CN110032053A - 一种基于有效利用空间光调制器的全息散斑噪声抑制方法 - Google Patents
一种基于有效利用空间光调制器的全息散斑噪声抑制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110032053A CN110032053A CN201910246161.1A CN201910246161A CN110032053A CN 110032053 A CN110032053 A CN 110032053A CN 201910246161 A CN201910246161 A CN 201910246161A CN 110032053 A CN110032053 A CN 110032053A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slm
- hologram
- speckle noise
- holo
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 101001050622 Homo sapiens KH domain-containing, RNA-binding, signal transduction-associated protein 2 Proteins 0.000 claims abstract description 4
- 101001050607 Homo sapiens KH domain-containing, RNA-binding, signal transduction-associated protein 3 Proteins 0.000 claims abstract description 4
- 102100023411 KH domain-containing, RNA-binding, signal transduction-associated protein 2 Human genes 0.000 claims abstract description 4
- 102100023428 KH domain-containing, RNA-binding, signal transduction-associated protein 3 Human genes 0.000 claims abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/32—Systems for obtaining speckle elimination
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
- G03H2001/2297—Addressing the hologram to an active spatial light modulator using frame sequential, e.g. for reducing speckle noise
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
本发明提出一种基于有效利用SLM的全息散斑噪声抑制方法。该方法包括以下三个步骤：第一步，将物体分成离散的物点组，通过计算有效视区来抑制浪费信息造成的散斑噪声；第二步，通过对中心条纹图案进行位移和叠加得到子全息图；第三步，基于时空复用法有效地利用两个SLM，将所有子全息图平均分成两部分，其中一半的子全息图加载到SLM1上，另一半进行镜像处理后加载到SLM2上，从而降低全息再现像中的散斑噪声。本发明所提出的方法不仅可以抑制全息再现像中的散斑噪声，还能有效地提升全息图的计算速度。
Description
一、技术领域
本发明涉及全息显示技术，更具体地说，本发明涉及一种基于有效利用空间光调制器(SLM)的全息散斑噪声抑制方法。
二、背景技术
全息显示技术无需观看者配戴任何特殊眼镜就能观看到完整的三维场景信息。因此，在目前的三维显示技术中，全息显示被认为是最理想的三维显示方式。由于激光的高度相干性，在全息再现过程中存在着散斑噪声，严重影响了再现像的质量。为了抑制散斑噪声，国内外的研究者提出了很多方法，如迭代法、LED照明法、时分复用法、下采样法、复振幅调制法等。尽管迭代法可以抑制散斑噪声，但是其计算时间比较长。复振幅调制法通过调制再现像的振幅和相位来抑制散斑噪声，然而再现复振幅信息时所用的4f结构大大地增加了系统的复杂性。像素分离法通过消除相邻像点的干扰来抑制散斑噪声，然而其目前的计算速度也依然难以实现实时的全息显示。因此，在抑制散斑噪声的同时提高全息显示系统的性能已经成为目前亟待解决的问题。
三、发明内容
本发明提出一种基于有效利用空间光调制器(SLM)的全息散斑噪声抑制方法。如附图1所示，该方法包括以下三个步骤：第一步，将物体分成离散的物点组，通过计算有效视区来抑制浪费信息造成的散斑噪声；第二步，通过对中心条纹图案进行位移和叠加得到子全息图；第三步，基于时空复用法有效地利用两个SLM，从而降低全息再现像中的散斑噪声。
在步骤一中，物体被分离成离散的物点组，其中p(2≤p≤M,2≤p≤N)是像素分离的间距，M和N分别是再现像水平和竖直方向上物点的数量。因此，可以将被记录的物体分成p2个物点组。附图2是有效视区计算的原理示意图，以SLM的中心为原点建立坐标系，H是SLM的宽度，Z是被记录物体和SLM的距离，L是被记录物体的宽度，A、B是被记录物体边界上的两点。在记录过程中，全息图上的任何一点都记录了物体的全部信息。再现过程中，再现像与SLM之间的距离为Z。A’和B’分别是A、B对应的再现像。观看者所处的位置与SLM之间的距离是R，衍射光的边界宽度是D。Da和Db分别是依据衍射理论得出的A’和B’的视区范围，即只有在Da区域内能观看到A’点，Db区域内观看到B’点。因此只有在Da和Db重合的区域(即有效视区Du)，才能看到完整的再现像，其中：
Du＝Da+Db-D (1)
在有效视区之外，无法看到完整的再现像，有效全息图的大小Wo＝H-L，因此，本发明所提出的方法只记录有效视区中的物体信息，在保证有效视区不变的前提下，本发明所提出的方法减少了浪费信息的计算。
在步骤二中，对中心条纹图案进行位移和叠加操作来计算全息图。在对中心条纹图案进行位移和叠加操作时，中心条纹图案对应物体的中心点，其余物点的干涉条纹图通过将中心条纹图平移后进行截取，截取大小对应有效全息图的大小，平移距离等于物点到中心点的距离。将物点组中每一个物点的条纹图叠加在一起，计算出该物点组的衍射图样，通过计算p2个物点组，得到了p2个子全息图。每一个子全息图记录着不同物点集合的信息，这些随机的散斑噪声的分布也不同。
在步骤三中，将p2个子全息图平均分成两部分，其中一半的子全息图加载到SLM1上，另一半进行镜像处理后加载到SLM2上。基于时空复用法进行再现，便可以看到抑制了散斑噪声的再现像。当每一个子图像的散斑噪声均不相干时，最终图像的散斑对比度C可以被表示为：
I和σ分别为平均数和强度标准差。通过公式(2)可以看出再现像的散斑对比度C随着p的增加而降低。
优选地，两个SLM的型号相同，被记录物体的尺寸小于SLM的大小。
四、附图说明
附图1为本发明的基于SLM有效利用的全息散斑噪声抑制方法的示意图。
附图2为有效视区计算的原理示意图。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
五、具体实施方式
下面详细说明本发明提出的一种基于有效利用SLM的全息散斑噪声抑制方法的实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明的一个实施例为：SLM的分辨率和像素间距分别为1920×1080和6.4μm，再现光的波长是532nm。被记录物体的分辨率是320×240。设定p＝2，将物体分为四个物点集合。用MATLAB计算物体上的中心点从而得到中心条纹图案。中心条纹图案的分辨率是1600×840。通过对中心条纹图案进行平移和相加操作生成了四幅分辨率为1920×1080的子全息图。其中的两幅加载到SLM1上，剩下的两幅作镜像处理后加载到SLM2上。每一个子全息图的显示时间是0.033s，当这两个子全息图再现时，根据空间复用原理可以再现出抑制了散斑噪声的全息再现像，该方法子全息图的计算速度分别是230.541s，峰值信噪比是31.088。而使用传统的新型查表法时，子全息图的计算速度是342.546s，峰值信噪比是29.572。可以看出，所提出的方法不仅能抑制散斑噪声，还能有效地提高全息图的计算速度。
Claims (5)
1.一种基于有效利用空间光调制器(SLM)的全息散斑噪声抑制方法，其特征在于，该方法包括以下三个步骤：第一步，将物体分成离散的物点组，通过计算有效视区来抑制浪费信息造成的散斑噪声；第二步，通过对中心条纹图案进行位移和叠加得到子全息图；第三步，基于时空复用法有效地利用两个SLM，从而降低全息再现像中的散斑噪声。
2.根据权利要求1所述的一种基于有效利用SLM的全息散斑噪声抑制方法，其特征在于，所述方法的步骤一过程，物体被分离成离散的物点组，其中p(2≤p≤M,2≤p≤N)是像素分离的间距，M和N分别是再现像水平和竖直方向上物点的数量，将被记录的物体分成p2个物点组；以SLM的中心为原点建立坐标系，H是SLM的宽度，Z是被记录物体和SLM的距离，L是被记录物体的宽度，A、B是被记录物体边界上的两点；在记录过程中，全息图上的任何一点都记录了物体的全部信息，再现过程中，再现像与SLM之间的距离为Z，A’和B’分别是A、B对应的再现像，观看者所处的位置与SLM之间的距离是R，衍射光的边界宽度是D，Da和Db分别是依据衍射理论得出的A’和B’的视区范围，即只有在Da区域内能观看到A’点，Db区域内观看到B’点，只有在Da和Db重合的区域，即有效视区Du，才能看到完整的再现像，其中：
Du＝Da+Db-D
在有效视区之外，无法看到完整的再现像，有效全息图的大小Wo＝H-L，只记录有效视区中的物体信息，在保证有效视区不变的前提下，减少了浪费信息的计算。
3.根据权利要求1所述的一种基于有效利用SLM的全息散斑噪声抑制方法，其特征在于，所述方法的步骤二过程，对中心条纹图案进行位移和叠加操作来计算全息图；在对中心条纹图案进行位移和叠加操作时，中心条纹图案对应物体的中心点，其余物点的干涉条纹图通过将中心条纹图平移后进行截取，截取大小对应有效全息图的大小，平移距离等于物点到中心点的距离；将物点组中每一个物点的条纹图叠加在一起，计算出该物点组的衍射图样，通过计算p2个物点组，得到了p2个子全息图；每一个子全息图记录着不同物点集合的信息，这些随机的散斑噪声的分布也不同。
4.根据权利要求1所述的一种基于有效利用SLM的全息散斑噪声抑制方法，其特征在于，所述方法的步骤三过程，将p2个子全息图平均分成两部分，其中一半的子全息图加载到SLM1上，另一半进行镜像处理后加载到SLM2上；基于时空复用法进行再现，便可以看到抑制了散斑噪声的再现像；当每一个子图像的散斑噪声均不相干时，最终图像的散斑对比度C可以被表示为：
I和σ分别为平均数和强度标准差，再现像的散斑对比度C随着p的增加而降低。
5.根据权利要求1所述的一种基于有效利用SLM的全息散斑噪声抑制方法，其特征在于，两个SLM的型号相同，被记录物体的尺寸小于SLM的大小。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910246161.1A CN110032053B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种基于有效利用空间光调制器的全息散斑噪声抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910246161.1A CN110032053B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种基于有效利用空间光调制器的全息散斑噪声抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110032053A true CN110032053A (zh) | 2019-07-19 |
| CN110032053B CN110032053B (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=67236787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910246161.1A Active CN110032053B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种基于有效利用空间光调制器的全息散斑噪声抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110032053B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110095969A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-08-06 | 郑州轻工业学院 | 一种基于单个slm抑制计算全息再现像斑点噪声的方法 |
| CN110505402A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-26 | Oppo广东移动通信有限公司 | 控制方法、深度相机和电子装置 |
| CN113504717A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-15 | 浙江大学 | 基于时空聚焦的均匀全息双光子显微系统 |
| CN114002932A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于高频相位因子的偏振全息图计算方法 |
| TWI790969B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-01-21 | 立景光電股份有限公司 | 適用液晶覆矽面板的投影裝置與投射方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002072834A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-12 | Hitachi Chem Co Ltd | ホログラフィーによる光制御素子の製造方法および光制御素子 |
| WO2002005038A3 (en) * | 2000-07-10 | 2002-04-25 | Corp For Laser Optics Res | SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING COHERENT GRANULATION BY INCREASING BANDWIDTH |
| CN102193208A (zh) * | 2010-03-08 | 2011-09-21 | 西福尔德高等学院 | 斑纹减少装置和斑纹减少掩模 |
| CN105264443A (zh) * | 2013-06-06 | 2016-01-20 | 视瑞尔技术公司 | 用于计算全息图的数据的装置和方法 |
| CN107121917A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-01 | 四川大学 | 一种抑制计算全息斑点噪声的方法 |
| CN107247399A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-10-13 | 四川大学 | 一种抑制计算全息显示斑点噪声的时空复用方法 |
-
2019
- 2019-03-29 CN CN201910246161.1A patent/CN110032053B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002005038A3 (en) * | 2000-07-10 | 2002-04-25 | Corp For Laser Optics Res | SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING COHERENT GRANULATION BY INCREASING BANDWIDTH |
| JP2002072834A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-12 | Hitachi Chem Co Ltd | ホログラフィーによる光制御素子の製造方法および光制御素子 |
| CN102193208A (zh) * | 2010-03-08 | 2011-09-21 | 西福尔德高等学院 | 斑纹减少装置和斑纹减少掩模 |
| CN105264443A (zh) * | 2013-06-06 | 2016-01-20 | 视瑞尔技术公司 | 用于计算全息图的数据的装置和方法 |
| CN107121917A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-01 | 四川大学 | 一种抑制计算全息斑点噪声的方法 |
| CN107247399A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-10-13 | 四川大学 | 一种抑制计算全息显示斑点噪声的时空复用方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 王迪 等: "时空复用法实现傅里叶计算全息图的彩色显示", 《光电子 激光》 * |
| 田青 等: "数字全息再现像的激光散斑消除的研究", 《应用激光》 * |
| 黄晓辉 等: "通过全息图多子图再现像滤波提高全息图再现质量", 《新疆大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110095969A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-08-06 | 郑州轻工业学院 | 一种基于单个slm抑制计算全息再现像斑点噪声的方法 |
| CN110095969B (zh) * | 2018-10-23 | 2021-03-16 | 郑州轻工业学院 | 一种基于单个slm抑制计算全息再现像斑点噪声的方法 |
| CN110505402A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-26 | Oppo广东移动通信有限公司 | 控制方法、深度相机和电子装置 |
| CN113504717A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-15 | 浙江大学 | 基于时空聚焦的均匀全息双光子显微系统 |
| TWI790969B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-01-21 | 立景光電股份有限公司 | 適用液晶覆矽面板的投影裝置與投射方法 |
| CN114002932A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于高频相位因子的偏振全息图计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110032053B (zh) | 2020-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110032053A (zh) | 一种基于有效利用空间光调制器的全息散斑噪声抑制方法 | |
| JP6249977B2 (ja) | 映像ホログラムおよび映像ホログラム再生装置 | |
| KR100837365B1 (ko) | 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생방법 및 그 장치 | |
| KR100973031B1 (ko) | 룩업 테이블과 영상의 시간적 중복성을 이용한 3차원 동영상 컴퓨터 형성 홀로그램 생성 방법 및 그 장치 | |
| CN107121917B (zh) | 一种抑制计算全息斑点噪声的方法 | |
| CN111240177B (zh) | 一种基于分层像素扫描算法的全息散斑噪声抑制方法 | |
| US20110310449A1 (en) | Method for generating 3d video computer-generated hologram using look-up table and temporal redundancy and apparatus thereof | |
| Zhong et al. | Real-time high-quality computer-generated hologram using complex-valued convolutional neural network | |
| Yamaguchi | Ray-based and wavefront-based holographic displays for high-density light-field reproduction | |
| CN110095969B (zh) | 一种基于单个slm抑制计算全息再现像斑点噪声的方法 | |
| CN105892258B (zh) | 一种减少再现浪费信息的计算全息图生成方法 | |
| JP2004517353A (ja) | ３ｄディスプレイ | |
| CN107247399A (zh) | 一种抑制计算全息显示斑点噪声的时空复用方法 | |
| CN113791529B (zh) | 一种基于衍射模糊成像原理的无串扰全息3d显示方法 | |
| CN111580372B (zh) | 一种斑点噪声被抑制的大视区计算全息显示方法 | |
| CN109946943B (zh) | 一种基于光束整形抑制散斑噪声的全息显示系统 | |
| KR102144473B1 (ko) | 3d 홀로그램 생성 장치 및 3d 홀로그램 생성 방법 | |
| CN111240176B (zh) | 一种斑点噪声被抑制的大视区计算全息显示方法 | |
| Matsushima et al. | Challenges to tera-pixel-scale full-parallax computer holography for 3D imaging | |
| JP2012008207A (ja) | ルックアップテーブルと画像の時間的重複性を用いた３次元動画の計算機合成ホログラムの算出方法及びその装置 | |
| JP3948199B2 (ja) | 計算機ホログラムおよびその作製方法 | |
| JP2023137107A (ja) | 計算機合成ホログラムアニメーションの干渉縞、その生成装置、生成方法及び生成プログラム並びに計算機合成ホログラムアニメーションの再生装置 | |
| Kang et al. | Color holographic wave-front printing technique | |
| CN115657434A (zh) | 一种基于频移和像移复用的全息图频谱操纵方法 | |
| Yamaguchi | Ray-based and wavefront-based holographic displays for high-density |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |