CN107087149A - 用于处理全息图像的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于处理全息图像的装置和方法。该装置计算关于左眼图像的第一计算结果和关于右眼图像的第一计算结果并且将所述结果存储在存储装置的不同存储器地址中。此后，该装置通过执行使用存储在存储装置中的所有第一计算结果的第二计算来计算要被空间光调制器调制的光的波形值。在经由空间光调制器再现的全息图像的观看窗口中，左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口被该装置在空间上彼此分离。

Description

用于处理全息图像的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年2月12日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请第10-2016-0016355号的优先权，在此通过引用将其公开内容全部并入。
技术领域
示例实施例涉及用于处理全息图像的方法和装置，并且更具体地，涉及用于处理计算机生成的全息图(computer-generated hologram,CGH)图像的方法和装置。
背景技术
有镜(glass)方法和无镜(glassless)方法已被广泛用于生成三维(3D)图像。有镜方法包括偏光镜方法和快门式眼镜方法，并且无镜方法包括透镜方法和视差障栅(parallax barrier)方法。所有这些方法都是基于人视觉系统的双目视差，并且因而，视点数目的增加受到了限制并且大脑识别的感知深度与两眼的焦点不匹配。因而，这些方法通常导致观察者感到疲劳。
全息显示方法近来已被用作无需匹配两眼的焦点就能够生成大脑识别的感知深度并且提供全视差的3D图像显示方法。全息显示方法中，通过向全息图图样(hologrampattern)发射参考光以使参考光被衍射来再现原始物体的图像，其中全息图图样包括通过将从原始物体反射的物光与参考光发生干涉而获得的干涉图样。近来使用的全息显示方法中，计算机生成的全息图(CGH)被作为电信号提供给空间光调制器，而非通过将原始物体直接暴露在光下来获得全息图图样。在此情况下，空间光调制器可以根据输入的CGH信号形成全息图图样并且衍射参考光，从而生成3D图像。
发明内容
提供了用于处理全息图像的方法和装置。
附加的方面将部分地在以下描述中说明，并且部分地将从描述中显见，或者可以从呈现出的示例实施例的实践中获知。
根据示例实施例的方面，一种用于处理全息图像的装置包括：第一计算器，配置为通过对包括在输入图像数据内的左眼图像和右眼图像执行第一计算来计算针对左瞳孔的光波形值和针对右瞳孔的光波形值；存储装置，配置为将计算出的针对左瞳孔的光波形值存储在第一存储器地址并且将计算出的针对右瞳孔的光波形值存储在第二存储器地址；以及第二计算器，配置为通过执行使用存储在第一和第二存储器地址的计算结果的第二计算使得左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口在观看窗口内在空间上彼此分离，来计算要被空间光调制器调制的光的波形值。
第二计算器可以进一步配置为在单个操作中执行使用存储在第一和第二存储器地址中的计算结果的第二计算。
该装置可以进一步包括定标器，配置为改变左眼图像的第一分辨率和右眼图像的第二分辨率的每个。
定标器可以进一步配置为基于左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小改变各自的分辨率。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以小于或等于观看窗口的大小的1/4。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以根据输入图像数据的图像复杂度来确定。
该装置可以进一步包括瞳孔测量器，配置为测量左瞳孔和右瞳孔的至少一个的大小，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据瞳孔测量器测量的相应的瞳孔大小而确定。
定标器可以进一步配置为根据左眼图像和右眼图像各自的深度可变地调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
该装置可以进一步包括图像提取器，配置为从输入图像数据中提取左眼图像和右眼图像的每个。
图像提取器可以进一步配置为基于左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小来调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以小于或等于观看窗口的大小的1/4。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以根据输入图像数据的图像复杂度来确定。
该装置可以进一步包括瞳孔测量器，配置为测量左瞳孔和右瞳孔的至少一个的大小，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据瞳孔测量器测量的相应的瞳孔大小而确定。
图像提取器可以进一步配置为根据左眼图像和右眼图像各自的深度可变地调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
第二计算器可以进一步配置为执行第二计算以便左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口的每个与噪声图像的显示区域在空间上分离。
噪声图像可以包括格点噪声图像以及左眼图像和右眼图像的每个的一个或多个复共轭噪声图像。
根据另一示例实施例的方面，一种用于处理全息图像的方法包括：通过对包括在输入图像数据中的左眼图像和右眼图像执行第一计算来计算针对左瞳孔的光波形值和针对右瞳孔的光波形值；将计算出的针对左瞳孔的光波形值存储在第一存储器地址并且将计算出的针对右瞳孔的光波形值存储在第二存储器地址中；以及通过执行使用存储在第一和第二存储器地址中的计算结果的第二计算来计算要被空间光调制器调制的光的波形值，其中所述要被空间光调制器调制的光的波形值的计算包括执行第二计算以便左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口在观看窗口内在空间上彼此分离。
所述第二计算的执行可以包括在单个操作中执行使用存储在第一和第二存储器地址中的计算结果的第二计算。
该方法可以进一步包括调整左眼图像的第一分辨率和右眼图像的第二分辨率的每个。
所述分辨率的调整可以包括基于左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小来改变各自的分辨率。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以小于或等于观看窗口的大小的1/4。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以根据输入图像数据的图像复杂度确定。
该方法可以进一步包括通过使用瞳孔测量器测量左瞳孔和右瞳孔的至少一个的大小，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据瞳孔测量器测量的相应的瞳孔大小而确定。
所述分辨率的调整可以包括根据左眼图像和右眼图像各自的深度来可变地调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
该方法可以进一步包括从输入图像数据中提取左眼图像和右眼图像的每个。
所述左眼图像和右眼图像的提取可以包括基于左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小来调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以小于或等于观看窗口的大小的1/4。
左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个可以根据输入图像数据的图像复杂度来确定。
该方法可以进一步包括通过使用瞳孔测量器测量左瞳孔和右瞳孔的至少一个的大小，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据瞳孔测量器测量的相应的瞳孔大小而确定。
所述左眼图像和右眼图像的每个的提取可以包括根据左眼图像和右眼图像各自的深度来调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
所述要被空间光调制器调制的光的波形值的计算可以包括执行第二计算使得左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口的每个与噪声图像的显示区域在空间上分离。
噪声图像可以包括格点噪声图像以及左眼图像和右眼图像的每个的一个或多个复共轭噪声图像。
附图说明
结合附图，从示例实施例的以下描述中，这些和/或其它方面将变得显见并且更容易理解，其中：
图1示出了根据示例实施例的用于处理全息图像的装置的框图；
图2示出了经由图1的装置和空间光调制器显示全息图像的示例；
图3A示出了根据示例实施例的被图1的装置用来处理全息图像的方法的流程图；
图3B示出了用于分别存储第一计算器的计算结果和第二计算器的计算结果的第一存储空间和第二存储空间的概念图；
图4示出了用于描述在存储装置中存储针对左瞳孔的光波形的值和针对右瞳孔的光波形的值的概念图；
图5示出了根据示例实施例的用于描述在空间上分离并且显示在观看窗口(viewing window)中的左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口的概念图；
图6示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的装置的框图；
图7示出了根据另一示例实施例的被图6的装置用来处理全息图像的方法的流程图；
图8示出了其中定标器(scaler)改变左眼图像和右眼图像的分辨率、以及观察者从左眼图像和右眼图像中识别的分辨率的情况；
图9示出了两个不同输入图像数据集指示的物体；
图10示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的方法的流程图；
图11示出了输入图像数据根据深度指示的物体；
图12示出了包括观看窗口和观察者的瞳孔所在的区域的全息图像显示表面；
图13示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的装置的框图；
图14示出了根据另一示例实施例的被图13的装置用来处理全息图像的方法的流程图；
图15示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的装置的框图；
图16示出了根据另一示例实施例的被图15的装置用来处理全息图像的方法的流程图。
具体实施方式
本说明书中使用的术语是当前在本领域中广泛使用的那些通用术语，但是该术语可以根据本领域普通技术人员的意图、先例、本领域中的新技术而不同。并且，指明的术语可由申请人选择，并且在此情况下，其具体含义将在详细描述中描述。因而，本说明书中使用的术语不应当被理解为简单的名称而应基于该术语的含义和整体描述。
当描述某一元件‘连接’到另一元件时，应当理解该某个元件可以与另一元件直接连接或经由中间(即，在两元件之间)的另一元件电连接到另一元件。贯穿本说明书全文，还将理解，当组件“包括”元件时，除非对其有另一相反描述，否则应理解该组件不排除另一元件而可以进一步包括另一元件。并且，诸如“…单元”、“…模块”等术语指代执行至少一个功能或操作的单元，并且该单元可被实现为硬件或软件中的任何或实现为硬件和软件的组合。
应当理解诸如‘包括’或‘包含’的术语不必要包括说明书中描述的多个元件或步骤，并且应当理解可以不包括元件或步骤中的某些，或者可以进一步包括额外的元件或步骤。
尽管诸如‘第一’和‘第二’的术语可以用来描述各种元件，但该元件不可以受限于该术语。该术语可被用来区分某个元件和另一元件。
现在将具体地对示例实施例进行引用，附图中示出了实施例的示例，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在此方面，本示例实施例可以具有不同形式并且不应当被解释为受限于本文所阐述的描述。因而，通过参考附图，以下仅描述示例实施例以解释各方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列表项的任意和全部组合。诸如“至少其中之一”的表述，当出现在元素列表之后时，修饰元素的整个列表并且不修饰该列表中的单个元素。
图1示出了根据示例实施例的用于处理全息图像的装置100的框图。
参考图1，装置100可以包括第一计算器110、配置为存储第一计算器110的计算结果的存储装置120、和配置为执行使用了存储在存储装置120中的计算结果的第二计算的第二计算器130。
第一计算器110可以通过执行涉及输入图像数据中包括的左眼图像和右眼图像的第一计算来计算左瞳孔表面上的光波形的值和右瞳孔表面上的光波形的值。第二计算器130可以将计算出的左瞳孔表面上的光波形的值存储在第一存储器地址并且还将计算出的右瞳孔表面上的光波形的值存储在第二存储器地址。并且，第二计算器130可以通过基于存储在第一和第二存储器地址中的计算结果执行第二计算，来计算要被空间光调制器10调制的光的波形值。第二计算器130可以执行第二计算，从而左眼图像和右眼图像在空间上彼此分离并且显示在全息图像表面。
图1只示出了与本示例实施例有关的组件以防模糊了本示例实施例的特征。因此，除了图1所示的组件外，装置100可以进一步包括通用组件。第一计算器110、存储装置120和第二计算器130可以根据其各自功能被标识为分开的、独立的元件。因而，第一计算器110、存储装置120和第二计算器130的功能可由不同硬件资源或由相同硬件资源来实现。替换地，第一计算器110、存储装置120和第二计算器130可以与装置100中的一个或多个处理模块(或子处理器)相对应。替换地，第一计算器110、存储装置120和第二计算器130可以与根据其功能标识的单独的软件算法单元分别对应。即，第一计算器110、存储装置120和第二计算器130的实现类型不受限于上述情况的任何一个。
图1的装置100可以从输入图像数据生成全息图数据信号并且将生成的全息图数据信号提供给空间光调制器10。全息图数据信号可以包括关于要被空间光调制器10调制的光的信息和/或关于与要被调制的光对应的衍射图样的信息。空间光调制器10可以基于装置100提供的光波形信息来形成衍射图样。空间光调制器10可以调制入射到衍射图样的参考光。空间光调制器10可以通过调制参考光来显示与输入图像数据对应的全息图像。
输入图像数据可以包括关于要被再现为全息图像的图像的信息。输入图像数据可以以各种方式的任一种提供。例如，输入图像数据可以包括预捕捉的图像。作为另一示例，输入图像数据可以包括诸如动画图像的虚拟产生的图像。输入图像不限于运动画面并且可以包括静态图像。
输入图像数据可以包括关于左眼图像和右眼图像中的每一个的信息。在此，左眼图像指示由观察者的左眼识别的图像，并且右眼图像指示观察者的右眼识别的图像。由于视差效应，左眼图像和右眼图像可能彼此不同，因而导致观察者感到空间效应等。例如，当输入图像数据包括预捕捉的图像时，左眼图像和右眼图像可以经由立体方案来捕捉。并且，当输入图像数据包括诸如动画的虚拟图像数据时，输入图像数据可以包括针对每个帧的左眼图像数据和右眼图像数据。
图2示出了经由图1的装置100和空间光调制器10显示全息图像的示例。
装置100可以生成全息图数据信号并且将全息图数据信号提供给空间光调制器10。全息图数据信号可以包括关于要被空间光调制器10调制的光的波形信息，从而在空间中再现目标全息图像。空间光调制器10可以根据从装置100提供的全息图数据信号在空间光调制器10的表面上形成衍射图样。衍射图样可以相对于空间光调制器10调制的光的波形而变化。
光源1a和1b可以向空间光调制器10提供参考光。从光源1a和1b发出的参考光可以经傅里叶透镜2聚焦到空间光调制器10。要再现的全息图像的视角可以通过使参考光经由傅里叶透镜2会聚而增大。然而，如果光源1a和1b提供聚焦的会聚光，则可以省略傅里叶透镜2。
当参考光被衍射并且与空间光调制器10形成的衍射图样发生干涉时，立体全息图像5可以在空间光调制器10前方的某一空间内再现。再现的全息图像5所在的空间和空间光调制器10之间的距离可被称为深度d。通常，全息图像5的形状和深度d可以根据空间光调制器10所形成的全息图图样而确定。当再现全息图像5时，观察者7可以从与空间光调制器10相隔距离D的观看位置看到全息图像5。在此，从看到全息图像5的观看位置处的其上显示全息图像5的表面可被称为全息图像显示表面S1。全息图像显示表面S1可以是平面或曲面。如果观察者7的瞳孔处于全息图像显示表面S1上，则观察者7可以看到全息图像5并且感知到空间效应。可以指定一个全息图像显示表面S1，或者可以形成多个全息图像显示表面S1。在多个全息图像显示表面S1的情况下，即使当观察者7和空间光调制器10之间的距离D变化时，观察者7也可以看到全息图像5。
此后，参考图3A描述被图1的装置100用来处理全息图像的方法。
图3A示出了根据示例实施例的被图1的装置100用来处理全息图像的方法的流程图。
参考图3A，操作1110中，第一计算器110可以基于左眼图像和右眼图像的每个执行第一计算。第一计算器110可以通过关于左眼图像执行第一计算来计算针对观察者的左瞳孔的光波形的值。针对左瞳孔的光波形指示入射到观察者左眼的光在左瞳孔表面上所具有的、使得观察者的左眼识别到左眼图像的波形。左瞳孔表面可以是包括观察者的左瞳孔的虚拟表面。
并且，第一计算器110可以通过关于右眼图像执行第一计算来计算针对观察者右瞳孔的光波形的值。针对右瞳孔的光波形指示入射到观察者右眼的光在右瞳孔表面上所具有的、使得观察者的右眼识别到右眼图像的波形。右瞳孔表面可以是包括观察者右瞳孔的虚拟表面。
光波形可以包括关于光的幅度、相位等任一个或多个的信息。并且，关于光波形的信息可由复数表示。因而，第一计算器110可以计算指示左瞳孔的光波形的复数和指示右瞳孔的光波形的复数。第一计算器110执行的第一计算指示用于计算光的波形值的操作。例如，第一计算可以是快速傅里叶变换(FFT)操作。作为另一示例，当3D图像由点显示时，第一计算可以是使用点扩展函数(PSF)的总和的运算。作为另一示例，当3D图像的表面由多个多面体显示时，第一计算可以包括角谱运算。
操作1120中，计算出的针对左瞳孔的光波形值可以存储在存储装置120的第一存储器地址中。并且，计算出的针对右瞳孔的光波形值可以存储在存储装置120的第二存储器地址中。即，第一计算器110计算出的针对左瞳孔的光波形值和针对右瞳孔的光波形值可以存储在不同存储器地址中。
存储装置120可以包括任意随机访问存储器(RAM)，诸如动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、CD-ROM、蓝光碟或其它光盘存储装置、硬盘驱动器(HDD)、固态存储装置(SSD)或快闪存储器，并且可以进一步包括计算设备可访问的另一外部存储设备。
图3B示出了用于分别存储第一计算器110的计算结果和第二计算器130的计算结果的第一存储空间120A和第二存储空间120B的概念图。
图3B所示的第一存储空间120A和第二存储空间120B可以是存储数据的存储装置120的空间。参考图3B，第一计算器110可以将关于左眼图像的第一计算结果和关于右眼图像的第一计算结果存储在不同存储器地址中。例如，第一计算器110可以将关于左眼图像的第一计算结果存储在第一存储空间120A的第一存储器地址中，并且将关于右眼图像的第一计算结果存储在第一存储空间120A的第二存储器地址中。
第二计算器130可以读取存储在第一存储空间120A中的第一计算结果。第二计算器130在扫描第一存储空间120A的存储器地址的同时可以读取第一计算结果。例如，第二计算器130可以加载存储在第一存储器地址中的第一计算结果并且对左眼图像执行第二计算。并且，第二计算器130可以加载存储在第二存储器地址中的第一计算结果并且对右眼图像执行第二计算。第二计算器130加载存储在第一和第二存储器地址中的第一计算结果的操作可以不被在时间上分段而是可以在一个单个操作中执行。
第二计算器130的第二计算结果可以存储在第二存储空间120B。并且，第二存储空间120B的大小可以大于第一存储空间120A的大小。并且，第二计算器130的第二计算结果的数据大小可以大于第一计算器110的第一计算结果的数据大小。
图4示出了用于描述在存储装置120中存储针对左瞳孔的光波形值和针对右瞳孔的光波形值的概念图。
参考图4，由第一计算器110对左眼图像的第一计算的结果可被存储在存储装置120的第一存储器地址中，并且由第一计算器110对右眼图像的第一计算的结果可被存储在存储装置120的第二存储器地址中。存储在存储装置120的第一和第二存储器地址中的内容可被发送到第二计算器130。
回顾图3A，操作1130中，要被空间光调制器10调制的光的波形值可以通过使用存储在第一和第二存储器地址中的计算结果执行第二计算，来计算。
第二计算器130可以通过使用存储在存储装置120的第一和第二存储器地址中的全部第一计算结果来执行第二计算。第二计算器130执行的第二计算可以指示用于计算光的波形值的操作。例如，第二计算可以包括FFT操作。作为另一示例，当3D图像由点显示时，第二计算可以包括使用PSF的总和的运算。作为另一示例，当3D图像的表面由多个多面体显示时，第二计算可以包括角谱运算。
第二计算器130可以在一个单个操作中对存储在第一和第二存储器地址中的计算结果执行第二计算。通过这样做，第二计算器130可以在一个单个操作中，计算用以生成左眼图像、要被空间光调制器10调制的光的波长值，和用以生成右眼图像、要被空间光调制器10调制的光的波长值。即，第二计算器130可以在一个单个操作中，计算用以生成左眼图像、空间光调制器10的光调制波长的值，和用以生成右眼图像、空间光调制器10的光调制波长的值。参考图3B，第二计算器130可以通过根据观察者瞳孔的位置改变数据被从中读取的第一存储空间120A的存储器地址，来在一个操作中执行与观察者左眼和右眼的瞳孔位置对应的第二计算。因而，第二计算器130针对左眼和右眼的多个计算操作可被减少为一个单个操作。因而，可以简化第二计算器130的计算过程并且可以减少第二计算器130的计算时间。并且，可以减少第二计算器130执行第二计算所需的硬件资源。
第二计算器130可以执行第二计算，使得左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口在观看窗口内在空间上彼此分离。当第二计算器130向空间光调制器10发送第二计算的结果时，空间光调制器10可以基于第二计算器130提供的光波形信息来调制参考光。当空间光调制器10调制参考光时，观察者7可以在图2所示的全息图像显示表面S1上看到全息图像。
图5示出了根据示例实施例的用于描述在空间上分开并且显示在观看窗口内的左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口的概念图。
参考图5，多个格点噪声42可能出现在图2所示的全息图像显示表面S1上。通常，空间光调制器10可以包括用于只执行相位调制和幅度调制中的任意一个的多个像素阵列。多个像素阵列可以充当格子。因而，参考光不仅被空间光调制器10形成的全息图图样而且也被包括空间光调制器10的像素阵列的像素格子衍射并且干涉。并且，参考光的部分可以经空间光调制器10传播而未被空间光调制器10的衍射图样衍射。因此，如图5所示，多个格点噪声42可能出现在可看到全息图像的全息图像显示表面S1上。格点噪声42可以充当图像噪声，由此导致全息图像的图像质量劣化并且对全息图像的观看会不舒服。
被格点噪声42包围的、没有格点噪声42的区域可被称为观看窗口44。例如，观看窗口44的宽度W可以与空间光调制器10和观察者7从其看到全息图像5的全息图像显示表面S1之间的距离D、以及光的波长λ成比例。并且，观看窗口44的宽度W可以关于空间光调制器10的像素间距反向地变化。即，可以建立关系式W＝λ×D/p。
第二计算器130可以执行第二计算，使得右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b在观看窗口44内在空间上彼此分离。在此，右眼图像的图像窗口44a指示全息图像显示表面S1上的其中右眼图像被显示为全息图像5的区域。因而，当观察者7的右瞳孔位于右眼图像的图像窗口44a时，观察者7的右眼可以将右眼图像识别为全息图像5。同样地，左眼图像的图像窗口44b指示全息图像显示表面S1上的其中左眼图像被显示为全息图像5的区域。因而，当观察者7的左瞳孔位于左眼图像的图像窗口44b时，观察者7的左眼可以将左眼图像识别为全息图像5。
第二计算器130可以执行第二计算，使得显示在观看窗口44中的左眼图像的图像窗口44b的位置坐标与同样显示在观看窗口44中的右眼图像的图像窗口44a的位置坐标不同。即，第二计算器130可以执行第二计算，使得关于第一和第二存储器地址的第二计算的各个结果被呈现在观看窗口44中的不同坐标上。通过在第二计算器130执行第二计算的操作1130中使右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b在空间上彼此分离，第二计算器130可以在所述第二计算后不额外地形成用于在空间上分开右眼和左眼的衍射图样来移动右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b。通过省略移动右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b的操作，可以提高全息图像5的处理速度。
多个格点噪声42由空间光调制器10的内部结构生成并且可以与全息图图样不相干。根据该原理，第二计算器130可以计算要被空间光调制器10调制的光的波形，使得当观察者7看到左眼图像和右眼图像时观察者7看不到多个格点噪声42。当第二计算器130执行上述第二计算时，右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b可以不与格点噪声42重叠，并且可以位于观看窗口44中。该全息图像处理方案通常被称作离轴(off-axis)方案。由于第二计算器130关于第一和第二存储器地址执行第二计算使得离轴方案被实现，所以使用用于移动右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b的分离的衍射图样的计算器不需要被添加以实现所述离轴方案。因此，可以提高全息图像处理速度。
由于第二计算器130计算出的光波形值被表示为复数，所以可能出现左眼图像和右眼图像的复共轭噪声图像。其中出现左眼图像的复共轭噪声图像的区域44d可以基于格点噪声42位于关于左眼图像的图像窗口44b对称的位置。并且，出现右眼图像的复共轭噪声图像的区域44c可以基于格点噪声42位于关于右眼图像的图像窗口44a对称的位置。第二计算器130可以设置右眼图像的图像窗口44a和左眼图像的图像窗口44b的位置，使得右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b与出现复共轭噪声图像的区域44c和44d在空间上分离。这一方式下，观察者7可以看到已移除了噪声图像的图像。
如图5所示，由于其中出现复共轭噪声图像的区域44c和44d被包括在观看窗口44中，所以右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b的大小可以小于观看窗口44的大小。右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b的上述大小可以与左眼图像和右眼图像被再现为全息图像5时观察者7所识别到的分辨率有关。
例如，当右眼图像的图像窗口44a的大小增加时，指示右眼图像的全息图像的空间频带也可能增加。同样地，当左眼图像的图像窗口44b的大小增加时，指示左眼图像的全息图像的空间频带也可能增加。空间频带越宽，要再现的全息图像的分辨率就越高。相反，空间频带越窄，要再现的全息图像的分辨率就越低。
尽管输入图像数据中左眼图像和右眼图像的分辨率是相对高的，但是当左眼图像和右眼图像实际被再现为全息图像5时，全息图像5的分辨率可能受到右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b大小的限制。因此，当左眼图像和右眼图像的分辨率高于经图像窗口44a和44b可再现的分辨率时，第一计算器110执行第一计算的操作1110会被低效地复杂化。
为改善上述问题，根据另一示例实施例，一种用于处理全息图像的装置和方法可以调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
图6示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的装置100的框图。并且，图7示出了根据另一示例实施例的被图6的装置100用来处理全息图像的方法的流程图。当描述图6和图7所示的示例实施例时，省略上述相同的描述。
参考图6和图7，根据本示例实施例的装置100可以进一步包括定标器105。操作1105中，定标器105可以调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。定标器105可以基于左眼图像的图像窗口44b和右眼图像的图像窗口44a的各自大小，调整左眼图像和右眼图像的分辨率。例如，定标器105可以将左眼图像的分辨率改变为分辨率小于或等于在左眼图像的图像窗口44b中可呈现的分辨率。并且，定标器105可以将右眼图像的分辨率改变为分辨率小于或等于在右眼图像的图像窗口44a中可呈现的分辨率。
如图5所示，由于复共轭噪声图像，左眼图像的图像窗口44b的大小和右眼图像的图像窗口44a的大小的每个可以小于或等于观看窗口44大小的1/4。因此，例如，定标器105可以将左眼图像和右眼图像各自的分辨率改变为这样的分辨率，其小于或等于在大小为观看窗口44的大小的约1/4的图像窗口44a或44b中可呈现的分辨率。当定标器105改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率时，可以简化操作1110中第一计算器110的第一计算过程。
图8示出了定标器105改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率和观察者7识别的全息图像的分辨率的情况。
图8示出了其中出现人的全息图像，其中示出了如何再现最受分辨率影响的人的脸部R1的对比示例R1a和R1b。R1a表示当定标器105尚未改变左眼图像和右眼图像的分辨率时观察者7所识别的全息图像，并且R1b表示当定标器105已改变左眼图像和右眼图像的分辨率时观察者7所识别的全息图像。
参考图8，在定标器105改变了左眼图像和右眼图像的分辨率的R1b情况中观察者7所识别的分辨率与在定标器105未改变左眼图像和右眼图像的分辨率的情况R1a中观察者7所识别的分辨率几乎相同。即，即使当定标器105基于图像窗口44a和44b各自的大小改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率时，观察者7看到的全息图像的分辨率也可以不受影响。因此，定标器105可以基于图像窗口44a和44b各自的大小改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率，以便减少第一计算器110的第一计算过程而不影响观察者7识别的全息图像的分辨率。
图5示出了左眼图像的图像窗口44b的大小和右眼图像的图像窗口44a的大小的每个约为观看窗口44的大小的1/4。然而，根据情况，左眼图像的图像窗口44b的大小和右眼图像的图像窗口44a的大小的每个可以根据输入图像数据而变化。例如，当输入图像数据指示的物体可简单地呈现时，左眼图像的图像窗口44b的大小和右眼图像的图像窗口44a的大小的每个可以小于观看窗口44的大小的1/4。
图9示出两个不同(第一和第二)输入图像数据集指示的物体70和60。
参考图9，第一输入图像数据集指示的物体70的形状为球形，该球形的表面还被呈现为光滑。然而，第二输入图像数据集指示的物体60具有人脸的形状，其中的额头62、眉毛64、脸颊66、人中68等可被呈现为相对复杂。因此，当第二输入图像数据集指示的物体60的分辨率相对高时观察者7可能不会不舒适地观看全息图像。然而，即使当第一输入图像数据集指示的物体70的分辨率低时，观察者7也很少会不舒适地观看全息图像。由于再现的全息图像的分辨率依赖于图像窗口44a和44b的大小，所以右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b的大小可以根据相应的输入图像数据指示的图像复杂度而变化。定标器105可以基于右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b的大小来改变右眼图像和左眼图像各自的分辨率，其中右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b的大小已根据图像的复杂度被确定。
图10示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的方法的流程图。当描述图10所示的示例实施例时，省略上述相同的描述。
参考图10，操作1101中，定标器105可以分析左眼图像和右眼图像每个的相应特性。在此，左眼图像的特性和右眼图像的特性可以包括涉及出现在左眼图像和右眼图像的每个中的物体的外观等有多复杂的信息。操作1105中，定标器105可以基于左眼图像的特性和右眼图像的特性改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率。在此情况下，定标器105可以分别根据右眼图像的特性和左眼图像的特性、通过考虑呈现右眼图像和左眼图像所需的图像窗口44a和44b的大小来改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
当定标器105改变左眼图像和右眼图像各自的分辨率时，定标器105可以改变分辨率以随深度变化。图11示出输入图像数据根据深度指示的物体。
参考图11，输入图像数据指示的物体的图像特性可以随每个深度而变化。图像特性可以包括物体被呈现的复杂度等。并且，观察者7对物体的识别度可以随每个深度而变化。例如，由于观察者7的识别能力在浅深度的区域中会降低，所以即使当全息图像被以低分辨率实现时，观察者7也可以看到全息图像而不会感到不舒适。因此，定标器105可以在改变左眼图像和右眼图像时根据深度来不同地变化左眼图像和右眼图像的分辨率。
当改变左眼图像和右眼图像时，定标器105可以进一步考虑观察者7的瞳孔的大小。图12示出了包括观看窗口44和观察者7的瞳孔所在的区域P1的全息图像显示表面S1。
参考图12，观看窗口44中观察者7的瞳孔所在的区域P1的大小可以小于观看窗口44的大小的1/4。在此情况下，即使当右眼图像和左眼图像的图像窗口44a和44b的大小大于观察者7的瞳孔大小时，观察者7所识别的全息图像的分辨率也不会受影响。由于只有具有与观察者7的瞳孔大小一样大的入射面积的光实际入射到观察者7的瞳孔，所以即使当图像窗口44a和44b被实现为具有比瞳孔大小大的面积时，观察者7也不能识别除观察者7的瞳孔所在的区域P1之外的其余区域里的光。因而，定标器105可以将左眼图像和右眼图像的分辨率改变为小于或等于可呈现在具有观察者7的瞳孔大小P1的图像窗口中的分辨率的分辨率。
图13示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的装置100的框图。并且，图14示出了根据另一示例实施例的被图13的装置100用来处理全息图像的方法的流程图。当描述图13和图14所示的示例实施例时，省略上述相同的描述。
参考图13，根据本示例实施例的装置100可以包括配置为测量观察者7的瞳孔大小的瞳孔测量器103。操作1101中，瞳孔测量器103可以通过为观察者7的瞳孔拍照来测量瞳孔大小。例如，瞳孔测量器103可以测量观察者7的左瞳孔和右瞳孔两者的大小。作为另一示例，瞳孔测量器103可以只测量观察者7的左瞳孔和右瞳孔的任意一个的大小。当瞳孔测量器103只测量观察者7的左瞳孔和右瞳孔的任意一个的大小时，另一个的大小可被假定为近似于所测量的大小。
左眼图像的图像窗口44b的大小和右眼图像的图像窗口44a的大小的每个可以根据瞳孔测量器103测量的瞳孔大小来确定。并且，定标器105可以基于根据瞳孔大小而确定的图像窗口44a和44b的大小，来改变左眼图像和右眼图像的分辨率。
上述示例实施例是基于关于左眼图像和右眼图像的信息被包括在输入图像数据中的情况。然而，输入图像数据可以只包括关于要被再现为全息图像的3D物体的信息，并且可以不单独包括关于左眼图像和右眼图像的信息。在此情况下，装置100可从输入图像数据中提取左眼图像和右眼图像的每个。
图15示出了根据另一示例实施例的用于处理全息图像的装置100的框图。并且，图16示出了根据另一示例实施例的被图15的装置100用来处理全息图像的方法的流程图。当描述图15和图16所示的示例实施例时，省略上述相同的描述。
参考图15和图16，根据本示例实施例的装置100可以进一步包括图像提取器102。操作1103中，图像提取器102可以从输入图像数据中提取左眼图像和右眼图像的每个。当提取左眼图像和右眼图像时，图像提取器102可以通过考虑视差等将左眼图像和右眼图像提取为彼此不同，从而导致观察者7从全息图像中感到立体效果。替换地，图像提取器102可以将左眼图像和右眼图像提取为相同图像。
操作1103中，当图像提取器102提取左眼图像和右眼图像时，图像提取器102可以调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。作为图像提取器102改变左眼图像和右眼图像的分辨率的方案，定标器105改变左眼图像和右眼图像的分辨率的上述方案可被应用。
例如，图像提取器102可以基于左眼图像的图像窗口44b的大小和右眼图像的图像窗口44a的大小来调整左眼图像和右眼图像各自的分辨率。并且，图像提取器102可以提取分辨率小于或等于可呈现在大小约为观看窗口44的1/4大小的图像窗口44a或44b中的分辨率的左眼图像和右眼图像。
并且，图像提取器102可以分析左眼图像的特性和右眼图像的特性。在此，左眼图像和右眼图像的特性可以包括涉及出现在左眼图像和右眼图像的每个中的物体的外观等有多复杂的信息。图像提取器102可以提取左眼图像和右眼图像，其各自的分辨率是基于左眼图像的特性和右眼图像的特性而确定的。在此情况下，图像提取器102可以分别根据右眼图像的特性和左眼图像的特性、通过考虑呈现右眼图像和左眼图像所需的图像窗口44a和44b的大小来确定左眼图像和右眼图像各自的分辨率。
图像提取器102可以根据左眼图像和右眼图像各自的深度可变地调整左眼图像和右眼图像的分辨率。
图15的装置100可以进一步包括参考图13所述的瞳孔测量器103。在此情况下，图像提取器102可以提取左眼图像和右眼图像的每个，其各自的分辨率基于根据瞳孔大小所确定的图像窗口44a和44b的大小。
根据示例实施例，以上已描述了用于处理全息图像的装置和方法。根据示例实施例，当第二计算器130执行第二计算时，第二计算器130可以通过生成左眼图像的图像窗口44b和右眼图像的图像窗口44a(其中左眼图像和右眼图像两图像在观看窗口44上在空间上分离)来生成全息图像，而无需形成将会使图像窗口44a和44b移动的衍射图样。并且，全息图像可以经由离轴方案被再现，甚至无需单独形成衍射图样来调整图像窗口44a和44b的位置。因此，可以减少处理全息图像的方法中的计算量。
根据本示例实施例的装置可以包括处理器、用于存储和运行程序数据的存储器、诸如硬盘驱动器的永久性存储装置、用于执行与外部设备通信的通信端口、以及诸如触摸板、按键和按钮的用户接口。经由软件模块或算法实现的方法可以以可运行在处理器中的计算机可读代码或程序指令的形式存储在非暂态计算机可读记录介质中。非暂态计算机可读记录介质的示例包括磁性存储介质(如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、软盘、硬盘等)和光学记录介质(如，致密盘ROM(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)等)。非暂态计算机可读记录介质还可以分布在网络耦接的计算机系统中，以便计算机可读代码分布式存储并运行。介质可以被计算机读取、存储在存储器中并且由处理器运行。
本示例实施例可由功能块和各种处理步骤表示。这些功能块可由用于运行特定功能的多个硬件和/或软件配置实现。例如，本示例实施例可以采用在一个或多个处理器或其它控制设备的控制下用于运行各种功能的直通电路配置，诸如存储器、处理、逻辑和查表。本示例实施例的类似组件能够用软件编程或软件元件运行各种功能，本示例实施例可由诸如C、C++、Java或汇编程序的编程或脚本语言和由数据结构、进程、例程和/或其它编程组件的组合实现的各种算法实现。功能性方面可以用运行在一个或多个处理器中的算法实现。并且，本示例实施例可以采用用于电子环境建立、信号处理和/或数据处理的传统系统。诸如“机制”、“元件”、“装置”和“配置”的术语可被广泛使用并且不被限定为机械和物理配置。术语可以包括与处理器关联的软件的一系列例程的含义。
本示例实施例所述的具体运行是阐述性的并且即使以任何方式也不限制技术范围。为了说明书的简洁，可以省略传统的电子配置、控制系统、软件和系统的其它功能性方面的公开。并且，附图所示的组件之间的连接或组件之间连线的连接构件示出了功能性连接和/或物理或电路连接，并且连接或连接构件可由实际装置中的可替换或额外的功能性连接、物理连接或电路连接表示。
说明书(尤其在权利要求书中)中术语“该”或类似术语的使用可以与单数和复数二者对应。最后，关于方法的步骤，如果未清楚地公开顺序或如果没有与明确的顺序相反的公开，则步骤可以按视为适当的任意顺序执行。方法不必要限制于步骤所公开的顺序。所有阐述或阐述性术语(例如和等等，等)的使用仅为具体描述技术想法，并且除非该阐述或阐述性术语受权利要求限制，否则该技术想法的范围不受该阐述或阐述性术语的限制。并且，本领域普通技术人员将理解，各种修改、组合和变化可以根据设计条件和因素在所附权利要求或等同物的范围内形成。
应当理解本文所述的示例实施例应当只以描述性含义被考虑而不用于限制的目的。每个示例实施例内的特征或方面的描述通常应当被认为可用于其它示例实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已参考附图描述了一个或多个示例实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离后面的权利要求所限定的精神和范围的情况下可以对其进行形式和细节上的各种变化。

Claims (32)

1.一种用于处理全息图像的装置，所述装置包含：
第一计算器，配置为通过执行涉及包括在输入图像数据中的左眼图像和右眼图像的每个的第一计算，来计算针对左瞳孔的光波形值和针对右瞳孔的光波形值；
存储装置，配置为将计算出的针对左瞳孔的光波形值存储在第一存储器地址并且将计算出的针对右瞳孔的光波形值存储在第二存储器地址；以及
第二计算器，配置为通过执行使用存储在所述第一和第二存储器地址的计算结果的第二计算使得在观看窗口内左眼图像的图像窗口与右眼图像的图像窗口在空间上分离，来计算要被空间光调制器调制的光的波形值。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第二计算器进一步配置为在单个操作中执行使用存储在所述第一和第二存储器地址中的计算结果的第二计算。
3.如权利要求1所述的装置，进一步包含定标器，配置为改变左眼图像的第一分辨率和右眼图像的第二分辨率的每个。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述定标器进一步配置为基于左眼图像的图像窗口的大小改变所述第一分辨率并且基于右眼图像的图像窗口的大小改变所述第二分辨率。
5.如权利要求4所述的装置，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个小于或等于观看窗口的大小的1/4。
6.如权利要求4所述的装置，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所述输入图像数据的图像复杂度来确定。
7.如权利要求4的装置，进一步包含瞳孔测量器，配置为测量左瞳孔和右瞳孔当中的至少一个的大小，
其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所测量的至少一个瞳孔的大小而确定。
8.如权利要求3所述的装置，其中所述定标器进一步配置为根据左眼图像和右眼图像各自的深度来可变地调整左眼图像的所述第一分辨率和右眼图像的所述第二分辨率的每个。
9.如权利要求1所述的装置，进一步包含图像提取器，配置为从所述输入图像数据中提取左眼图像和右眼图像的每个。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述图像提取器进一步配置为基于左眼图像的图像窗口的大小调整左眼图像的所述第一分辨率，并且基于右眼图像的图像窗口的大小调整右眼图像的所述第二分辨率。
11.如权利要求10所述的装置，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个小于或等于观看窗口的大小的1/4。
12.如权利要求10所述的装置，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所述输入图像数据的图像复杂度来确定。
13.如权利要求10所述的装置，进一步包含瞳孔测量器，配置为测量左瞳孔和右瞳孔中的至少一个的大小，
其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所测量的至少一个瞳孔的大小而确定。
14.如权利要求9所述的装置，其中所述图像提取器进一步配置为根据左眼图像和右眼图像各自的深度来可变地调整左眼图像的所述第一分辨率和右眼图像的所述第二分辨率的每个。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述第二计算器进一步配置为执行所述第二计算，使得左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口的每个与噪声图像的显示区域在空间上分离。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述噪声图像包括格点噪声图像以及左眼图像和右眼图像的每个的至少一个复共轭噪声图像。
17.一种用于处理全息图像的方法，所述方法包含：
通过执行涉及包括在输入图像数据中的左眼图像和右眼图像的每个的第一计算，来计算针对左瞳孔的光波形值和针对右瞳孔的光波形值；
将计算出的针对左瞳孔的光波形值存储在第一存储器地址并且将计算出的针对右瞳孔的光波形值存储在第二存储器地址；以及
通过执行使用存储所述第一和第二存储器地址中的计算结果的第二计算，来计算要被空间光调制器调制的光的波形值，
其中所述计算要被空间光调制器调制的光的波形值包含，执行所述第二计算，使得在观察窗口内左眼图像的图像窗口与右眼图像的图像窗口在空间上分离。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述执行第二计算包含在单个操作中执行使用存储在所述第一和第二存储器地址中的计算结果的第二计算。
19.如权利要求17所述的方法，进一步包含调整左眼图像的第一分辨率和右眼图像的第二分辨率的每个。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述第一和第二分辨率的调整包含基于左眼图像的图像窗口的大小改变所述第一分辨率并且基于右眼图像的图像窗口的大小改变所述第二分辨率。
21.如权利要求20所述的方法，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个小于或等于观看窗口的大小的1/4。
22.如权利要求20所述的方法，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所述输入图像数据的图像复杂度来确定。
23.如权利要求20所述的方法，进一步包含通过使用瞳孔测量器来测量左瞳孔和右瞳孔中的至少一个的大小，
其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所测量的至少一个瞳孔的大小而确定。
24.如权利要求19所述的方法，其中所述调整分辨率包含根据左眼图像和右眼图像各自的深度来可变地调整左眼图像的所述第一分辨率和右眼图像的所述第二分辨率的每个。
25.如权利要求17所述的方法，进一步包含从所述输入图像数据中提取左眼图像和右眼图像的每个。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述提取左眼图像和右眼图像包含基于左眼图像的图像窗口的大小调整左眼图像的所述第一分辨率并且基于右眼图像的图像窗口的大小调整右眼图像的所述第二分辨率。
27.如权利要求26所述的方法，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个小于或等于观看窗口的大小的1/4。
28.如权利要求26所述的方法，其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所述输入图像数据的图像复杂度来确定。
29.如权利要求26所述的方法，进一步包含通过使用瞳孔测量器来测量左瞳孔和右瞳孔中的至少一个的大小，
其中左眼图像的图像窗口的大小和右眼图像的图像窗口的大小的每个根据所测量的至少一个瞳孔的大小而确定。
30.如权利要求26所述的方法，其中所述提取左眼图像和右眼图像包含根据左眼图像和右眼图像各自的深度来调整左眼图像的所述第一分辨率和右眼图像的所述第二分辨率中的每一个。
31.如权利要求17所述的方法，其中所述计算要被空间光调制器调制的光的波形值包含执行所述第二计算，使得左眼图像的图像窗口和右眼图像的图像窗口的每个与噪声图像的显示区域在空间上分离。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述噪声图像包括格点噪声图像以及左眼图像和右眼图像的每个的至少一个复共轭噪声图像。
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