经验以及根据规定的一个或多个全息图生成判据确定的。所述HEC104或是本公开中的别的组件可以至少部分基于这里公开的准则来确定或识别虚拟窗口（例如702，712等等）的尺寸和/或VDP（例如604）与3D目标场景（例如606）之间的距离。HEC104或别的组件可以实施一个或多个准则和/或至少部分基于所述一个或多个准则规定的一个或多个全息图生成判据。作为一个准则，虚拟窗口（例如710，712等等）的尺寸越大，则可被记录的目标波就越多，由此，衍射效率就会越好，而这可以导致更好地保留目标空间（例如606）中的3D信息。然而，放大虚拟窗口（例如710，712等等）也有可能降低场景强度图像的分辨率。HEC104可以根据规定的一个或多个全息图生成判据来使用用于在虚拟窗口（例如710，712等等）的尺寸与场景强度图像的分辨率等级之间实现预期平衡（例如可接受或最优的平衡）的参数设置、一个或多个处理等等。

作为另一个准则，VDP（例如604）与3D目标尝尽（例如606）之间的距离越短，则适合（例如可接受或必要）实施指定视角的虚拟窗口的尺寸越小。然而，如果虚拟窗口（例如710，712等等）的尺寸大到足以提供适当的衍射效率，那么将会是非常理想的（例如可接受或必要）。HEC104可以根据规定的一个或多个全息图生成判据来使用能在VDP的距离、虚拟窗口（例如710，712等等）的尺寸以及衍射效率之间实现预期平衡的参数设置、一个或多个处理等等。

进一步参考图1，HGC102可以关联于（例如可通信地连接至）一个显示器组件110。所述HGC102可以实时或者借助录制媒体（例如胶卷之类的2D媒体）来向显示器组件110提供（例如传递）3D全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）。显示器组件110则来产生、重建或再现能够至少部分基于3D全息图来呈现或重塑原始3D目标场景的3D全息图像（例如全视差的3D菲涅耳全息图像），并且可以呈现（例如显示）所述3D全息图像，以便供一个或多个观看者从不同的可视角度观看。

根据不同的实施例，显示器组件110可以包括有助于显示（例如实时显示）全息图像的以下的一个或多个：LCOS显示器，液晶显示器（LCD）（例如高分辨率LCD），自动立体显示器（例如多区自动立体显示器），全息3D电视（TV）显示器，SLM或是适合显示全息图像（例如3D菲涅耳全息图像）的其他预期显示器。

作为补充和/或替换，如果需要的话，全息图可以是在预期材料上形成的（例如通过使用光电技术而在胶卷上形成），由此将会具有可用于在预期时间再现3D全息图的全息图硬拷贝。此外，可以预料和理解的是，全息图输出（例如3D全息图和/或相应的3D全息图像）可以经由有线或无线通信信道而被传递到显示器组件110或其他显示器组件（例如3D TV显示器之类的远端显示器组件），以便于产生（例如重建，再现）和显示3D目标场景的3D全息图像，从而可以将3D全息图像呈献给预期观看者。

通过使用包含HEC104的HGC102，系统100和/或本公开主题的其他系统、方法、设备、处理、技术等等可以具有超越常规的全息图生成系统、方法和技术的众多优点。例如，通过使用包含HEC104的HGC102，系统100和/或本公开主题的其他系统、方法、设备、处理、技术等等可以产生全视差的3D数字菲涅耳全息图；可以具有显著快于常规全息图生成技术的计算时间；可以结合相对较多的目标点（例如四百万或更多的目标点）来应用本公开主题的快速计算；可以允许灵活地权衡重建的3D全息图像的分辨率与计算效率；可以阿斯仅仅使用数量较少（例如数量可忽略的）计算时间的同时补偿、减少或客服3D目标场景的下采样处理可能造成的稀疏度；复杂度可以相对较低；并且可以用软件和/或硬件手段来实现和实施。

系统100和/或本公开主题的其他系统、方法、设备、处理、技术等等可以在多种不同的应用中使用。举例来说，此类应用可以包括3D全息视频系统，桌面装饰、主题公园的景点，教育应用或用途，全息工作室，科学研究，现场舞台或音乐会等等。

图8示出的是可以根据本公开主题的不同方面和实施方式来有效产生一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个全视差的三维（3D）全息图（例如一个或多个3D菲涅耳全息图）的例示HGC800的框图。HGC800可以包括用于在HGC800与其他组件（例如一个或多个显示器组件，一个或多个场景捕捉设备，一个或多个处理器组件，一个或多个用户接口，一个或多个数据存储器等等）之间传递（例如发射，接收）信息的通信器组件802。作为示例，该信息可以包括：真实或合成的3D目标场景，全息图或全息图像，涉及规定的一个或多个全息图生成判据的信息，与促使产生全息图或全息图像的一种或多种算法相关的信息等等。

HGC800可以包括能够聚合接收（例如获取）自不同实体（例如一个或多个场景捕捉设备，一个或多个显示器组件，一个或多个处理器组件，一个或多个用户接口，一个或多个数据存储器等等）的数据的聚合器组件804。该聚合器组件804可以至少部分基于数据类型、数据源、产生或接收数据的时间或日期，与数据关联的目标点，与数据关联的WRP或IWRP，与数据关联的多相图像组件等等来关联相应的数据项，以便促成数据处理（例如由分析器组件806来分析数据）。

分析器组件806可以通过分析数据来帮助识别3D目标场景的要素（例如目标点，窗口，特征等等），下采样3D目标场景，产生WRP或IWRP，将WRP或IWRP扩展成全息图，对WRP执行插值处理等等，并且可以至少部分基于数据分析来产生分析结果。例如，分析器组件806可以分析与3D目标场景的目标点相关的信息，以便于对WRP执行插值处理，从而产生用于3D目标场景或图像的IWRP。举例来说，分析器组件806可以提供与HEC808或别的组件（例如处理器组件824，数据存储器826等等）相关的分析结果。如这里更全面描述的那样，HGC800（例如使用HEC808）可以至少部分基于该分析结果来对3D目标场景或图像的WRP执行插值处理，以便根据规定的一个或多个全息图生成判据来产生用于3D目标场景或图像的IWRP。

如这里更全面描述的那样，HGC800可以包括HEC808，并且所述HEC808能够产生全视差数字3D全息图（例如菲涅耳全息图），以便于产生或重建可以呈现或重塑原始的真实或合成3D目标场景的全视差3D全息图像（例如菲涅耳全息图像）。举例来说，HEC808可以包括全息图控制器组件810，下采样器组件816，插值器组件818，多相分解组件820，加法器组件822以及CGH组件824。

全息图控制器组件810可以控制与产生3D全息图（例如全视差3D菲涅耳全息图）和/或相应的3D全息图像相关的操作。所述全息图控制器组件810可以促成由HEC808的不同组件执行的控制操作，由此控制HEC808等等的组件之间的数据流。

下采样器组件812可以根据规定的一个或多个全息图生成判据并依照规定的下采样因数来对3D目标场景进行下采样。举例来说，所规定的一个或多个全息图生成判据（例如用于识别、确定或选择规定的下采样因数）有可能涉及3D目标场景的原始图像的分辨率，将会或者预计捡回显示全息图像的一个或多个显示器设备的分辨率，可用于产生全息图或是相关联的全息图像的计算资源，可用于产生全息图或是相关联的全息图像的时间量等等。

如这里更全面描述的那样，WRP生成器组件814可以为经过下采样的3D目标场景产生WRP（中间目标波前记录平面）或IWRP，以便于产生全息图。所述WRP生成器组件814可以从经过下采样的3D目标场景中的每一个采样点的贡献累积量中得到WRP，其中每一个被采样的目标点都可以投射一个条纹图案窗口。

如这里更全面描述的那样，扩展器组件816可以将关联于3D目标场景的WRP扩展成能够呈现3D目标场景的全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）。举例来说，如这里更全面描述的那样，所述扩展器组件816可以使用前向或反向2D FFT来将WRP扩展成全息图。在一些实施方式中，作为将WRP扩展成全息图的处理的一部分，插值器组件818可以使用诸如2D插值处理之类的能在频率空间中使用的插值处理来促成所述WRP的扩展和插值处理，以便产生全息图。根据不同的实施方式，HEC808（例如扩展器组件816和/或插值器组件818）可以使用GPU和/或FPGA来促成将WRP扩展成全息图的处理，对WRP进行插值的处理，和/或执行与产生全息图相关的其他操作。

多相分解组件820可以将3D目标场景分解或分离成多个多相图像组件。所述多相分解组件820可以将3D目标场景分解或分离成多个多相图像组件，以使其可以具有相同（例如相等）的分辨率，其中所述多相图像组件可被转换相对较小的位移，以使采样栅格可以是不重叠的。WRP生成器组件814（和/或插值器组件818）可以为每一个多相图像组件产生WRP或IWRP。

加法器组件822可以求和多相图像组件的WRP或IWRP的总和。在某些实施方式中，加法器组件822可以使用GPU和/或FPGA来求取多相图像组件的WRP或IWRP的总和，例如使用纹理融合。扩展器组件816和/或插值器组件818可以用于将相加或融合的WRP扩展成全息图，其中举例来说，所述插值器组件818可以使用能在频率空间中实施的2D插值处理来扩展相加或融合的WRP，以便补偿或减少（例如填充或填补）与相应的目标点相关联的采样之间的空白空间。

在一些实施方式中，CGH组件824可以用于产生合成的3D目标场景。作为示例，所述合成的3D目标场景可以是实际在现实世界中并不存在的3D目标场景模型。CGH组件824还可以产生能被HGC800用来从合成的3D目标场景中产生全息图的全息图文件。

HGC800还可以包括一个能与其他组件（例如通信器组件802，聚合器组件804，分析器组件806，HEC808等等）协同操作，以便于执行HGC800的不同功能的处理器组件826。该处理器组件826可以使用一个或多个处理器（例如CPU、GPU、FPGA等等）、微处理器或是可以处理数据的控制器，以便帮助产生全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）以及用于呈现3D目标场景的相应全息图像，中作为示例，所述数据可以是与3D目标场景相关的信息（例如视觉信息），全息图数据，与关联于HGC800以及相关组件的参数相关的数据等等；此外，该处理器组件还可以控制HGC800与关联于HGC800的其他组件之间的数据流。

在另一个方面中，HGC800可以包含一个数据存储器828，所述数据存储器可以存储数据结构（例如用户数据，元数据）；一个或多个代码结构（例如模块、对象、类、过程）、命令或指令；一个或多个查找表；与目标点相关的信息、WRP和/或IWRP；与3D目标场景相关（例如代表所述目标场景）的信息；全息图数据；参数数据等等。在一个方面中，处理器组件826可以在功能上与数据存储器828相耦合（例如通过存储器总线），以便存储和检索操作和/或授予功能所需要的信息，其中所述功能至少部分是授予通信器组件802，聚合器组件804，分析器组件806，HEC808等等和/或随后授予HGC800的其他任何操作方面的。应该预料和理解的是，HGC800的不同组件可以根据需要而在彼此之间和/或在与HGC800相关联的其他组件之间传递信息，以便执行HGC800的操作。此外还应该预料和理解的是，HGC800的相应组件（例如通信器组件802，聚合器组件804，分析器组件806，HEC808等等）中的每一个既可以是独立单元，也可以包含在HGC800内部（如所述），还可以引入HGC800的别的组件（例如HEC808）或是与HGC800分离的组件的内部，和/或几乎可以根据需要来采用其任何适当的组合。

应该预料和理解的是，根据其他不同的方面和实施例，HGC800或是与之关联的组件可以包括或关联其他那些可以用于帮助产生全息图和/或产生或显示用以呈现3D目标场景的相应全息图像的组件（为了简单起见而没有显示），例如建模器组件（例如用于帮助产生用于产生或显示全息图的模型数据），适配器组件（例如用于帮助适配或修改全息图像或数据，以便于以预期方式来产生或显示全息图），参考光束组件（例如将参考光束应用于3D目标场景和/或3D全息图），渲染器组件（例如对诸如模型数据或衍射图案数据之类的与3D目标场景相关联的数据进行渲染，或者将其转换成可用于产生再现3D目标场景的全息图的相应全息图数据），一个或多个反射器组件（例如通过反射全息图像来帮助显示所述全息图），和/或显示分区（例如将显示器分成预期数量的分区，以便显示全息图的不同视图）等等。

参考图9，该图描述的是可以根据本公开主题的实施例并使用智能处理来帮助产生真实或合成3D目标场景的全视差3D全息图（例如3D菲涅耳全息图）的系统900的框图。如这里更全面描述的那样，该系统900可以包括能以预期方式来从与3D目标场景的多个不同观看视角产生可以呈现与3D目标场景的多个不同观看视角相对应的3D目标场景（例如真实或计算机合成的3D目标场景）的全息图（例如3D全息图像序列）。应该预料到的是，如这里更全面描述的那样，HGC902与相应组件（例如分别命名的组件）可以是相同或相似的，和/或可以与相应组件包含相同或相似的功能。HGC902可以包括一个能够产生全视差数字3D全息图（例如菲涅耳全息图）的HEC（在图9中并未显示；其示例是在图1和8中描绘并在这里描述的），以便帮助产生或重建可以呈现或重塑原始或合成3D目标场景的全视差数字3D全息图像（例如菲涅耳全息图像）。

系统900还可以包括一个能够经由总线而与HGC902和/或其他组件（例如系统900的组件）相耦合的处理器组件。根据本公开主题的实施例，处理器组件904可以是一个或多个能够管理通信以及运行应用的应用处理器。例如，所述处理器组件904可以是一个可供计算机、移动计算设备、个人数字助理（PDA）或其他电子计算设备使用的处理器。处理器组件904可以产生命令，以便于从与HGC902获取或创建的3D目标场景的多个不同观看视角相对应的多个不同观看视角产生全息图和/或显示3D目标场景的全息图像，修改与HGC902相关联的参数等等。

系统900还可以包括能智能组件906，其中所述智能组件906能与HGC902、处理器组件904和/或与系统900关联的任何组件相关联（例如可通信地与之相连），以便于分析数据，例如当前和/或历史信息，以及至少部分基于此类信息来做出一个或多个推断和/或判定，作为示例，所述推断或判定涉及的是至少部分基于3D目标场景来产生3D全息图和/或3D全息图像的处理，设置与HGC902以及相关组件相关联的参数等等。

举例来说，智能组件906至少部分可以基于当前和/或历史证据来推断在产生3D目标场景的过程中使用的下采样因数，在产生3D目标场景的3D全息图的过程中使用某种扩展或插值处理，与图像相关联的窗口是否重叠（例如部分重叠）和/或窗口的重叠程度，与HGC902的操作结合使用的一个或多个参数的相应参数值等等。

在一个方面中，智能组件906可以向HGC920传递与所述推断和/或判定相关的信息。HGC902则可以至少部分基于智能组件906做出的与此类数据相关的一个或多个推断和/或判定来采取（例如自动或动态采取）一个或多个行动，以便于从多个不同观看视角产生与HGC902获取或产生的3D目标场景的多个不同观看视角相对应的3D全息图和/或3D目标场景的3D全息图像等等。

应该理解的是，智能组件906可以从一组借助事件和/或数据获取的观测结果中提供系统、环境和/或用户的推理或推论状态。作为示例，所述推论可以用于识别特定的环境或行为，或者可以产生状态概率分布。所述推论可以是概率性的——也就是说，关注状态的概率分布计算是以对数据和事件所做的考虑为基础的。此外，所述推论还可以是指用于从一组事件和/或数据中构成更高层事件的技术。此类推论会导致一组观测到的事件和/或已存储的事件数据（例如历史数据）中构造新的事件或行为，而不管所述事件是否在时间上紧密关联，以及所述事件或数据是否来自一个或几个事件及数据源。不同的分类（显性和/或隐性训练的）方案和/或系统（例如支持矢量机、神经网络、专家系统、贝叶斯信念网络、模糊逻辑、数据融合引擎、……）可以与用以执行结合了本公开主题的自动和/或推论操作的处理结合使用。

分类器是一个将输入属性矢量x=（x1,x2,x3,x4,xn）映射成所述输入属于某个分类的置信度的函数，换言之，f(x)=confidence(class)。这种分类可以使用基于概率和/或统计的分析（例如因式分解成分析实用工具和成本），以便预测或推断用户希望自动执行的操作。支持矢量机（SVM）是可以使用的分类器的一个示例。所述SVM是通过在可能的输入空间中找出超曲面来工作的，其中所述超曲面尝试从非触发事件中拆分出触发判据。直观上，这样做会使所述分类对于近似的测试数据而言是正确的，但对训练数据而言则并不相同。作为示例，其他定向或非定向的模型分类方法包括朴素贝叶斯、贝叶斯网络、决策树、神经网络、模糊逻辑模型，并且提供了不同独立图案的概率分类模型也是可以使用的。此外，这里使用的分类还包括用于开发优先级模型的统计回归。

系统900还可以包括能与处理器组件904相连的演示组件908。所述演示组件908可以提供不同类型的用户界面，以便促成在用户与耦合至处理器组件904的任何组件之间进行的交互。如所述，演示组件908是一个可以与处理器组件904以及关联组件一起使用的独立实体。然而，可以预料到的是，该演示组件908和/或类似的查看组件可被引入至处理器组件904，和/或可以是一个独立单元。该演示组件908可以提供一个或多个图形用户界面（例如触摸屏GUI）、命令行界面等等。例如，所渲染的GUI可以为用户提供一个用于对数据执行加载、引入、读取处理的区域，并且可以包括一个用于呈现此类操作的结果的区域。这些区域可以包括已知的文本和/或图形区域，其中所述区域包括对话框、静态控件、下拉菜单、列表框、弹出菜单、编辑控件、组合框、单选按钮、复选框、按钮以及图形框。此外，所使用的还可以是促成演示的实用工具，作为示例，所呈现的可以是垂直和/或水平的导航滚动条，以及用于确定是否可以看到某个区域的工具栏按钮。例如，用户可以与耦合至和/或被引入处理器组件904的一个或多个组件进行交互。

用户还可以借助鼠标、滚动球、数字键盘、键盘、触摸屏、笔和/或语音激活来与区域进行交互，以便选择和提供信息。通常，在输入了信息之后可以使用按钮或是键盘上的回车键之类的机制来发起搜索。然而可以预料的是，请求保护的主题并不局限于此。例如，仅仅高亮显示复选框的处理可以发起信息传递。在另一个示例中，所使用的可以是命令行界面。例如，所述命令行界面可以提示（例如借助显示器上的文本消息和音频音调）用户借助于提供文本消息来输入信息。然后，用户可以提供适当的信息，例如提供与界面提示中提供的选项相对应的字母数字输入或是对于所述提示中提出的问题的回答。应该预料的是，命令行界面可以与GUI和/或API结合使用。此外，命令行界面可以结合图形支持有限和/或通信信道带宽很窄的硬件（例如视频卡）和/或显示器（例如黑白以及EGA）来使用。

根据本公开主题的一个实施例，HGC902和/或其他组件可以位于单个集成电路芯片或是在其上实施的。根据另一个实施例，HGC902和/或其他组件可以是在专用集成电路（ASIC）芯片上实施的。在再一个实施例中，HGC902和/或其他组件可以位于或者是在多个芯片或晶圆上实施的。

前述的系统和/或设备是结合若干个组件之间的交互来描述的。应该预料到的是，此类系统和组件可以包括这些组件或是在其内规定的子组件，一些指定的组件或子组件，和/或附加组件。子组件还可以作为可通信地耦合至其他组件的组件来实施，而不是包含在亲代组件内部。更进一步，一个或多个组件和/或子组件可以合并成提供聚合功能的单个组件。这些组件还可以与一个或多个在这里为了简单起见而没有具体描述但为本领域技术人员所知的其他组件进行交互。

图10-12示出的是根据本公开主题的方法和/或流程图。为了简化说明，所述方法是作为一系列的操作而被描绘和论述的。应该理解和预料到的是，本公开并不受所示出的操作和/或操作顺序的限制，例如，这些操作可以依照不同的顺序和/或同时进行，并且可以结合在这里未被给出和描述的其他操作。此外，并不是所示出的所有操作都是实施根据本公开主题的方法所必需的。另外，本领域技术人员还会理解并预料到，所述方法可以还可以借助状态图或事件而被表示成是一系列的相关状态。作为补充，还应该预料到的是，在下文以及整个说明书中描述的方法能够保存在某个制品上，以便于将此类方法运送或传送到计算机。这里使用的术语制品旨在包含可以从任何计算机可读设备、载体或媒体访问的计算机程序。

参考图10，该图示出的是根据本公开主题的不同实施例和方面来有效生成一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个3D全息图（例如一个或多个全视差的3D菲涅耳全息图）的例示方法1000的流程图。在1002，从下采样的3D目标场景中可以产生WRP（中间目标波前记录平面），其中所述WRP可以相对接近于所述场景（例如，所述WRP可以处于所述场景的指定距离以内）。HGC可以包括一个HEC，其中所述HEC能够依照规定的下采样因数来下采样3D目标场景，以便产生下采样的3D目标场景。HEC可以从下采样的3D目标场景中产生WRP。该HEC可以从下采样3D目标场景的每一个采样目标点的贡献累积量中得到WRP，其中所述每一个采样目标点都可以投射一个条纹图案窗口。在一些实施方式中，相邻窗口彼此可以部分重叠。HEC可以产生（例如预先计算，预先确定）每一个方形区域的波前图案，并且可以将所述波前图案保存在一个或多个查找表中。如这里更全面描述的那样，当HEC希望在全息图生成过程中获取WRP时，所述HEC可以从一个或多个查找表中访问波前图案，以便以计算量相对较低的方式来获取WRP。

在1004，举例来说，通过使用插值处理，可以扩展WRP，以便产生可以呈现3D目标场景的3D全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）。HEC可以扩展和/或转换WRP，以便产生3D全息图。在一些实施方式中，作为扩展处理的一部分，如这里更全面描述的那样，HEC可以执行插值处理（例如在频率空间中实施的2D插值处理），以便对WRP进行插值以产生与3D目标场景相关的IWRP。

转到图11，该图示出的是根据本公开主题的不同实施例和方面来有效产生一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个3D全息图（例如一个或多个全视差的3D菲涅耳全息图）的另一个例示方法1100的流程图。在1102，依照规定的下采样因数，可以对3D目标场景进行下采样。HGC可以接收真实或合成的3D目标场景，亦或是产生合成的3D目标场景。如这里更全面描述的那样，所述HGC可以包括一个HEC，该HEC则可以依照规定的下采样因数来下采样3D目标场景。

在1104，从下采样的3D目标场景中可以生成WRP，其中所述WRP可以相对接近于场景（例如，所述WRP可以处于该场景的指定距离以内）。HEC可以从下采样的3D目标场景中产生WRP。所述HEC可以从下采样3D目标场景的每一个采样目标点的贡献累积量中得到WRP，其中所述每一个采样目标点都可以投射一个条纹图案窗口。在一些实施方式中，相邻窗口彼此可以部分重叠。

在1106，与下采样3D目标场景的采样目标点分别关联的方形区域的波前图案可被确定。HEC可以确定（例如预先确定，预先计算）每一个方形区域的波前图案。在1108，举例来说，方形区域的波前图案可被保存在一个或多个查找表中。HEC可以将波前图案保存在一个或多个查找表中，以便在全息图生成处理过程中的预期时间使用。

在1110，举例来说，通过从一个或多个查找表中检索方形区域的波前图案，可以获取与3D目标场景相关联的WRP。如这里更全面描述的那样，当HEC希望在全息图生成处理过程中获得WRP时，所述HEC可以从一个或多个查找表中访问波前图案，以便以仅仅涉及较少量计算的方式来获取WRP。

在1112，举例来说，通过使用插值处理来扩展WRP，可以产生能够呈现3D目标场景的3D全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）。HEC可以通过扩展WRP来产生3D全息图。在1114，举例来说，通过使用可以在频率空间中实施的2D插值处理，可以对WRP进行插值，以便产生与3D目标场景相关联的IWRP。作为扩展处理的一部分，如这里更全面描述的那样，HEC可以通过执行插值处理来对WRP进行插值，以便产生与3D目标场景相关的IWRP。

图12描述的是根据本公开主题的不同实施例和方面并通过使用多相IWRP处理来有效产生一个或多个真实或合成3D目标场景的一个或多个3D全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）的例示方法1200。在1202，依照规定的下采样参数，可以对3D场景进行下采样。HGC可以接收真实或合成的3D目标场景，亦或是产生合成的3D目标场景。如这里更全面描述的那样，所述HGC可以包括一个能够依照规定的下采样因数来下采样3D目标场景的HEC。

在1204，下采样的3D目标场景可被分解成多个多相图像组件。UEC可以将下采样的3D目标场景分解或分离成包括不同的多相图像组件在内的多个多相图像组件。相应的多相图像组件可以具有相同的分辨率，但是有可能被转移指定的（例如相对较小的）位移，由此，采样栅格可以是不重叠的。

在1206，多个多相图像组件中的每一个多相图像组件都可被产生一个WRP。HEC可以为关联于下采样3D目标场景的每一个多相图像组件产生一个WRP。对于与多相图像组件相关联的WRP来说，HEC可以从与所述多相图像组件相关的下采样3D目标场景的每一个采样目标点的贡献累积量中获得所述WRP，其中每一个采样目标点都可以投射一个条纹图案窗口。在一些实施方式中，相邻窗口彼此可以部分重叠。

在1208，相应多相图像组件的WRP可以相加和/或融合。UHEC可以将相应多相图像组件的WRP相加和/或融合。在一些实施方式中，HEC可以使用GPU和/或FPGA来将使用纹理融合的相应多相图像组件的WRP相加和/或融合。

在1210，举例来说，通过使用插值处理，可以将相加和/或融合的WRP扩展成全息图。例如，HEC可以使用插值处理来将相加和/或融合的WRP扩展成全息图（例如全视差的3D菲涅耳全息图）。如这里更全面描述的那样，在扩展相加和/或融合的WRP的过程中，作为示例，HEC可以对相加和/或融合的WRP执行在频率空间中实施的2D插值处理，以便产生相加和/或融合的IWRP，从而帮助于产生全息图。该插值处理有助于补偿或减小（例如填充或填补）与相加和/或融合的WRP的相应目标点相关联的采样之间的空白空间。

为了提供用于本公开主题的不同方面的环境，图13和14以及以下论述简要概括地描述了可以实施本公开主题的不同方面的适当环境。虽然在上文中是在运行于一台和/或多台计算机上的计算机程序的计算机可执行指令的通用上下文中描述本主题的，但是本领域技术人员将会认识到，本主题也可以结合其他程序模块来实施。通常，程序模块包括执行特定任务和/或实施特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构等等。此外，本领域技术人员还会预料到，这些方法是可以使用其他计算机系统配置实施的，这其中不但包括单处理器或多处理器的计算机系统，微型计算设备，大型机，而且还包括个人计算机，手持计算设备（例如个人数字助理（PDA）、电话、手表），基于微处理器或可编程的消费类或工业电子设备等等。所示出的方面还可以在那些由通过通信网络连接的远端处理设备执行任务的分布式计算环境中实施。然而，即使不是全部，本公开主题的一些方面也可以在独立计算机上实施。在分布式计算环境中，程序模块可以同时位于本地和远端记忆存储设备中。

参考图13，适合实施请求保护的主题的不同方面的环境1300包括计算机1312。该计算机1312包括处理单元1314、系统存储器1316以及系统总线1318。应该预料到的是，作为示例，计算机1312可以与实施结合图1-9显示和描述的一个或多个系统或组件（例如HGC、HEC等等）的处理一起使用。系统总线1318将包括但不局限于系统存储器1316的系统组件耦合至处理单元1314。所述处理单元1314可以是任何不同的可用处理器。双重微处理器和其他多处理器架构同样可被用作处理单元1314。

系统总线1318可以是若干种总线结构中的任何一种，这其中包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线和/或使用了多种可用总线架构的本地总线，其中所述总线架构包括但不局限于工业标准架构（ISA）、微通道架构（MSA）、扩展ISA（EISA）、智能驱动电子设备（IDE）、VESA本地总线（VLB）、周边组件互连（PCI）、插件总线、通用串行总线（USB）、高级图形端口（AGP）、个人计算机存储卡国际协会总线（PCMCIA）、火线（IEEE1394）以及小型计算机系统接口（SCSI）。

系统存储器1316包括易失存储器1320以及非易失存储器1322。在非易失存储器1322中存储了基本输入/输出系统（BIOS），其中所述BIOS包含了用于在计算机1312内部的部件之间传送信息的基本例程，例如在启动过程中。作为例证而不是限制，非易失存储器1322可以包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦写可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失存储器1320包括充当外部缓存的随机存取存储器（RAM）。作为例证而不是限制，RAM可以用多种形式来提供，例如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据速率SDRAM（DDR SDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路DRAM（SLDRAM）、内存总线式直接RAM（SDRAM）、直接内存总线式动态RAM（DRDRAM）以及内存总线式动态RAM（RDRAM）。

计算机1312还包括可移除/不可移除的易失/非易失计算机存储媒体。举例来说，图13示出了一个磁盘存储器1324。所述磁盘存储器1324包括但不局限于与磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或记忆棒相类似的设备。此外，磁盘驱动器1324可以包括与其他存储媒体分开或组合的存储媒体，这其中包括但不局限于光盘驱动器，例如紧凑型ROM设备（CD-ROM）、CD可记录驱动器（CD-R驱动器）、CD可重写驱动器（CD-RW驱动器）或是数字多用途磁盘ROM驱动器（DVD-ROM）。为了便于将磁盘存储设备1324连接到系统总线1318，通常会使用一个可移除或不可移除接口，例如接口1326。

应该预料到的是，图13描述的是充当了用户以及在适当工作环境1300中描述的基本计算机资源之间的中介的软件。此类软件包括操作系统1328。操作系统1328可以保存在磁盘存储器1324上，其可以通过操作来控制和分配计算机系统1312的资源。系统应用1330则通过保存在系统存储器1316或是磁盘存储器1324上的程序模块1332以及程序数据1334来利用操作系统1328的资源管理。应该预料到的是，请求保护的主题可以结合不同的操作系统或是操作系统组合来实施。

用户通过一个或多个输入设备1336来将命令或信息输入计算机1312。输入设备1336包括但不局限于指示设备，例如鼠标、轨迹球、指示笔、触摸板、键盘、麦克风、摇杆、游戏手柄、卫星碟形天线、扫描仪、电视调谐卡、数码相机、数字录像机、网络摄像头等等。这些以及其他输入设备借助一个或多个接口端口1338并通过系统总线1318连接到处理单元1314。作为示例，所述一个或多个接口端口1338包括串行端口，并行端口，游戏端口以及通用串行总线（USB）。一个或多个输出设备1340使用了一些相同类型的端口来作为一个或多个输入设备1336。由此，举例来说，USB端口可以用于向计算机1312提供输入，以及将来自计算机1312的信息输出到输出设备1340。在这里提供了一个输出适配器1342，以便图示存在一些输出设备1340，尤其是类似于监视器、扬声器和打印机之类的输出设备1340。作为例证而不是限制，所述输出适配器1342包括在输出设备1340与系统总线1318之间提供了连接手段的视频卡和声卡。应该指出的是，其他设备和/或设备系统同时提供了输入和输出能力，例如一个或多个远端计算机1344。

计算机1312可以通过使用与一台或多台远端计算机、例如一台或多台远端计算机1344的连接而在联网环境中工作。所述一台或多台远端计算机1344可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的电器、对等设备或是其他常见的网络节点等等，并且通常会包含结合计算机1312描述的很多或所有部件。为了简明起见，与一个或多个远端计算机1344一起示出的仅仅是记忆存储设备1346。一台或多台远端计算机通过网络接口1348而以逻辑方式连接到计算机1312，然后则经由通信连接1350而被物理连接。网络接口1348包括有线和/或无线通信网络，例如局域网（LAN）和广域网（WAN）。LAN技术包括光纤分布式数据接口（FDDI）、铜线分布式数据接口（CDDI）、以太网、令牌环网等等。WAN技术则包括但不局限于点对点链路、诸如综合服务数字网（ISDN）及其变体之类的电路交换网络、分组交换网络以及数字订户线（DSL）。

一个或多个通信连接1350指的是用于将网络接口1348连接到总线1318的硬件/软件。虽然为使例证简单而在计算机1312内部显示了通信连接1340，但是它也可以处于计算机1312的外部。单纯作为示例，连接至网络接口1348所必需的硬件/软件包括内部和外部技术，例如调制解调器，其中所述调制解调器包括常规的电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器以及以太网卡。

图14是可以与本公开交互的样本计算环境的示意性框图。系统1400包括一个或多个客户机1410。所述一个或多个客户机1410可以是硬件和/或软件（例如线程、进程、计算设备）。由此，系统1400尤其可以对应于双层客户机服务器模型或多层模型（例如客户机，中间层服务器，数据服务器）。一个或多个服务器1430也可以是硬件和/或软件（例如线程，进程，计算设备）。作为示例，该服务器1430可以收容通过使用本公开来执行转换的线程。在客户机1410与服务器1430之间进行的一种可能的通信可以采用在两个或更多计算机进程之间传送的数据分组的形式。

系统1400包括可用于促成一个或多个客户机1410与一个或多个服务器1430之间的通信的通信框架1450。所述一个或多个客户机1410可通信地连接到一个或多个可用于存储一个或多个客户机1410本地的信息的客户机数据存储器1420。同样，一个或多个服务器1430可操作地连接到一个或多个可用于存储服务器1430本地的信息的服务器数据存储器1440。

应该预料到和理解的是，对照特定系统或方法描述的组件（例如全息图生成器组件，全息图增强器组件，扩展器组件，插值器组件，处理器组件，查找表，数据存储器，显示器组件等等）与对照这里公开的其他系统或方法描述的相应组件（例如分别命名的组件或类似命名的组件）可以包含相同或相似的功能。

此外，术语“或”指的是包含性的“或”，而不是排他性的“或”。换言之，除非另有规定或是从上下文中可以清楚了解，否则“X使用A或B”旨在表示任何一种自然的包容性排列。也就是说，如果X使用A；X使用B；或者X同时使用A和B，那么在前述任一实例中均满足“X使用A或B”。此外，对于本说明书和附图中使用的冠词“一”和“一个”来说，除非以别的方式加以规定或者可以从上下文中清楚理解其指示的单数形式，否则所述“一”和“一个”通常应被解释成是指“一个或多个”。

这里使用的术语“示例和/或例示”被用于指示用作示例、实例或例证。为了避免歧义，这里公开的主题并不受此类示例的限制。此外，在这里被描述成“示例”和/或“例示”的任何方面或设计不必被解释成优先或优于其他方面或设计，此外其也不意味着排除了本领域普通技术人员已知的等价例示结构和技术。

这里使用的术语“组件”、“系统”等等可以是指硬件、软件（例如运行中的）和/或固件的计算机相关实体。例如，组件可以是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、程序和/或计算机。作为例证，在服务器上运行的应用以及服务器全都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在近程内部，并且组件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或更多计算机之间。

此外，本公开主题还可以作为使用了标准的编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件或是其任何组合，以便控制计算机来实施本公开主题的方法、设备或制品来实施。这里使用的术语“制品”可以包括能从任何计算机可读设备、载体或媒体访问的计算机程序。例如，计算机可读媒体可以包括但不局限于磁存储设备（例如硬盘，软盘，磁带，……），光盘（例如紧凑型碟片（CD），数字多用途碟片（DVD），……），智能卡以及闪存设备（例如卡，记忆棒，键驱动器，……）。此外还应该了解，载波可以用于运送计算机可读的电子数据，作为示例，所述载波可以是在传送和接收电子邮件或是访问诸如因特网或局域网（LAN）之类的网络的过程中使用的载波。当然，本领域技术人员还可以认识到，在不脱离本公开主题的范围和实质的情况下，针对该配置众多修改都是可行的。

本说明书中使用的术语“计算机”实际可以是指任何计算处理单元或设备，这其中包括但不局限于单核处理器；具有软件多线程运行能力的单处理器；多核处理器；具有软件多线程运行能力的多核处理器；具有硬件多线程运行能力的多核处理器；秉性平台；以及具有分布式共享内存的并行平台。此外，处理器可以是指集成电路，专用集成电路（ASIC），数字信号处理器（DSP），现场可编程门阵列（FPGA），图形处理单元（GPU），可编程逻辑控制器（PLC），复杂可编程逻辑设备（CPLD），分立的门或晶体管逻辑，分立的硬件组件或是被设计成执行这里描述的功能的组件的任何组合。更进一步，处理器可以使用纳米级架构来优化空间使用情况或是增强用户设备的性能，其中作为示例，所述架构可以是模块化以及基于量子的晶体管、开关以及门电路。处理器还可以作为计算处理单元的组合来实施。

在本公开中，诸如“存储”、“存储器”、“数据存储器”、“数据存储设备”、“数据库”之类的术语以及与组件的操作和共享相关的其他任何信息存储组件都被用于指示“存储器组件”，也就是在“存储器”或是包含存储器的组件中实现的实体。应该预料到的是，这里描述的存储器和/或存储器组件可以是易失存储器或非易失存储器，亦或是同时包含了易失和非易失存储器。

作为例证而不是限制，非易失存储器可以包括只读存储器（ROM），可编程ROM（PROM），电可编程ROM（EPROM），电可擦写可编程ROM（EEPROM），闪存或是非易失随机存取存储器（RAM）（例如铁电RAM（FeRAM））。作为示例，易失存储器可以包括能够充当外部缓存的RAM。作为例证而不是限制，所述RAM可以用多种形式来提供，例如同步RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据速率SDRAM（DDR SDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路DRAM（SLDRAM）、内存总线式直接RAM（SDRAM）、直接内存总线式动态RAM（DRDRAM）以及内存总线式动态RAM（RDRAM）。此外，这里公开的系统或方法的存储器组件旨在包含这些以及其他任何适当类型的存储器，而不是局限于此。

本具体实施方式的一些部分是依照关于计算机存储器内部的数据比特操作的算法和/或符号表示给出的。这些算法描述和/或表示是供本领域技术人员用以最有效地将其工作实质传达给其他技术人员的手段。在这里，算法通常被认为是导致产生预期结果的前后一致的操作序列。这些操作需要对物理参量执行物理操作。通常，这些参量采用的是能被存储、传送、组合、比较和/或以其他方式操作的电/或磁信号的形式，但这并不是必需的。

已被证实的是，出于习惯用语方面的原因，有时将这些信号称之为比特、值、元素、符号、字符、项、数字等等是非常便利的。然而应该考虑到的是，所有这些以及类似的术语都是与恰当的物理参量相关联的，并且仅仅是应用于这些参量的便利标签。除非以别的方式特别规定或者可以从先前论述中清楚了解，否则应该了解，在本公开主题中，使用了处理、计算、运算、确定和/或显示等术语的论述指的是计算机系统和/或类似的消费类和/或工业电子设备和/或机器的操作和处理，其中所述操作操纵的是被表示成计算机和/或机器的寄存器及存储器内部的物理（电子和/或电气）参量的数据，和/或将所述数据变换成其他数据，并且所述其他数据同样是作为机器和/或计算机系统存储器或寄存器、亦或是其他此类信息存储、传输和/或显示设备内部的物理参量表示的。

以上描述包含了关于本公开主题的方面的示例。毫无疑问，在这里不可能描述组件或方法的每一种可以想到的组合，以便描述本公开主题，然而本领域普通技术人员可以认识到，关于本公开主题的其他众多组合和置换都是可行的。相应地，本公开主题旨在包含落入附加权利要求实质和范围以内的所有此类变更、修改和变体。此外，对于在具体实施方式或权利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“带有”或是其变体来说，与在权利要求中作为传统单词使用时被解释成“包含”的术语“包含”相似，此类术语应该是包含性的。

Claims (29)

1.一种系统，包括：

至少一个存储计算机可执行组件的存储器；以及

至少一个促使运行所述至少一个存储器中的计算机可执行组件的处理器，所述计算机可执行组件包括：

全息图生成器组件，该组件从下采样的三维目标场景中产生中间目标波前记录平面，其中所述中间目标波前记录平面处于下采样的三维目标场景的规定距离以内；以及

全息图增强器组件，该组件借助于使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生用以呈现与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图。

2.权利要求1的系统，其中全息图增强器组件借助于使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生全视差的三维菲涅耳全息图。

3.权利要求1的系统，其中全息图增强器组件依照规定的下采样因数来下采样三维目标场景，以便产生下采样的三维目标场景。

4.权利要求3的系统，其中全息图增强器组件至少部分基于以下各项的至少一项来识别规定的下采样因数：三维目标场景的分辨率，呈现三维目标场景的全息图像的分辨率，显示器设备的分辨率，可用于产生三维全息图的计算资源量，可用于产生三维全息图的时间量。

5.权利要求1的系统，其中全息图增强器组件从关联于下采样三维目标场景的相应采样目标点的贡献累积量中得到中间目标波前记录平面，其中所述相应的采样目标点透射相应的条纹图案窗口。

6.权利要求5的系统，其中相应条纹图案窗口中的至少一个窗口与相应条纹图案窗口中的另一个窗口部分重叠，或者相应条纹图案窗口相对于彼此都不重叠。

7.权利要求5的系统，其中全息图增强器组件使用在频率空间中实施的二维插值处理来对中间目标波前记录平面执行插值，以便产生插值中间目标波前记录平面。

8.权利要求7的系统，其中全息图增强器组件将关联于相应采样目标点的相应方形区域的相应波前图案保存在查找表中。

9.权利要求8的系统，其中全息图增强器组件从查找表中检索相应的波前图案，以便帮助产生插值中间目标波前记录平面。

10.权利要求1的系统，其中全息图增强器组件将下采样的三维目标场景分解成多个多相图像组件。

11.权利要求10的系统，其中全息图增强器组件为所述多个多相图像组件中的各个多相图像组件产生相应的中间目标波前记录平面。

12.权利要求11的系统，其中全息图增强器组件使用加法处理或融合处理中的至少一种来求取多个多相图像组件的相应的中间目标波前记录平面的总和，以便产生经过修改的中间目标波前记录平面。

13.权利要求12的系统，其中全息图增强器组件使用图形处理单元或现场可编程门阵列中的至少一个并通过使用纹理融合来求取多个多相图像组件的相应的中间目标波前记录平面的总和，以便产生经过修改的中间目标波前记录平面。

14.权利要求12的系统，其中全息图增强器组件通过扩展经过修改的中间目标波前记录平面来产生三维全息图，并且其中所述全息图增强器组件使用在频率空间中实施的二维插值处理来对经过修改的中间目标波前记录平面进行插值，以便于扩展经过修改的中间目标波前记录平面，从而产生三维全息图。

15.一种方法，包括：

包含至少一个处理器的系统从下采样的三维目标场景中产生中间的目标波前记录平面，其中所述中间目标波前记录平面处于所述下采样目标场景的规定距离以内；以及

该系统转换所述中间目标波前记录平面，以便产生呈现了与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图。

16.权利要求15的方法，还包括：

依照规定的下采样因数来下采样三维目标场景，以便产生下采样的三维目标场景。

17.权利要求15的方法，还包括：

使用插值处理来转换中间目标波前记录平面，以便于产生呈现三维目标场景的三维全息图。

18.权利要求17的方法，还包括：

从关联于下采样三维目标场景的相应采样目标点的贡献累积量中得到中间目标波前记录平面，其中所述相应的采样目标点透射相应的条纹图案窗口。

19.权利要求18的方法，还包括：

将相应条纹图案窗口中的至少一个窗口与相应条纹图案窗口中的另一个窗口部分重叠。

20.权利要求18的方法，还包括：

使用在频率空间中实施的二维插值处理来对中间目标波前记录平面执行插值，以便产生插值中间目标波前记录平面。

21.权利要求20的方法，还包括：

将关联于相应采样目标点的相应方形区域的相应波前图案保存在查找表中。

22.权利要求21的方法，还包括：

从查找表中获取相应的波前图案；以及

至少部分基于相应的波前图案来产生插值中间目标波前记录平面。

23.权利要求15的方法，还包括：

将下采样的目标场景分解成多相图像组件子集；以及

为多相图像子集中的各个多相图像组件产生相应的中间目标波前记录平面。

24.权利要求23的方法，还包括：

求取多相图像子集的相应中间目标波前记录平面的总和，以便产生经过修改的中间目标波前记录平面；

使用在频率空间中实施的二维插值处理来对经过修改的中间目标波前记录平面进行插值，以便于扩展经过修改的中间目标波前记录平面，从而产生三维全息图；以及

通过转换经过修改的中间目标波前记录平面来产生三维全息图。

25.权利要求24的方法，还包括：

使用纹理融合来求取多相图像组件的中间目标波前记录平面的总和，以便产生经过修改的中间目标波前记录平面。

26.一种非暂时性计算机可读存储介质，其中所述计算机可读存储介质包含了响应于运行而促使包含处理器的系统执行操作的计算机可执行指令，所述操作包括：

从下采样的三维目标场景中产生中间目标波前记录平面，其中所述中间目标波前记录平面处于所述下采样目标场景的规定距离以内；以及

使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生呈现与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图。

27.权利要求26的非暂时性计算机可读存储介质，还包括响应于运行而促使系统执行操作的计算机可执行指令，所述操作包括：

使用在频率空间中实施的二维插值处理来对中间目标波前记录平面执行插值，以便产生插值中间目标波前记录平面。

28.一种系统，包括：

用于从下采样的三维目标场景中产生中间目标波前记录平面的装置，其中所述中间目标波前记录平面处于所述下采样目标场景的规定距离以内；以及

使用插值处理来扩展中间目标波前记录平面，以便产生呈现了与下采样的三维目标场景相关联的三维目标场景的三维全息图的装置。

29.权利要求28的系统，包括：

使用在频率空间中实施的二维插值处理来对中间目标波前记录平面执行插值，以便产生插值中间目标波前记录平面的装置。

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