1 浙江师范大学 信息光学研究所，浙江 金华 321004
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室，浙江 金华 321004
提出了一种数字全息图（DH）与计算机制全息图（CGH）结合的虚实混合场景全息三维显示方法。首先采用无透镜傅里叶变换数字全息图记录真实场景三维信息。接着根据空间光调制器像素间距对DH进行采样频率变换。然后在频域对变换后的DH进行高通滤波及场景的缩放、面内旋转、平移等操作。最后采用双极强度法计算虚拟场景的CGH。计算中，将处理后的DH作为双极强度叠加的初始值，从而实现了真实和虚拟场景全息图的融合。搭建彩色动态全息三维显示系统对提出的方法进行了实验验证。对商用反射式液晶4 K投影仪进行了改造，实现了30 fps的彩色动态全息三维显示。实验结果表明所提出的方法实现了DH和CGH的高效融合，为虚实混合场景动态全息三维显示提供了一种有效途径。
三维显示 计算机制全息图 数字全息图 空间光调制器 虚实场景融合 three-dimensional display computer-generated hologram digital hologram spatial light modulator virtual and real scene fusion
1 苏州大学信息光学工程研究所, 江苏 苏州 215006
2 浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
3 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
根据光路可逆的原理，提出了一种基于频域合成的计算机制半周视彩色彩虹全息算法。首先对半周视彩色彩虹全息的原理进行分析，总结了观察窗口与频域的对应关系，指出半周视彩色彩虹全息图物光的频谱由三原色的半环形频谱组合而成；使用彩色三维物体在特定方向上的多个投影图像分别进行分色、插值，再进行二维傅里叶变换，在频域内合成半周视彩色彩虹全息的物光频谱，对合成的物光频谱进行二维傅里叶逆变换，取实部，加上一个偏置分量，得到半周视彩色彩虹全息图。采用该算法计算了一个面积为47 mm×47 mm、分辨率为84000 pixel×84000 pixel的全息图，通过全息输出系统输出，再进行显影定影漂白，实现了可白光再现的半周视彩色彩虹全息图，其显示的三维效果逼真，颜色绚丽，可以同时供多人观赏。
全息 半周视彩色彩虹全息 计算机制全息 彩虹全息 傅里叶变换 傅里叶逆变换
浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
提出计算机和光学联合制作平板周视全息的方法，通过计算得到集成菲涅耳环带全息图，利用环带全息图的再现像作为记录目标进行光学全息的拍摄，实现集成平板周视彩色全息图。详细分析了集成平板周视彩色全息原理，通过实验进行了验证。该方法增强了体视全息显示的灵活性，提高了平板周视彩色全息图的计算速度。
全息 平板周视彩色全息 计算机制全息图 集成全息 中国激光
2014, 41(11): 1109003
浙江师范大学 信息光学研究所, 浙江 金华 321004
周视全息能够显示物体360°的再现像，因而极具应用价值.为提高平板型周视全息再现像的观看侧视角，并能够白光再现，结合计算全息，提出了制作大侧视角周视全息图的新方法——计算机与光学全息术结合两步法.研究了计算机制平板周视全息的算法原理，推导了物光波的传播规律，并得到它在记录面上的分布图样.讨论了参物夹角对全息图空间频率的影响，设计了第二步光学像面全息拍摄光路，推导了全息图空间频率与物体尺寸及观察视角的关系式，并计算出关系曲线；选用建模的三维灰度物体，用两步法制作了能够实现白光再现的大侧视角周视全息图，从而验证了原理和设计.对于平板型周视全息来说，该设计不仅可以突破光学全息对记录物体的限制，进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作，同时又可以提高再现像的侧视角.
平板周视全息 计算机制全息图 彩虹全息图 Circularviewing plan hologram Computergenerated hologram Rainbow hologram
浙江师范大学 信息光学研究所, 浙江 金华 321004
为了在计算机制彩色彩虹全息图输出之前定量得到再现像的色彩保真度, 提出了一种采用数值再现进行色差评价的方法.首先对彩虹全息图进行了频谱分析, 得到再现参量与频谱分布之间的关系; 然后采用频域滤波算法实现彩色彩虹全息图数值再现, 得到再现像的相对功率谱分布; 最后采用CIE1976UCS均匀颜色空间对再现像色差情况进行了计算.设计了7个色块并制作了计算机制真彩色彩虹全息图, 以金卤射灯作为照明光源进行了光学再现实验, 给出实验结果及分析.研究证明了采用数值再现方法实现对计算彩虹全息再现像光谱分布和色差进行计算分析是一种快速经济的方法.
计算机制全息 三维显示 真彩色彩虹全息图 模拟再现 色差评价 Computer generated hologram 3D display True color rainbow hologram Simulated reconstruction Color-difference evaluation
1 浙江师范大学
2 信息光学研究所, 浙江 金华 321004
3 中国人民解放军装备指挥学院， 北京 101416
提出了一种真实场景三维视频采集及彩色显示的方法.设计了一种采用条纹投影的实时三维成像系统及采用液晶空间光调制器的实时全息彩色三维显示系统.在三维成像系统中采用π相移正弦条纹与编码图案结合实现绝对相位测量，从而可以测量孤立物体.同时对采用数字微镜的投影仪进行改造，实现高速投影，并与高速摄像机配合实现三维视频采集.首先利用实时三维成像系统同时获取三维场景的彩色强度像和距离像; 然后根据这些三维成像数据, 设计和制作计算菲涅耳全息图; 最后在实时全息彩色三维显示系统中再现.三维信息的采集和显示速度达到了60帧每秒.
三维成像 条纹投影 计算机制全息 三维显示 Three-dimensional imaging Fringe projection Computer-Generated Hologram(CGH) Three-dimensional display
浙江师范大学 信息光学研究所，浙江 金华 321004
通过分析菲涅尔全息图计算模型，发现大量的平方运算和三角函数运算是计算速度的瓶颈，提出了一种菲涅尔全息图的快速计算方法.根据菲涅尔全息图的数学模型，利用三角函数的和差化积公式，将全息图的数学模型变换为由仅与水平或垂直方向有关的独立分量，通过四则运算来表示.在菲涅尔全息图的计算中，用少量的三角函数、平方运算和大量的四则运算代替原来大量的三角函数和平方运算,减少了全息图的运算量.实验表明，采用该算法后全息图的计算速度提高了9倍以上.
信息光学 计算机制全息 三维显示 全息显示 快速计算 Information optics Computer-generated hologram Three-dimensional display Holographic display Fast computation
1 浙江工业大学信息工程学院， 浙江 杭州 310000；浙江省台州学院数学与信息工程学院， 浙江 临海 317000
2 浙江师范大学信息光学研究所， 浙江 金华 321004
数字全息图在微电路检测、粒度分析、透明场测量等小孔径、小视场对象测量和细胞观测等显微测量方面有着广泛的应用前景。根据离轴数字全息图的频谱特点，提出采用复数滤波器，利用计算机及相关算法对离轴数字全息图进行滤波，消除其零级及共轭像，同时可以得到全息图的相位分布。讨论了复数滤波器的设计方法，给出了实验结果。为数字全息图的压缩、再现和相息图制作提供了方便。
信息光学 数字全息图 计算机制全息图 相息图 数据压缩 information optics digital hologram computer-generated hologram kinoform data compression
提出一种动态数字彩虹全息显示术，该技术将计算机制全息术和动态双视彩虹全息合成术相结合，根据彩虹全息的基元全息图为“线全息图”以及双眼立体视觉的特点，计算物点的线全息图上两个片断，使得两个全息图片断分别对应左右眼视图，同时对彩虹全息图的狭缝像进行横向分割，使得不同区域成为物体不同姿态的视窗，从而达到动态显示的效果．给出了数字动态全息的计算方法，并得到了初步的实验结果．
计算机制全息 动态全息 彩虹全息 体视全息对 Computer-generated hologram Dynamic hologram Rainbow hologram Stereoscopic hologram
