KR101573362B1 - Fast and Flexible Digital Hologram Generation Method and Apparatus - Google Patents
Fast and Flexible Digital Hologram Generation Method and Apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR101573362B1 KR101573362B1 KR1020140025430A KR20140025430A KR101573362B1 KR 101573362 B1 KR101573362 B1 KR 101573362B1 KR 1020140025430 A KR1020140025430 A KR 1020140025430A KR 20140025430 A KR20140025430 A KR 20140025430A KR 101573362 B1 KR101573362 B1 KR 101573362B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- diffraction
- generating
- distance
- equation
- diffraction patterns
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
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
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
고속의 신축적인 디지털 홀로그램 생성 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 생성 방법은, 3D-오브젝트의 포인트들을 다수의 클러스터들로 클러스터링하고, 클러스터 단위로 회절 패턴들을 생성하여 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성한다. 이에 의해, 계산 복잡도를 줄일 수 있어 고속의 디지털 홀로그램 생성이 가능해지고, 디지털 홀로그램의 화질과 트레이드-오프 관계에 있는 클러스터의 범위/크기는 조절이 가능하므로 맞춤형의 신축적인 디지털 홀로그램 생성이 가능해진다.A high-speed stretching digital hologram generating method and apparatus are provided. In the digital hologram generating method according to the embodiment of the present invention, 3D-object points are clustered into a plurality of clusters, and diffraction patterns are generated and superimposed on a cluster basis to generate a fringe pattern. As a result, the computational complexity can be reduced, and a high-speed digital hologram can be generated, and the range / size of clusters in the trade-off relationship with the image quality of the digital hologram can be adjusted.
Description
본 발명은 그래픽 및 3D 입체 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to graphics and 3D stereoscopic techniques, and more particularly to a method and apparatus for generating digital holograms.
디지털 홀로그래피(Digital Holography)는 실제 3D-오브젝트에 대해 매우 높은 실감도를 갖는 3차원 정보를 제공할 수 있다는 점에서, 그에 대한 관심이 급증하고 있다.Digital holography is rapidly gaining interest in that it can provide three-dimensional information with very high realism for real 3D-objects.
디지털 홀로그램에서, 오브젝트의 3D 정보는 홀로그래픽 프린지 패턴(Holographic Fringe Pattern)에 기록된다. 홀로그래픽 프린지 패턴은 3D-오브젝트와 참조파 간의 간섭 패턴이나 수치적 회절 방정식(Numerical Diffraction Equation)으로 획득된다.In the digital hologram, the 3D information of the object is recorded in a holographic fringe pattern. The holographic fringe pattern is obtained as an interference pattern or a numerical diffraction equation between the 3D-object and the reference wave.
수치적 회절 방정식으로 디지털 홀로그램을 생성하는 가장 대표적인 방법은 RS(Rayleigh-Sommerfeld) 회절 방정식을 이용하는 것이다. 이 RS 기법에서는, 회절 스크린(Diffraction Screen)이 Z=0 평면에 배치되는 것을 상정하며, 아래의 수학식 (1)에 따라 3D-오브젝트의 모든 포인트들에 대한 회절 패턴(diffraction pattern)들을 생성하고 중첩시켜, 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다.The most representative method for generating digital holograms using numerical diffraction equations is the Rayleigh-Sommerfeld (RS) diffraction equation. In this RS technique, it is assumed that a diffraction screen is placed in the Z = 0 plane, and diffraction patterns are generated for all points of the 3D-object according to the following equation (1) Thereby generating a holographic fringe pattern.
여기서, k=2π/λ이고, (ξ,η)와 (x,y,z)는 홀로그래픽 프린지 패턴과 3D-오브젝트 각각에 대한 좌표이다. d는 생성되는 디지털 홀로그램의 초점 거리이고, λ는 파장이다. A(X,Y,Z)와 χ(X,Y,Z)는, 각각 (X,Y,Z)에서의 포인트 진폭과 회절각이다. ρ는 3D-오브젝트 포인트와 프린지 패턴 포인트의 포인트 간의 거리이다.Here, k = 2? /?, And (?,?) And (x, y, z) are coordinates for the holographic fringe pattern and the 3D-object, respectively. d is the focal length of the generated digital hologram, and lambda is the wavelength. A (X, Y, Z) and X (X, Y, Z) are the point amplitudes and diffraction angles at (X, Y, Z), respectively. and rho is the distance between the 3D-object point and the point of the fringe pattern point.
RS 기법에 의한 디지털 홀로그램 생성을 위해서는, 위 수학식 (1)을 이용하여 3D-오브젝트의 포인트들 모두에 대한 회절 패턴들을 생성하고, 생성된 회절 패턴들을 중첩시켜야 한다.To generate the digital hologram by the RS technique, it is necessary to generate the diffraction patterns for all of the points of the 3D-object using the above equation (1), and superimpose the generated diffraction patterns.
도 1의 좌측에는 하나의 포인트에 대한 회절 패턴을 생성한 결과를 나타내었다. 그리고, 도 1의 우측에는 다수의 회절 패턴들을 중첩한 결과를 나타내었는데, 모든 포인트들에 대한 회절 패턴을 중첩한 결과가 홀로그래픽 프린지 패턴이다.A result of generating a diffraction pattern for one point is shown on the left side of FIG. A result of superimposing a plurality of diffraction patterns on the right side of FIG. 1 is shown, and a result of superimposing diffraction patterns on all points is a holographic fringe pattern.
수학식 (1)을 통해 알 수 있는 바와 같이, RS 기법에서 회절 패턴을 생성함에 있어 요구되는 계산은 매우 복잡한데, 이 회절 패턴은 3D-오브젝트를 구성하는 모든 포인트들에 대해 생성하여 하므로, 전체 연산량은 매우 커진다는 문제가 있다.
As can be seen from Equation (1), the calculation required to generate the diffraction pattern in the RS scheme is very complicated. Since this diffraction pattern is generated for all the points constituting the 3D-object, There is a problem that the amount of computation becomes very large.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 디지털 홀로그램을 생성함에 있어 요구되는 연산량을 줄여, 고속으로 디지털 홀로그램을 생성할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a digital hologram at a high speed by reducing a calculation amount required for generating a digital hologram.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 디지털 홀로그램 생성 방법은, 3D-오브젝트의 포인트들을, 스크린까지의 거리에 따라 다수의 클러스터들로 클러스터링하는 단계; 클러스터 단위로, 회절 패턴들을 생성하는 단계; 및 생성된 회절 패턴들을 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a digital hologram generating method comprising: clustering points of a 3D object into a plurality of clusters according to a distance to a screen; Generating, on a cluster-by-cluster basis, diffraction patterns; And superimposing the generated diffraction patterns to generate a fringe pattern.
그리고, 동일 클러스터에 포함되는 포인트들의 스크린까지의 거리 범위는, 조절 가능할 수 있다.And the distance range to the screen of the points included in the same cluster may be adjustable.
또한, 상기 거리 범위는, 계산 복잡도를 기초로 결정될 수 있다.Further, the distance range may be determined based on the calculation complexity.
그리고, 상기 회절 패턴 생성단계는, 클러스터 별 병렬 연산을 통해, 상기 회절 패턴들을 함께 생성할 수 있다.The diffraction pattern generation step may generate the diffraction patterns together by cluster-based parallel computation.
또한, 상기 회절 패턴 생성단계는, 테일러 급수 근사화를 통해 근사화된 RS(Rayleigh-Sommerfeld) 회절 방정식을 이용하여, 상기 회절 패턴들을 생성할 수 있다.Also, the generating the diffraction pattern may generate the diffraction patterns using an approximated Rayleigh-Sommerfeld (RS) diffraction equation through Taylor series approximation.
그리고, 상기 근사화는, 상기 RS 회절 방정식에서 3D-오브젝트 포인트와 프린지 패턴 포인트 간의 거리를 테일러 급수 전개의 첫 번째 항을 이용하여 근사화할 수 있다.And, the approximation can approximate the distance between the 3D-object point and the fringe pattern point in the RS diffraction equation using the first term of the Taylor series expansion.
또한, 상기 RS 회절 방정식에서의 디지털 홀로그램의 초점 거리는, 상기 스크린까지의 거리에 관한 대칭적 커널 함수로 조절될 수 있다.Also, the focal length of the digital hologram in the RS diffraction equation can be adjusted to a symmetric kernel function with respect to the distance to the screen.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 디지털 홀로그램 생성 장치는, 3D-오브젝트의 포인트들을, 스크린까지의 거리에 따라 다수의 클러스터들로 클러스터링하는 클러스터링부; 클러스터 단위로, 회절 패턴들을 생성하는 회절 패턴 생성부; 및 생성된 회절 패턴들을 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성하는 프린지 패턴 생성부;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating a digital hologram, comprising: a clustering unit for clustering 3D-object points into a plurality of clusters according to a distance to a screen; A diffraction pattern generating unit for generating diffraction patterns on a cluster basis; And a fringe pattern generating unit for superimposing the generated diffraction patterns to generate a fringe pattern.
그리고, 동일 클러스터에 포함되는 포인트들의 스크린까지의 거리 범위는, 조절 가능할 수 있다.And the distance range to the screen of the points included in the same cluster may be adjustable.
또한, 상기 거리 범위는, 계산 복잡도를 기초로 결정될 수 있다.Further, the distance range may be determined based on the calculation complexity.
그리고, 상기 회절 패턴 생성부는, 클러스터 별 병렬 연산을 통해, 상기 회절 패턴들을 함께 생성할 수 있다.The diffraction pattern generator may generate the diffraction patterns together by cluster-based parallel computation.
또한, 상기 생성단계는, 테일러 급수 근사화를 통해 근사화된 RS(Rayleigh-Sommerfeld) 회절 방정식을 이용하여, 상기 회절 패턴들을 생성할 수 있다.Also, the generating step may generate the diffraction patterns using an approximated Rayleigh-Sommerfeld (RS) diffraction equation through Taylor series approximation.
그리고, 상기 근사화는, 상기 RS 회절 방정식에서 3D-오브젝트 포인트와 프린지 패턴 포인트 간의 거리를 테일러 급수 전개의 첫 번째 항을 이용하여 근사화할 수 있다.And, the approximation can approximate the distance between the 3D-object point and the fringe pattern point in the RS diffraction equation using the first term of the Taylor series expansion.
또한, 상기 RS 회절 방정식에서의 디지털 홀로그램의 초점 거리는, 상기 스크린까지의 거리에 관한 대칭적 커널 함수로 조절될 수 있다.Also, the focal length of the digital hologram in the RS diffraction equation can be adjusted to a symmetric kernel function with respect to the distance to the screen.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에는, 3D-오브젝트의 포인트들을, 스크린까지의 거리에 따라 다수의 클러스터들로 클러스터링하는 단계; 클러스터 단위로, 회절 패턴들을 생성하는 단계; 및 생성된 회절 패턴들을 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된다.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium having a computer-readable recording medium storing clustering of 3D-object points into a plurality of clusters according to a distance to a screen; Generating, on a cluster-by-cluster basis, diffraction patterns; And generating a fringe pattern by superimposing the generated diffraction patterns. A program for performing the digital hologram generating method is recorded.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 3D-오브젝트의 포인트들을 클러스터링하여, 클러스터 단위로 회절 패턴을 생성하므로, 계산 복잡도를 줄일 수 있어 고속의 디지털 홀로그램 생성이 가능해진다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the 3D-object points are clustered and the diffraction pattern is generated in cluster units, so that the computational complexity can be reduced and high-speed digital hologram generation can be performed.
또한, 디지털 홀로그램의 화질과 트레이드-오프 관계에 있는 클러스터의 범위/크기는 조절이 가능하므로, 맞춤형의 신축적인 디지털 홀로그램 생성이 가능해진다.
Further, since the range / size of the clusters in trade-off relation with the image quality of the digital hologram can be adjusted, customized flexible digital holograms can be generated.
도 1은 기존의 RS 기법에 의한 회절 패턴 및 홀로그래픽 프린지 생성을 예시한 도면,
도 2는 z 방향에 따른 포인트 클러스터링 결과를 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치의 블럭도, 그리고,
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법의 성능 평가 결과의 설명에 제공되는 도면들이다.FIG. 1 illustrates a diffraction pattern and holographic fringe generation by the conventional RS technique,
Figure 2 illustrates the result of point clustering along the z direction,
3 is a block diagram of a hologram generating apparatus according to another embodiment of the present invention,
FIGS. 4 to 6 are views provided to explain the performance evaluation result of the hologram generating method according to the embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 실시예에서는, 'z 방향에 따른 포인트 클러스터링'과 '테일러 급수 근사화(Taylor series approximation)에 의한 FFT 기반 수식 변경'을 통해, 고속의 신축적인 디지털 홀로그램 생성 방법을 제시한다.In the embodiment of the present invention, a high-speed flexible digital hologram generation method is proposed through 'point clustering along the z-direction' and 'FFT-based modification of the Taylor series approximation'.
수학식 (1)을 단순화시키기 위해, 포인트에서의 회절 각도를 0으로 가정하고 ρ≒d 임을 이용한다. 그러면, 수학식 (1)은 아래의 수학식 (2)로 근사화시킬 수 있다.To simplify the equation (1), it is assumed that the diffraction angle at the point is 0 and p is approximately d. Then, the equation (1) can be approximated by the following equation (2).
여기서, 거리 ρ는 아래의 수학식 (3)으로 표현될 수 있다.Here, the distance p can be expressed by the following equation (3).
여기서, 수식적 전개를 위해 회절 각도가 0으로 가정 되었으나. 아래의 수학식 (2-1)과 같이 회절 각도를 0로 가정하지 않고도 동일하게 전개 가능하다.Here, the diffraction angle is assumed to be 0 for the mathematical expansion. Can be expanded in the same manner without assuming the diffraction angle to be 0 as shown in the following equation (2-1).
한편, 테일러 급수 전개의 첫 번째 항을 이용하여, 아래의 수학식 (4)와 같이, ρ를 ρ'로 변환하여 거리를 근사화시킨다.On the other hand, using the first term of the Taylor series expansion, the distance is approximated by converting ρ into ρ 'as shown in the following equation (4).
포인트들에 대해 초점이 맞추어진/맞추어지지 않은 정도의 차이는, 거리에 영향을 받으므로, 거리 근사화에 의해 그 차이는 감소 된다. 즉, 거리 근사화에 의해, 초점이 맞추어진/맞추어지지 않은 정도의 범위는 축소되고, 3D-오브젝트의 많은 포인트들에 대해 그 정도는 유사해진다. 근사화된 거리로 인한 초점 차이 감소를 보상하기 위해, 초점 거리 d는 아래의 수학식 (5)와 같은 z 위치에 관한 대칭적 커널 함수로 조절되도록 한다.The difference in the degree of focus / unfit for the points is affected by the distance, so the difference is reduced by the distance approximation. That is, by the distance approximation, the extent of the focused / unfocused is reduced and becomes similar for many points of the 3D-object. To compensate for the reduction of the focus difference due to the approximated distance, the focal length d is adjusted to a symmetric kernel function with respect to the z position as shown in equation (5) below.
여기서, K는 가중치이고, N은 포인트들의 z 방향 차원이며, 정규화된 z의 범위는 [-1;1]이다.Where K is the weight, N is the z-direction dimension of the points, and the range of normalized z is [-1; 1].
근사화된 거리 ρ'와 조절된 초점 길이 d'를 적용하면, 수치적 디지털 홀로그램 회절 방정식은 아래의 수학식 (6)과 같이 다시 쓸 수 있다.Applying the approximated distance p 'and the adjusted focal length d', the numerical digital hologram diffraction equation can be rewritten as Equation (6) below.
푸리에 변환과의 수학적 유사성을 유도하기 위해, 수학식 (6)은 아래의 수학식 (7)로 표현할 수 있다.In order to induce a mathematical similarity with the Fourier transform, the equation (6) can be expressed by the following equation (7).
여기서, 두 변수 ν와 μ는 아래의 수학식 (8)과 같다.Here, the two variables v and mu are represented by the following equation (8).
수학식 (7)의 ν와 μ를 수학식 (8)로 치환하면, 근사화된 수치적 디지털 홀로그램 회절 방정식을, 아래의 수학식 (9)와 같이 FFT 형식으로 나타낼 수 있다.Substituting Equation (8) into? And? In Equation (7), the approximated numerical digital hologram diffraction equation can be expressed in FFT form as shown in Equation (9) below.
수학식 (9)의 연속 형식을 이산 형식으로 변환하기 위해, 프린지 패턴과 3D-오브젝트의 좌표들을 다음과 같은 이산 표현들로 변환한다.To convert the continuous form of equation (9) into a discrete form, the coordinates of the fringe pattern and the 3D-object are converted into discrete representations as follows.
여기서, N과 M은 각각 프린지 패턴에서 x와 y의 이산 포인트의 개수이다. 그리고, ΔX, ΔY 및 ΔZ는, 각각 x의 이산 스텝, y의 이산 스텝 및 3D-오브젝트 위치의 y 방향이다.Here, N and M are the number of discrete points of x and y in the fringe pattern, respectively. DELTA X, DELTA Y and DELTA Z are the discrete steps of x, the discrete step of y, and the y direction of the 3D-object position, respectively.
수학식 (9)의 좌표들을 수학식 (10)으로 치환하면, 근사화된 고속 생성을 위한 이산 방정식을 아래의 수학식 (11)과 같이 얻을 수 있다.Substituting Equation (10) into the coordinates of Equation (9), a discrete equation for approximated high-speed generation can be obtained as Equation (11) below.
여기서, J는 Δz에 의한 클러스터의 개수이다. 수학식 (11)에 따르면, 동일한 이산 z 위치를 갖는 포인트들(즉, 동일 클러스터에 포함된 포인트들)이 함께, FFT로 계산되어 W(m,n)에 의해 가중된다.Here, J is the number of clusters by? Z. According to equation (11), points with the same discrete z-position (i.e., points included in the same cluster) together are calculated by FFT and weighted by W (m, n).
다른 이산 Z 위치에 대한 결과는 독립적으로 계산되어 중첩된다. 근사화된 이산적 생성에서, 생성 복잡도는 그룹화된 z 위치들(클러스터들)의 개수에 의해 결정되고, 이는 z 방향에서 양자화 스텝 크기 Δz에 의해 신축적으로 조절된다.The results for the other discrete Z locations are independently calculated and superimposed. In the approximated discrete generation, the production complexity is determined by the number of grouped z positions (clusters), which is elastically adjusted by the quantization step size? Z in the z direction.
도 2에는 3D-오브젝트에 대해 포인트들을 z 위치(스크린까지의 거리)에 따라 4개의 클러스터들(점선으로 표기)로 클러스터링한 결과를 예시하였다. 도시된 클러스터 단위로 회절 패턴이 생성되므로, 도 2에 도시된 바와 같이 포인트들이 클러스터링 된 경우 4개 그룹에 대한 회절 패턴이 각각 생성된다.Figure 2 illustrates the result of clustering four clusters (denoted by dotted lines) along the z-position (distance to the screen) for the 3D-object. Since the diffraction patterns are generated in the illustrated cluster units, diffraction patterns for the four groups are respectively generated when the points are clustered as shown in FIG.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치의 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치(100)는, z-클러스터링부(110), 회절 패턴 생성부(120) 및 프린지 패턴 생성부(130)를 포함한다.3 is a block diagram of a hologram generating apparatus according to another embodiment of the present invention. 3, the
z-클러스터링부(110)는 3D-오브젝트의 포인트들을 z 위치(스크린까지의 거리)에 따라 클러스터링한다. z-클러스터링부(110)에 의해 3D-오브젝트의 포인트들은 다수의 클러스터들 중 하나에 속해진다.The z-
동일 클러스터에 포함되는 포인트들의 스크린까지의 거리 범위인 z 방향에서 양자화 스텝 크기 Δz에 의해 신축적으로 조절됨은 전술한 바 있으며, 계산 복잡도를 기초로 Δz를 결정하는 것이 가능하다.It has been described above that it is elastically adjusted by the quantization step size? Z in the z direction which is the distance range to the screen of points included in the same cluster, and it is possible to determine? Z on the basis of the calculation complexity.
회절 패턴 생성부(120)는 회절 패턴들을 생성하는데, z-클러스터링부(110)에 의해 생성된 클러스터 단위로 회절 패턴을 생성한다.The diffraction
한편, 클러스터 단위로 회절 패턴이 생성되기 때문에, 회절 패턴 생성부(120)는 클러스터 별로 병렬 연산하여 회절 패턴들을 함께(동시에) 생성하는 것이 가능하다.On the other hand, since the diffraction patterns are generated in units of clusters, the diffraction
회절 패턴 생성부(120)는 테일러 급수 근사화를 통해 근사화된 RS 회절 방정식을 이용하여 회절 패턴들을 생성하며, 여기서 근사화는 RS 회절 방정식에서 3D-오브젝트 포인트와 프린지 패턴 포인트 간의 거리를 테일러 급수 전개의 첫 번째 항을 이용하여 근사화하는 것이었다.The
또한, 거리 근사화에 따른 보상을 위해, 회절 패턴 생성부(120)는 디지털 홀로그램의 초점 거리를 거리에 관한 대칭적 커널 함수로 조절한다.Also, for compensation according to the distance approximation, the
프린지 패턴 생성부(130)는 회절 패턴 생성부(120)에서 생성한 회절 패턴들을 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성한다.The fringe
지금까지, 고속의 신축적인 디지털 홀로그램 생성 방법 및 장치에 대해, 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.Up to now, preferred embodiments have been described in detail for a high-speed stretchable digital hologram generating method and apparatus.
성능 평가를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법과 기존 방법들을 비교하였다. 성능 평가를 위한 프린지 패턴 생성에 이용할 3D-오브젝트의 포인트들의 정면도와 측면도를 도 4의 (a)와 (b)에 제시하였다.For the performance evaluation, the hologram generating method according to the embodiment of the present invention and the existing methods are compared. A front view and a side view of the 3D-object points used to generate the fringe pattern for the performance evaluation are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
도 5의 (a)와 (c)에는 RS 기법으로 생성한 프린지 패턴 및 그 복원 결과를 나타내었고, 도 5의 (b)와 (d)에는 본 발명의 실시예에 따라 생성한 프린지 패턴 및 그 복원 결과를 나타내었다. 도 5의 (c)와 (d)에서, 일부는 확대하여 나타내었다.5 (a) and 5 (c) show the fringe patterns generated by the RS technique and the restoration results thereof, and FIGS. 5 (b) and 5 (d) show the fringe patterns generated according to the embodiment of the present invention, The restoration results are shown. In FIGS. 5 (c) and 5 (d), a part thereof is enlarged.
양자를 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 훨씬 낮은 계산 복잡도로도, 기존의 기법과 유사한 화질을 제공함을 확인할 수 있다. 또한, 다른 소스에 의한 성능 비교가 도 6에 도시되어 있는데, 도 6을 통해서도 마찬가지의 결론을 얻을 수 있다.Comparing both, it can be seen that the method according to the embodiment of the present invention provides image quality similar to that of the conventional technique even with a much lower computational complexity. Also, performance comparison by different sources is shown in Fig. 6, and the same conclusion can also be obtained from Fig.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
100 : 홀로그램 생성 장치
110 : z-클러스터링부
120 : 회절 패턴 생성부
130 : 프린지 패턴 생성부100: a hologram producing device
110: z-clustering unit
120: Diffraction pattern generating unit
130: Fringe pattern generating unit
Claims (15)
클러스터 단위로, 회절 패턴들을 생성하는 단계; 및
생성된 회절 패턴들을 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법.
Clustering the points of the 3D-object into a plurality of clusters according to the distance to the screen;
Generating, on a cluster-by-cluster basis, diffraction patterns; And
And generating a fringe pattern by overlapping the generated diffraction patterns.
동일 클러스터에 포함되는 포인트들의 스크린까지의 거리 범위는, 조절 가능한 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein a distance range of the points included in the same cluster to the screen is adjustable.
상기 회절 패턴 생성단계는,
클러스터 별 병렬 연산을 통해, 상기 회절 패턴들을 함께 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법.
The method according to claim 1,
In the diffraction pattern generation step,
And generating the diffraction patterns together by cluster-based parallel computation.
상기 회절 패턴 생성단계는,
테일러 급수 근사화를 통해 근사화된 RS(Rayleigh-Sommerfeld) 회절 방정식을 이용하여, 상기 회절 패턴들을 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법.
The method according to claim 1,
In the diffraction pattern generation step,
Wherein the diffraction patterns are generated using a Rayleigh-Sommerfeld (RS) diffraction equation approximated through a Taylor series approximation.
상기 근사화는,
상기 RS 회절 방정식에서 3D-오브젝트 포인트와 프린지 패턴 포인트 간의 거리를 테일러 급수 전개의 첫 번째 항을 이용하여 근사화하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법.
6. The method of claim 5,
The approximation may include,
Wherein the distance between the 3D object point and the fringe pattern point in the RS diffraction equation is approximated using the first term of the Taylor series expansion.
상기 RS 회절 방정식에서의 디지털 홀로그램의 초점 거리는, 상기 스크린까지의 거리에 관한 대칭적 커널 함수로 조절되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the focal length of the digital hologram in the RS diffraction equation is adjusted by a symmetric kernel function related to the distance to the screen.
클러스터 단위로, 회절 패턴들을 생성하는 회절 패턴 생성부; 및
생성된 회절 패턴들을 중첩시켜, 프린지 패턴을 생성하는 프린지 패턴 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 장치.
A clustering unit for clustering the points of the 3D object into a plurality of clusters according to the distance to the screen;
A diffraction pattern generating unit for generating diffraction patterns on a cluster basis; And
And a fringe pattern generating unit for generating a fringe pattern by overlapping the generated diffraction patterns.
동일 클러스터에 포함되는 포인트들의 스크린까지의 거리 범위는, 조절 가능한 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 생성 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein a distance range of the points included in the same cluster to the screen is adjustable.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140025430A KR101573362B1 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Fast and Flexible Digital Hologram Generation Method and Apparatus |
| US14/582,354 US20150253730A1 (en) | 2014-03-04 | 2014-12-24 | Method and apparatus for generating/converting digital hologram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140025430A KR101573362B1 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Fast and Flexible Digital Hologram Generation Method and Apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150103861A KR20150103861A (en) | 2015-09-14 |
| KR101573362B1 true KR101573362B1 (en) | 2015-12-02 |
Family
ID=54243867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140025430A KR101573362B1 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Fast and Flexible Digital Hologram Generation Method and Apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101573362B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180029595A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 광운대학교 산학협력단 | Device for obtaining hologram image using lens assembly and apparatus for restructuring shape of object with the device |
| KR20180036659A (en) | 2016-08-29 | 2018-04-09 | 주식회사 내일해 | An On-Axis and Off-Axis Digital Hologram Generating Device and Method |
| US11175626B2 (en) | 2017-12-04 | 2021-11-16 | Naeilhae, Co. Ltd. | On-axis and off-axis digital hologram generating device and method |
| KR20220118984A (en) | 2018-03-09 | 2022-08-26 | 주식회사 내일해 | An On-Axis and Off-Axis Digital Hologram Generating Device and Method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9912311B2 (en) | 2015-07-22 | 2018-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd | Multimode reconfigurable amplifier and analog filter including the same |
| WO2018105786A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 전자부품연구원 | Holographic image processing device and method |
-
2014
- 2014-03-04 KR KR1020140025430A patent/KR101573362B1/en active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180036659A (en) | 2016-08-29 | 2018-04-09 | 주식회사 내일해 | An On-Axis and Off-Axis Digital Hologram Generating Device and Method |
| KR20180029595A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 광운대학교 산학협력단 | Device for obtaining hologram image using lens assembly and apparatus for restructuring shape of object with the device |
| US11175626B2 (en) | 2017-12-04 | 2021-11-16 | Naeilhae, Co. Ltd. | On-axis and off-axis digital hologram generating device and method |
| KR20220118984A (en) | 2018-03-09 | 2022-08-26 | 주식회사 내일해 | An On-Axis and Off-Axis Digital Hologram Generating Device and Method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150103861A (en) | 2015-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101573362B1 (en) | Fast and Flexible Digital Hologram Generation Method and Apparatus | |
| KR101800929B1 (en) | Method and apparatus for correcting distortion on holographic display | |
| CN110223218B (en) | Face image processing method and device, electronic equipment and storage medium | |
| KR101808129B1 (en) | Digital holographic table-top display apparatus and method thereof | |
| US20140211286A1 (en) | Apparatus and method for generating digital hologram | |
| US20140300941A1 (en) | Method and apparatus for generating hologram based on multi-view image | |
| CN104021587A (en) | Large-scale scene true three-dimension display rapid generation method based on computer generated hologram technology | |
| KR101960838B1 (en) | Apparatus and method for generation hologram pattern | |
| US20150253730A1 (en) | Method and apparatus for generating/converting digital hologram | |
| Yeom et al. | Phase-only hologram generation based on integral imaging and its enhancement in depth resolution | |
| JP2013054068A (en) | Hologram generating device and hologram generating method | |
| Chen et al. | Research on pupil center location based on improved Hough transform and edge gradient algorithm | |
| Yang et al. | Development and calibration of acoustic video camera system for moving vehicles | |
| EP3974912A1 (en) | System and method for reconstruction of holographic lens-free images by multi-depth sparse phase recovery | |
| JP6285327B2 (en) | Hologram data generation apparatus, hologram data generation method, and hologram data generation program | |
| CN107991854A (en) | Solid artificial holography object reproducting method based on chromatography | |
| JP2012008220A (en) | Method for calculating computer-synthesized hologram using lookup table and spatial overlapping of image, and apparatus thereof | |
| KR102144473B1 (en) | APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING 3-Dimension HOLOGRAM IMAGE | |
| Cao et al. | High efficient generation of holographic stereograms based on wavefront recording plane | |
| KR102104238B1 (en) | Structure illumination microscope system based on light modulator and method for generating image performed by the same | |
| CN102324104B (en) | Space structure modeling method and system based on single-image defocusing information | |
| Nagamatsu | Noise source localization by double NAH method | |
| KR20140041316A (en) | Hologram data processing method and system using hologram fringe data format adaptive to data encoding type | |
| Ryu et al. | Continuous depth control of phase-only hologram with depth embedding block | |
| KR102454859B1 (en) | Device and method for generating hologram |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |