CN115996285B - 相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取多个第一像素点段各自的目标焦距以及多个第二像素点段各自的目标焦距；根据每个第一像素点段对应的目标焦距以及每个第二像素点段对应的目标焦距，确定每个第一像素点段的单段相位分布以及每个第二像素点段的单段相位分布；对多个第一像素点段各自的单段相位分布以及多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向以及第二方向的相位分布；根据第一方向以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的相位分布。本申请中，并不需要进行大量的迭代运算，从而省去了迭代运算的时间和资源消耗，提高了相位分布的获取效率。

Description

相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及相位调制技术领域，更具体地，涉及一种相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

焦面显示(focal surface display)可以实现将三维场景显示在多个不同深度的曲面上，这些曲面的深度形状由三维场景深度优化得到，这些深度不同的曲面由空间光相位调制器（SLM）实现。然后根据空间光相位调制器针对不同曲面的焦距，确定针对不同曲面的相位分布，再结合显示屏上的色彩图(color image)以及不同曲面的相位分布，实现近似真实场景的深度显示效果：即眼睛聚焦在某一深度，则该深度物体显示清晰，而其他它深度的物体显示模糊。

目前，可以根据空间光相位调制器中每个像素点针对某个目标曲面的焦距以及设定的限制条件，进行优化迭代运算，确定针对目标曲面的相位分布。

然而，采用现有的方法确定针对目标曲面的相位分布时，优化迭代运算的运算量较大，导致目标曲面的相位分布获取效率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提出了一种相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质。

第一方面，本申请实施例提供了一种相位分布获取方法，所述方法包括：获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对所述目标曲面的目标焦距；所述多个第一像素点段是对相位调制器中第一方向下的像素点进行划分得到，所述多个第二像素点段是对所述相位调制器中第二方向下的像素点进行划分得到；根据每个所述第一像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第一像素点段的单段相位分布，并根据每个所述第二像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第二像素点段的单段相位分布；对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，并对所述多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第二方向的相位分布；根据所述第一方向的相位分布以及所述第二方向的相位分布，确定针对所述目标曲面的相位分布。

第二方面，本申请实施例提供了一种相位分布获取装置，所述装置包括：获取模块，用于获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对所述目标曲面的目标焦距；所述多个第一像素点段是对相位调制器中第一方向下的像素点进行划分得到，所述多个第二像素点段是对所述相位调制器中第二方向下的像素点进行划分得到；确定模块，用于根据每个所述第一像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第一像素点段的单段相位分布，并根据每个所述第二像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第二像素点段的单段相位分布；展开模块，用于对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，并对所述多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第二方向的相位分布；分布获得模块，用于根据所述第一方向的相位分布以及所述第二方向的相位分布，确定针对所述目标曲面的相位分布。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；一个或多个应用程序被存储在存储器中并被配置为由处理器执行以实现上述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序代码，其中，在程序代码被处理器运行时执行上述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中，该计算机指令被处理器执行时，实现上述的方法。

本申请实施例提供的一种相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质，根据每个第一像素点段对应的目标焦距以及每个第二像素点段对应的目标焦距，确定每个第一像素点段的单段相位分布以及每个第二像素点段的单段相位分布，并对多个第一像素点段各自的单段相位分布以及多个第二像素点段各自的单段相位分布分别进行相位展开处理，得到针对第一方向的相位分布以及针对第二方向的相位分布，最后根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的相位分布，并不需要进行大量的迭代运算，从而省去了迭代运算的时间和资源消耗，提高了相位分布的获取效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了焦面显示的结构示意图；

图2示出了图1的结构对应的焦面显示的等效光路图；

图3示出了本申请一个实施例提出的一种相位分布获取方法的流程图；

图4示出了本申请实施例中一种屈光度调节范围的示意图；

图5示出了本申请又一个实施例提出的一种相位分布获取方法的流程图；

图6示出了本申请实施例中第一方向的某一单段相位分布的示意图；

图7示出了本申请实施例中第一方向的相位分布的示意图；

图8示出了本申请实施例中一种目标曲面的二维相位分布的示意图；

图9示出了本申请实施例中一种相机拍摄的实际显示效果图；

图10示出了本申请实施例中又一种相机拍摄的实际显示效果图；

图11示出了本申请一个实施例提出的一种相位分布获取装置的框图；

图12示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图；

图13示出了本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。根据本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

焦面显示(focal surface display)可以实现将三维场景显示在多个不同深度的曲面上，这些曲面的深度形状由三维场景深度优化得到，这些深度不同的曲面由空间光相位调制器（SLM）实现。然后根据空间光相位调制器针对不同曲面的焦距，确定针对不同曲面的相位分布，再结合显示屏上的色彩图(color image)以及不同曲面的相位分布，实现近似真实场景的深度显示效果：即眼睛聚焦在某一深度，则该深度的物体显示清晰，而其他深度的物体显示模糊。

焦面显示的结构如图1所示，显示屏1发出的光经分光棱镜3反射后入射到空间光相位调制器2（SLM）上，再经过空间光相位调制器2反射，再经目镜4后入射到人眼，而人眼观测到的三维场景的虚像显示在曲面5上。空间光相位调制器一般是偏振相关器件，因此，如果显示屏发出的光不是线偏光(例如各种非LCD显示屏)，需要在空间光相位调制器前增加一个偏振片6（或偏振膜）。

其等效光路如图2， 20为视网膜，21为晶状体及瞳孔，22为目镜，23为SLM，24为显示屏，25为显示屏24经SLM23所成的第一虚像,26为第一虚像25经目镜所成的第二虚像。以目镜22所在的位置为起点Z=0，201为SLM距离

，202为显示屏距离/>

，203为第一虚像25的距离/>

，204为第二虚像26的距离/>

，目镜22与晶状体及瞳孔21的距离de为205，视网膜20距离晶状体及瞳孔21的距离dr为206。

当人眼聚焦在

深度时，由显示屏发出的光线经过空间光相位调制器和目镜以及人眼晶状体会聚到人眼视网膜上，则虚像距处于/>

处的物体清晰。当空间光相位调制器SLM上的相位分布(对应焦距分布)是理想菲涅尔透镜(以下简称理想透镜)时，显示屏上所有区域最终所成的虚像是一个平面。为了能使得不同深度的物体在显示屏上显示的虚像距也在相应的深度，空间光相位调制器针对不同深度的物体的焦距也不一样，这样，空间光相位调制器上相位分布就对应于焦距分布。

目前，对焦面显示中空间光相位调制器（SLM）的相位计算原理如下：

如果焦面显示中SLM整体为一个的理想透镜，则焦面显示各构建的曲面可以特殊化为各平面，针对任意曲面（该曲面可以称为目标曲面），理想透镜的相位分布参照公式一，公式一如下：

，

式中，

和/>

为SLM中任意一个像素点x的坐标，f为该像素点x的焦距，/>

为可见光波长，一般取绿光可见光波长，/>

为该像素点x的相位；由公式一可知，理想透镜相位分布可用二次函数描述。

对于任意相位分布的SLM，其任意坐标位置处的焦距可用公式二计算，公式二如下：

，

为相位/>

在/>

处的Hessian矩阵（即二阶偏导矩阵），/>

为单位矩阵；根据公式二，对f求解，即可得到对应的焦距。

然而，要实现显示曲面深度，则SLM局部区域所形成的近似理想透镜焦距各个地方不一样，也就是说SLM焦距是像素位置的函数，其Hessian矩阵可由公式三描述，公式三如下：

，

即焦距随位置坐标变化（

为像素点（/>

）的焦距）。

在已知SLM焦距分布之后，那么对SLM相位优化可以归结为求解如下极小值问题，该求解极小值问题表示为公式四，公式四如下：

，

其中，

是指SLM中的全部像素点，/>

为相位/>

在

处的Hessian矩阵，相位/>

为像素点x的优化相位，相位/>

也即是按照公式四的优化方法所确定的优化相位。因为满足公式四的/>

的结果有无穷多，因此还需要增加限制条件/>

=0以及/>

=0 （/>

表示

的梯度）进行迭代运算，当然，也可以不加此限制条件，直接限制相位取值范围，其效果也是等效的。

然而，采用现有的方法，按照公式四确定针对目标曲面的相位分布时，优化迭代运算的运算量较大，导致目标曲面的相位分布获取效率较低。

基于此，提出了一种相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质，可以应用于虚拟现实领域(含VR\AR\MR\XR等)中聚焦曲面显示(focal surface display)中的SLM的相位计算，也可以应用于其他结构中的空间光相位调制器的相位分布计算，例如自适应光学器件的相位分布计算等。通过本申请的方法，并不需要进行大量的迭代运算，从而省去了迭代运算的时间和资源消耗，提高了相位分布的获取效率。

请参阅图3，图3示出了本申请一个实施例提出的一种相位分布获取方法的流程图，方法可以用于电子设备，方法包括：

S110、获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对目标曲面的目标焦距；多个第一像素点段是对相位调制器中第一方向下的像素点进行划分得到，多个第二像素点段是对相位调制器中第二方向下的像素点进行划分得到。

在本实施例中，相位调制器可以是指空间光相位调制器（SLM），例如透射式空间光相位调制器。可以针对任意3D场景产生深度图，再通过SLM对产生的深度图进行优化，得到针对SLM的多个不同曲面，在每个曲面下，SLM中每个像素点的焦距是已知的，目标曲面则是针对SLM的多个不同曲面中的任意一个曲面。

第一方向可以是指SLM的水平方向，第二方向可以是指SLM的竖直方向，第一方向与第二方向为垂直的方向。可以将SLM中第一方向的像素点划分为多个点段，作为多个第一像素点段，并将SLM中第二方向的像素点划分为多个点段，作为多个第二像素点段。

例如，SLM包括1920×1080个像素点，第一方向（SLM水平方向）每10个像素点作为一个第一像素点段，得到第一方向共计192个第一像素点段，第二方向（SLM竖直方向）每10个像素点作为一个第二像素点段，得到第二方向共计108个第一像素点段。

针对每个第一像素点段，根据该第一像素点段中各个像素点的焦距，确定该像素点段的目标焦距，实现对该第一像素点段的焦距采样，同理，针对每个第二像素点段，根据该第二像素点段中各个像素点的焦距，确定该像素点段的目标焦距，实现对该第二像素点段的焦距采样。

作为一种实施方式，第一像素点段的目标焦距的获取方式包括：从第一像素点段中获取目标像素点，并获取目标像素点的焦距，作为第一像素点段对应的目标焦距，其中，目标像素点包括对应第一像素点段的中点的像素点或位于第一像素点段的边缘的像素点。也即，获取第一像素点段的中点处的像素点的焦距，作为该第一像素点段的目标焦距，或，获取第一像素点段中边缘的像素点（第一像素点段的任一边缘，例如，第一方向为相位调制器水平方向，每10个像素点作为一个第一像素点段，该第一像素点段的第一个像素点或第十个像素点作为边缘的像素点）的焦距，作为该第一像素点段的目标焦距。

同理，第二像素点段的目标焦距的获取方式包括：从第二像素点段中获取新的目标像素点，并获取新的目标像素点的焦距，作为第二像素点段对应的目标焦距，其中，新的目标像素点包括对应第二像素点段的中点的像素点或位于第二像素点段的边缘的像素点。

作为又一种实施方式，第一像素点段的目标焦距的获取方式包括：根据第一像素点段中的各像素点的焦距以及预设规则，确定第一像素点段对应的目标焦距。其中，预设规则可以包括获取像素点段中各个像素点的焦距的平均值、中值或众数（该众数是指各个像素点的焦距中出现次数最多的焦距）等，作为像素点段的目标焦距。

同理，第二像素点段的目标焦距的获取方式包括：根据第二像素点段中的各像素点的焦距以及预设规则，确定第二像素点段对应的目标焦距。

在一些可能的实现方式中，目标曲面针对相位调制器中每个像素点的焦距为初始状态的初始焦距，可以对相位调制器中每个像素点的初始焦距进行滤波处理，得到相位调制器中每个像素点的焦距。其中，滤波处理包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波以及预置内核滤波（预置内核滤波可以是设定的具有特定数量的内核数的滤波算法，特定数量可以是基于需求设定的，本申请不做限定）中的任意一个。

得到相位调制器中每个像素点的焦距之后，按照上述方式，确定多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对目标曲面的目标焦距。

通过滤波处理，得到每个像素点的焦距，滤除了多余的噪音信息，使得每个像素点的焦距更加准确，从而使得确定的目标焦距更加准确。

在本实施例中，相位调制器可以为空间光相位调制器。以目镜位置为参考位置起点Z=0，则空间光相位调制器SLM距离

=48mm，显示屏距离/>

=97mm，目镜距离晶状体以及瞳孔的距离取de=10mm，目镜焦距50mm。按照此光学参数，当空间光相位调制器SLM相位为常数(即SLM为普通反射镜)时，且，此空间光相位调制器SLM能实现最小焦距为±200mm时，虚像距调节范围对应的屈光度调节范围如图4所示。可见，显示屏上物体虚像距对应的屈光度调节范围集中在3.5D（屈光度为3.5D是指屈光力的透镜焦距为1/3.5m）附近，且此结构能实现的虚像距对应的屈光度调节范围大约为2.2D（屈光度为2.2D是指屈光力的透镜焦距为1/2.2m）—4.8D（屈光度为4.8D是指屈光力的透镜焦距为1/4.8m）。

S120、根据每个第一像素点段对应的目标焦距，确定每个第一像素点段的单段相位分布，并根据每个第二像素点段对应的目标焦距，确定每个第二像素点段的单段相位分布。

针对每个第一像素点段，根据该第一像素点段对应的目标焦距，通过拟合函数进行运算，以确定每个第一像素点段的相位分布，作为每个第一像素点段的单段相位分布，其中，拟合函数可以为二次函数。

同理，针对每个第二像素点段，根据该第二像素点段对应的目标焦距，通过拟合函数进行运算，以确定每个第二像素点段的相位分布，作为每个第二像素点段的单段相位分布。

S130、对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向的相位分布，并对多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第二方向的相位分布。

针对第一方向的多个第一像素点段，对多个第一像素点段各自的单段相位分布（也就是指多个第一像素点段对应的所有的单段相位分布）进行相位展开处理，以将多个第一像素点段的单段相位分布，展开为连续且平滑的相位分布，作为第一方向的相位分布。

同理，针对第二方向的多个第二像素点段，对多个第二像素点段各自的单段相位分布（也就是指多个第二像素点段对应的所有的单段相位分布）进行相位展开处理，以将多个第二像素点段的单段相位分布，展开为连续且平滑的相位分布，作为第二方向的相位分布。

S140、根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的相位分布。

得到第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布之后，根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，绘制二维相位分布图，并将获得的二维相位分布图作为针对目标曲面的相位分布。

针对任意一个3D场景，对应有多个曲面（例如3个曲面），可以将每个曲面作为一个目标曲面，按照上述S110-S140的方法，确定每个曲面的相位分布，并确定每个曲面对应的色彩图，通过各个曲面的相位分布以及色彩图，得到聚焦于不同深度时，该3D场景的显示效果。

本实施例的方法，还可以用于其他需要计算相位分布的领域，包括但不限于透射式空间光相位调制器，自适应光学器件中需要进行的相位分布计算等。

另外，本申请所使用的算法，可以很方便的由各种程序语言实现，包括但不限于C、C++、C#、java、Python、Matlab等，也可以很方便的集成进FPGA芯片或者ISP芯片等芯片。

在本实施例中，电子设备可以是基于用NVIDIA Quadro P620显卡、3.6 GHz IntelCore i7-7700 CPU、16G内存、Matlab2019软件的设备，通过该电子设备，确定一个目标曲面的相位分布大约需要1s左右（按照上述背景技术的迭代算法需要时长为40s，远大于1s），极大提高了计算速度。

可选地，例如采用C++平台进行计算，可以进一步提高相位分布的获取速度，此外，本申请的获取方法也可以很方便的集成进FPGA芯片或者ISP芯片。

在本实施例中，根据每个第一像素点段对应的目标焦距以及每个第二像素点段对应的目标焦距，确定每个第一像素点段的单段相位分布以及每个第二像素点段的单段相位分布，并对多个第一像素点段各自的单段相位分布以及多个第二像素点段各自的单段相位分布分别进行相位展开处理，得到针对第一方向的相位分布以及针对第二方向的相位分布，最后根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的相位分布，并不需要进行大量的迭代运算，从而省去了迭代运算的时间和资源消耗，提高了相位分布的获取效率。

请参阅图5，图5示出了本申请又一个实施例提出的一种相位分布获取方法的流程图，方法可以用于电子设备，方法包括：

S210、获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对目标曲面的目标焦距。

其中，S210的描述参照上文S110的描述，此处不再赘述。

S220、从相位调制器中获取特定像素点，作为坐标原点；根据相位调制器中各像素点的像素编号以及坐标原点，确定相位调制器中各像素点的位置信息；根据每个第一像素点段对应的目标焦距以及每个第一像素点段中各像素点的位置信息，确定每个第一像素点段的单段相位分布。

特定像素点可以是相位调制器的中心的像素点或者任意一个像素点，本申请不做限定。以坐标原点为中心，根据相位调制器的每个像素点各自的像素编号以及坐标原点的像素编号，确定每个像素点的位置信息，每个像素点的位置信息可以是坐标的形式。

可以根据每个第一像素点段对应的目标焦距以及每个第一像素点段中各像素点的位置信息，按照公式五，确定每个第一像素点段的单段相位分布，公式五如下：

，

其中，

为第一像素点段/>

中的任意一个像素点a的位置信息的横坐标，/>

为第一像素点段的单段相位分布中像素点a的相位，/>

为第一像素点段i的目标焦距，c为任意实数，例如c取0。

S230、根据每个第二像素点段对应的目标焦距以及每个第二像素点段中各像素点的位置信息，确定每个第二像素点段的单段相位分布。

可以根据每个第二像素点段对应的目标焦距以及每个第二像素点段中各像素点的位置信息，按照公式六，确定每个第二像素点段的单段相位分布，公式六如下：

，

其中，

为第二像素点段j中的任意一个像素点d的位置信息的纵坐标，/>

为第二像素点段的单段相位分布中像素点d的相位，/>

为第二像素点段j的目标焦距，c为任意实数，例如c取0。

S240、以第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向的相位分布，以第二方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第二方向的相位分布。

其中，第一方向下的目标像素点段为第一方向下的像素点段中的任意一个，例如选取第一个第一像素点段、最后一个第一像素点段或中间一个第一像素点段作为第一方向下的目标像素点段；同理，第二方向下的目标像素点段为第二方向下的像素点段中的任意一个，例如选取第一个第二像素点段、最后一个第二像素点段或中间一个第二像素点段作为第二方向下的目标像素点段。

可以按照2π的目标倍数（目标倍数可以是整数或分数，目标倍数不限定于整数），以第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第一像素点段各自的单段相位分布（也就是指多个第一像素点段对应的所有单段相位分布）进行相位展开（phaseunwrapping）处理，得到针对第一方向的相位分布，同理，可以按照2π的目标倍数，以第二方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第二像素点段各自的单段相位分布（也就是指多个第二像素点段对应的所有单段相位分布）进行相位展开处理，得到针对第二方向的相位分布。

作为一种实施方式，S240可以包括：以第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向的初始相位分布；根据预设平移距离，对第一方向的初始相位分布进行平移处理，得到针对第一方向的相位分布；以第二方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第二方向的初始相位分布；根据预设平移距离，对第二方向的初始相位分布进行平移处理，得到针对第二方向的相位分布。

对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到的是第一方向的初始相位分布，再对第一方向的初始相位分布平移预设平移距离，得到针对第一方向的相位分布；同理，对多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到的是第二方向的初始相位分布，再对第二方向的初始相位分布平移预设平移距离，得到针对第二方向的相位分布。其中，预设平移距离可以是任意实数。

在本实施例中，相位调制器可以为空间光相位调制器。以目镜位置为参考位置起点Z=0，空间光相位调制器SLM距离

=48mm，显示屏距离/>

=97mm，目镜距离晶状体以及瞳孔的距离取de=10mm，目镜焦距150mm。按照此光学参数，当空间光相位调制器SLM相位为常数(即SLM为普通反射镜)时，且，此空间光相位调制器SLM能实现最小焦距为±200mm时，虚像距调节范围对应的屈光度调节范围如图4所示。可见，显示屏上物体虚像距对应的屈光度调节范围集中在3.5D附近，且此结构能实现的虚像距对应的屈光度调节范围大约为2.2D—4.8D。

在该结构下，若第一方向为SLM的水平方向，第一方向下的某一个第一像素点段的单段相位分布如图6所示，图6中的横坐标为该第一像素点段的真实长度（mm）、纵坐标为相位，该第一像素点段内的单段相位分布是连续的。

同时，在该结构下，若第一方向为SLM的水平方向，对第一方向下的各个第一像素点段各自的单段相位分布进行拼接，得到拼接后的结果，拼接后的结果如图7中的a所示，图7中的a的横坐标为SLM的水平方向的像素坐标值、纵坐标为相位，可见，在图7中的a中，各个第一像素点段各自的单段相位分布不是连续变化的。对第一方向中各个第一像素点段的所有单段相位分布进行展开处理，得到第一方向的相位分布，第一方向的相位分布如图7中的b所示，图7中的b的横坐标为SLM的水平方向的像素坐标值、纵坐标为相位，可见，在图7中的b中，各个第一像素点段各自的单段相位分布是连续变化的。

S250、根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的初始相位分布；对目标曲面的初始相位分布进行滤波处理，得到针对目标曲面的相位分布。

其中，滤波处理包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波以及预置内核滤波（预置内核滤波可以是设定的具有特定数量的内核数的滤波算法，特定数量可以是基于需求设定的，本申请不做限定）中的任意一个。

可以根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，绘制二维相位分布图，作为针对目标曲面的初始相位分布，再对绘制的二维相位分布图进行滤波处理，得到针对目标曲面的相位分布。

在本实施例中，相位调制器可以为空间光相位调制器。以目镜位置为参考位置起点Z=0，空间光相位调制器SLM距离

=48mm，显示屏距离/>

=97mm，目镜距离晶状体以及瞳孔的距离取de=10mm，目镜焦距150mm。按照此光学参数，当空间光相位调制器SLM相位为常数(即SLM为普通反射镜)时，且，此空间光相位调制器SLM能实现最小焦距为±200mm时，虚像距调节范围对应的屈光度调节范围如图4所示。可见，显示屏上物体虚像距对应的屈光度调节范围集中在3.5D附近，且此结构能实现的虚像距对应的屈光度调节范围大约为2.2D—4.8D。

该结构下，某个目标曲面的相位分布可以如图8所示，以该结构针对某一3D场景，相机拍摄的真实显示效果如图9-图10所示，图9为相机聚焦于近景显示效果(模拟人眼聚焦于近景，近景清晰)，图10相机聚焦于远景显示效果(模拟人眼聚焦于远景，远景清晰)。

在本实施例中，对多个第一像素点段以及多个第二像素点段进行展开处理，得到平滑且连续的第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，在提高相位分布的获取效率的前提下，提高了获得的目标曲面的相位分布的准确率。同时，对根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布确的初始相位分布进行滤波处理，得到目标曲面的相位分布，进一步提高了目标曲面的相位分布的准确率。

请参阅图11，图11示出了本申请一个实施例提出的一种相位分布获取装置的框图，相位分布获取装置600包括：

获取模块610，用于获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对目标曲面的目标焦距；多个第一像素点段是对相位调制器中第一方向下的像素点进行划分得到，多个第二像素点段是对相位调制器中第二方向下的像素点进行划分得到；

确定模块620，用于根据每个第一像素点段对应的目标焦距，确定每个第一像素点段的单段相位分布，并根据每个第二像素点段对应的目标焦距，确定每个第二像素点段的单段相位分布；

展开模块630，用于对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向的相位分布，并对多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第二方向的相位分布；

分布获得模块640，用于根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的相位分布。

可选地，装置还包括焦距获取模块，用于从第一像素点段中获取目标像素点，并获取目标像素点的焦距，作为第一像素点段对应的目标焦距，其中，目标像素点包括对应第一像素点段的中点的像素点或位于第一像素点段的边缘的像素点；或，根据第一像素点段中的各像素点的焦距以及预设规则，确定第一像素点段对应的目标焦距。

可选地，焦距获取模块，还用于获取相位调制器中每个像素点针对目标曲面的初始焦距；对相位调制器中每个像素点的初始焦距进行滤波处理，得到相位调制器中每个像素点的焦距，滤波处理包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波以及预置内核滤波中的任意一个。

可选地，确定模块620，还用于从相位调制器中获取特定像素点，作为坐标原点；根据相位调制器中各像素点的像素编号以及坐标原点，确定相位调制器中各像素点的位置信息；根据每个第一像素点段对应的目标焦距以及每个第一像素点段中各像素点的位置信息，确定每个第一像素点段的单段相位分布。

可选地，展开模块630，还用于以第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向的相位分布，第一方向下的目标像素点段为第一方向下的像素点段中的任意一个。

可选地，展开模块630，还用于以第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对第一方向的初始相位分布，第一方向下的目标像素点段为第一方向下的像素点段中的任意一个；根据预设平移距离，对第一方向的初始相位分布进行平移处理，得到针对第一方向的相位分布。

可选地，分布获得模块640，还用于根据第一方向的相位分布以及第二方向的相位分布，确定针对目标曲面的初始相位分布；对目标曲面的初始相位分布进行滤波处理，得到针对目标曲面的相位分布，滤波处理包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波以及预置内核滤波中的任意一个。

需要说明的是，本申请中的装置实施例与前述方法实施例是相互对应的，装置实施例中具体的原理可以参见前述方法实施例中的内容，此处不再赘述。

请参阅图12，其示出了本申请实施例提供的一种电子设备700的结构框图。该电子设备700可以是智能手机、平板电脑、电子书等能够运行应用程序的电子设备。本申请中的电子设备700可以包括一个或多个如下部件：处理器710、存储器720以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序可以被存储在存储器720中并被配置为由一个或多个处理器710执行，一个或多个应用程序配置用于执行如前述方法实施例所描述的方法。

其中，处理器710可以包括一个或者多个处理核。处理器710利用各种接口和线路连接整个电子设备700内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器720内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器720内的数据，执行电子设备700的各种功能和处理数据。可选地，处理器710可以采用数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）、可编程逻辑阵列（ProgrammableLogic Array，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器710可集成中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）、图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责待显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器710中，单独通过一块通信芯片进行实现。

存储器720可以包括随机存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-Only Memory）。存储器720可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器720可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现下述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以存储电子设备700在使用中所创建的数据（比如电话本、音视频数据、聊天记录数据）等。

请参阅图13，其示出了本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。该计算机可读存储介质800中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。

计算机可读存储介质800可以是诸如闪存、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质800包括非易失性计算机可读存储介质（non-transitory computer-readable storage medium）。计算机可读存储介质800具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码810的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码810可以例如以适当形式进行压缩。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种相位分布获取方法，其特征在于，所述方法包括：

获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对所述目标曲面的目标焦距；所述多个第一像素点段是对相位调制器中第一方向下的像素点进行划分得到，所述多个第二像素点段是对所述相位调制器中第二方向下的像素点进行划分得到；

根据每个所述第一像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第一像素点段的单段相位分布，并根据每个所述第二像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第二像素点段的单段相位分布；

对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，并对所述多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第二方向的相位分布；

根据所述第一方向的相位分布以及所述第二方向的相位分布，确定针对所述目标曲面的相位分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一像素点段对应的目标焦距的获取方法包括：

从所述第一像素点段中获取目标像素点，并获取所述目标像素点的焦距，作为所述第一像素点段对应的目标焦距，其中，所述目标像素点包括对应所述第一像素点段的中点的像素点或位于所述第一像素点段的边缘的像素点；或，

根据所述第一像素点段中的各像素点的焦距以及预设规则，确定所述第一像素点段对应的目标焦距。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对所述目标曲面的目标焦距之前，所述方法还包括：

获取所述相位调制器中每个像素点针对所述目标曲面的初始焦距；

对所述相位调制器中每个像素点的初始焦距进行滤波处理，得到所述相位调制器中每个像素点的焦距，所述滤波处理包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波以及预置内核滤波中的任意一个。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述第一像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第一像素点段的单段相位分布，包括：

从所述相位调制器中获取特定像素点，作为坐标原点；

根据所述相位调制器中各像素点的像素编号以及所述坐标原点，确定所述相位调制器中各像素点的位置信息；

根据每个所述第一像素点段对应的目标焦距以及每个所述第一像素点段中各像素点的位置信息，确定每个所述第一像素点段的单段相位分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，包括：

以所述第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，所述第一方向下的目标像素点段为所述第一方向下的像素点段中的任意一个。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，包括：

以所述第一方向下的目标像素点段的相位为参考值，对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的初始相位分布，所述第一方向下的目标像素点段为所述第一方向下的像素点段中的任意一个；

根据预设平移距离，对所述第一方向的初始相位分布进行平移处理，得到针对所述第一方向的相位分布。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一方向的相位分布以及所述第二方向的相位分布，确定针对所述目标曲面的相位分布，包括：

根据所述第一方向的相位分布以及所述第二方向的相位分布，确定针对所述目标曲面的初始相位分布；

对所述目标曲面的初始相位分布进行滤波处理，得到针对所述目标曲面的相位分布，所述滤波处理包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波以及预置内核滤波中的任意一个。

8.一种相位分布获取装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取多个第一像素点段各自针对目标曲面的目标焦距以及多个第二像素点段各自针对所述目标曲面的目标焦距；所述多个第一像素点段是对相位调制器中第一方向下的像素点进行划分得到，所述多个第二像素点段是对所述相位调制器中第二方向下的像素点进行划分得到；

确定模块，用于根据每个所述第一像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第一像素点段的单段相位分布，并根据每个所述第二像素点段对应的目标焦距，确定每个所述第二像素点段的单段相位分布；

展开模块，用于对所述多个第一像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第一方向的相位分布，并对所述多个第二像素点段各自的单段相位分布进行相位展开处理，得到针对所述第二方向的相位分布；

分布获得模块，用于根据所述第一方向的相位分布以及所述第二方向的相位分布，确定针对所述目标曲面的相位分布。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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