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全息圖像生成方法、處理器及全息圖像顯示裝置、設(shè)備與流程

文檔序號(hào):12661153閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種全息圖像生成方法,其特征在于,包括:

基于目標(biāo)圖像的目標(biāo)振幅相位分布進(jìn)行全息變換,得到所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的全息相位圖像;

對所述全息相位圖像進(jìn)行相位量化,得到量化全息圖像;

對所述量化全息圖像進(jìn)行逆全息變換,得到所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像;

若所述重建圖像滿足預(yù)設(shè)條件,則確定所述量化全息圖像為目標(biāo)全息圖像;

否則,對所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像的振幅相位進(jìn)行約束,并基于振幅相位約束后的圖像繼續(xù)迭代。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述全息變換包括傅里葉變換、菲涅爾變換、快速傅里葉變換、分?jǐn)?shù)階傅里葉變換和角譜傳播空間變換。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,在所述對所述全息相位圖像進(jìn)行相位量化之后,所述方法還包括:

若相位量化后的全息相位圖像存在渦旋,則對所述量化全息圖像的渦旋進(jìn)行鄰域插值,或替換為預(yù)設(shè)值,得到修正后的量化全息圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:

判斷所述重建圖像的誤差是否滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值;

若所述重建圖像的誤差小于預(yù)設(shè)精度閾值,或所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)等于預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值,則確定所述重建圖像滿足預(yù)設(shè)條件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:

若所述重建圖像的誤差大于或等于所述預(yù)設(shè)精度閾值,且所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)小于預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值,則執(zhí)行所述對所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像的振幅相位進(jìn)行約束的操作。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述對所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像的振幅相位進(jìn)行約束的操作,包括:

判斷所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)GS算法迭代次數(shù)閾值;

若所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)小于或等于所述預(yù)設(shè)GS算法迭代次數(shù)閾值,則根據(jù)GS算法采用目標(biāo)振幅對所述重建圖像進(jìn)行第一類振幅約束;

將第一類振幅約束后的重建圖像作為新一輪迭代處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理,并更新迭代次數(shù)計(jì)數(shù),直到得到的重建圖像的誤差滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或當(dāng)前迭代次數(shù)等于預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:

若所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)大于所述預(yù)設(shè)GS算法迭代次數(shù)閾值,判斷所述重建圖像的誤差是否收斂;

若所述重建圖像的誤差收斂,則根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)圖像和重建圖像對應(yīng)的權(quán)重因子,以及補(bǔ)償因子,對所述重建圖像的振幅進(jìn)行第二類振幅約束,以加速所述重建圖像的誤差收斂;并根據(jù)所述補(bǔ)償因子進(jìn)行補(bǔ)償約束;

將第二類振幅約束后的重建圖像作為新一輪迭代處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理,并更新迭代次數(shù)計(jì)數(shù),直到得到的重建圖像的誤差滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或當(dāng)前迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:

若所述重建圖像的誤差不收斂,則對所述重建圖像進(jìn)行第三類振幅或復(fù)振幅約束,以使所述重建圖像的振幅或復(fù)振幅跳出局部極值,并將補(bǔ)償因子重置為初始值;

將跳出局部極值后的重建圖像作為新一輪迭代處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理,并更新迭代次數(shù)計(jì)數(shù),直到得到的重建圖像的誤差滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或當(dāng)前迭代次數(shù)等于預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,在所述對所述目標(biāo)圖像進(jìn)行相位分布計(jì)算之前,所述方法包括:

根據(jù)不同顏色激光的波長,調(diào)節(jié)目標(biāo)圖像中相應(yīng)顏色像素的尺寸。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,在所述對所述全息相位圖像進(jìn)行相位量化之前,所述方法包括:

根據(jù)不同顏色激光的波長,確定各種顏色激光的量化階數(shù)及量化范圍。

11.一種信號(hào)處理器,其特征在于,包括:

全息變換模塊,用于對目標(biāo)圖像的目標(biāo)振幅相位分布進(jìn)行全息變換,得到所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的全息相位圖像;

相位量化模塊,用于對所述全息相位圖像進(jìn)行相位量化,得到量化全息圖像;

逆全息變換模塊,用于對所述量化全息圖像進(jìn)行逆全息變換,得到所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像;

判定模塊,用于判斷全息相位圖像是否滿足預(yù)設(shè)條件,當(dāng)所述重建圖像滿足預(yù)設(shè)條件時(shí),確定所述量化全息圖像為目標(biāo)全息圖像;

復(fù)振幅約束模塊,用于當(dāng)所述重建圖像不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí),對所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像的振幅相位進(jìn)行約束,并返回所述全息變換模塊,以供所述全息變換模塊基于振幅相位約束后的圖像繼續(xù)進(jìn)行迭代。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述信號(hào)處理器還包括:

像素調(diào)節(jié)模塊,用于在所述對所述目標(biāo)圖像進(jìn)行相位分布計(jì)算之前,根據(jù)不同顏色激光的波長,調(diào)節(jié)目標(biāo)圖像中相應(yīng)顏色像素的尺寸。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述相位量化模塊,還用于在對所述全息相位圖像進(jìn)行相位量化之前,根據(jù)不同顏色激光的波長,確定各種顏色激光的量化階數(shù)及量化范圍。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述信號(hào)處理器還包括:

修正模塊,用于在所述對所述全息相位圖像進(jìn)行相位量化之后,當(dāng)相位量化后的全息相位圖像存在渦旋時(shí),對所述量化全息圖像的渦旋進(jìn)行鄰域插值,或替換為預(yù)設(shè)值,得到修正后的量化全息圖像。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述判定模塊,具體用于判斷所述重建圖像的誤差是否滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值;若所述重建圖像的誤差小于預(yù)設(shè)精度閾值,或所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)等于預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值,則確定所述重建圖像滿足預(yù)設(shè)條件。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述判定模塊,具體還用于當(dāng)所述重建圖像的誤差大于或等于所述預(yù)設(shè)精度閾值,且所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)小于預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值時(shí),判斷所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)GS算法迭代次數(shù)閾值;

所述復(fù)振幅約束模塊,具體用于當(dāng)所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)小于或等于所述預(yù)設(shè)GS算法迭代次數(shù)閾值時(shí),根據(jù)GS算法采用目標(biāo)振幅對所述重建圖像進(jìn)行第一類振幅約束;

所述全息變換模塊,還用于將第一類振幅約束后的重建圖像作為新一輪迭代處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理,并更新迭代次數(shù)計(jì)數(shù),直到得到的重建圖像的誤差滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或當(dāng)前迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述判定模塊,還用于當(dāng)所述重建圖像對應(yīng)的迭代次數(shù)大于所述預(yù)設(shè)GS算法迭代次數(shù)閾值時(shí),判斷所述重建圖像的誤差是否收斂;

所述復(fù)振幅約束模塊,還用于當(dāng)所述重建圖像的誤差收斂時(shí),根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)圖像和重建圖像對應(yīng)的權(quán)重因子,以及補(bǔ)償因子,對所述重建圖像的振幅進(jìn)行第二類振幅約束,以加速所述重建圖像的誤差收斂;

所述全息變換模塊,還用于將第二類振幅約束后的重建圖像作為新一輪迭代處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理,并更新迭代次數(shù)計(jì)數(shù),直到得到的重建圖像的誤差滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或當(dāng)前迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信號(hào)處理器,其特征在于,所述復(fù)振幅約束模塊,還用于當(dāng)所述重建圖像的誤差不收斂時(shí),對所述重建圖像進(jìn)行第三類振幅或復(fù)振幅約束,以使所述重建圖像的振幅或復(fù)振幅跳出局部極值,并將補(bǔ)償因子重置為初始值;

所述全息變換模塊,還用于將跳出局部極值后的重建圖像作為新一輪迭代處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理,并更新迭代次數(shù)計(jì)數(shù),直到得到的重建圖像的誤差滿足預(yù)設(shè)精度閾值,或當(dāng)前迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)總迭代次數(shù)閾值。

19.一種全息圖像顯示裝置,其特征在于,包括如權(quán)利要求11-18任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理器、光源設(shè)備、空間光調(diào)制器SLM、傅里葉透鏡、空間濾波器以及投影物鏡,所述空間光調(diào)制器SLM用于將所述信號(hào)處理器得到的目標(biāo)全息圖像作為圖像源,作用到所述光源設(shè)備入射的光束上,并通過所述傅里葉透鏡和空間濾波器進(jìn)行衍射傳輸變換和選擇后得到全息重建圖像,并通過所述投影物鏡將所述全息重建圖像投影放大后,形成對應(yīng)的放大顯示圖像。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置,其特征在于,所述光源設(shè)備包括單色激光器和對應(yīng)的光束整形模塊,所述單色激光器發(fā)射的單色光通過所述光束整形模塊準(zhǔn)直后入射到所述空間光調(diào)制器。

21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置,其特征在于,所述光源設(shè)備包括紅色激光發(fā)射器、綠色激光發(fā)射器、藍(lán)色激光發(fā)射器和對應(yīng)的光束整形模塊,所述光源設(shè)備根據(jù)所述信號(hào)處理器分時(shí)序列地加載不同顏色的目標(biāo)全息圖像,控制相應(yīng)顏色的激光發(fā)射器進(jìn)行分時(shí)序列的發(fā)光,與相應(yīng)顏色的激光發(fā)射器對應(yīng)的光束整形模塊對相應(yīng)顏色光束進(jìn)行準(zhǔn)直后,入射到所述空間光調(diào)制器。

22.一種全息圖像顯示裝置,其特征在于,包括如權(quán)利要求11-18任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理器、光源設(shè)備、加載有數(shù)字球面相位調(diào)制的空間光調(diào)制器SLM、空間濾波器以及投影物鏡,所述加載有數(shù)字球面相位調(diào)制的空間光調(diào)制器SLM用于將所述信號(hào)處理器得到的目標(biāo)全息圖像作為圖像源,作用到所述光源設(shè)備入射的光束上進(jìn)行衍射傳輸變換,并通過所述空間濾波器進(jìn)行選擇處理后得到全息重建圖像,并通過所述投影物鏡將所述全息重建圖像投影放大后,形成對應(yīng)的放大顯示圖像。

23.一種可穿戴設(shè)備,其特征在于,包括可穿戴裝置和設(shè)置在所述可穿戴裝置上的顯示屏幕和如權(quán)利要求19-22任一項(xiàng)所述的全息圖像顯示裝置,所述顯示屏幕上鍍有反射膜或全息光學(xué)元件膜,以對所述全息圖像顯示裝置生成的投影顯示圖像形成虛擬放大的像。

24.一種車載抬頭顯示設(shè)備,其特征在于,包括顯示屏幕和如權(quán)利要求19-22任一項(xiàng)所述的全息圖像顯示裝置,所述顯示屏幕上鍍有反射膜或全息光學(xué)元件膜,以對所述全息圖像顯示裝置生成的投影顯示圖像形成虛擬放大的像。

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