基于点云的衍射光场计算与采样准则验证

《基于点云的衍射光场计算与采样准则验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级；保巧期限：毒备乂蔓硕±学位论文Ｈｉ基于点宏的衍射光场计算与采样准则验证ＣｏｍｕｔａｔｉｏｎａｌＤｉｆｆｒａｃｔｉｏ凸ＬｉｈｔＦｉｅｌｄＢａｓｅｄｏｎｐｇ－ＰｏｉｎｔｃｌｏｕｄａｎｄＶｅｒｉ打ｃａｔｉｏｎｏｆＳａｍＵ凸Ｃｒｉｔｅｒｉａｐｇ学号ＰＩ３２０１０８８姓名植生话学位类别工学硕±信号与信息处理ｆｘｍＺｗ指导教师韦巧教授完成时间０１６年５月＾。答辩委员会Ｉ主席签名．■１独创性声明本

2、人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加从标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一工作的同志。与我同对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明巧的说明并表示谢意。签字日期？学位论文作者签棒４麥；Ｗ乂年Ｊ月＾日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定有权，保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印

3、件和瑶盘，光许论文被查阅和借阅。本人授权安缴大学可议将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可议采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）德＾学位论文作者签名：３＾导师签名：签字日期■：年Ｘ月多日签字日期：年Ｊ月之日／／安徽大学硕±学位论文摘要摘要全息视频显示能传递人类感知Ｈ维场景的所有深度信息，是Ｈ维成像和显示一．的终极目标。个视频成像系统有许多功能模块，例如获取、压缩、传输和显示一环单元；显然，获取是

4、重要的。与使用干渉记录的方法相比，计算产生全息图或衍射光场计算对光学设备的要求低，并且可表达虚拟场景，有可重复、对环境要求低、灵活性高等优点。但是，衍射光场的计算仍然面临诸多挑战，例如离散化准则化及计算复杂性等问题，本文将针对上述问题进行初步研究。当前，对数字全息成像的Ｈ维表现能力存在两种不同的观点。ＷＣ．Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅｐｐａｒｄ为代表的观点认为二维数字全息图（二维初始波阵面表示）只能表现Ｈ维场景的表面形态而不能表现Ｈ维体信息，除非Ｈ维场景非常稀疏，例如粒子。一二．Ｊ

5、．Ｂｒａｄ为代表的观点认为全息术是种可压缩采样的简约编码器而ＷＤｙ，从维数字全息图得到Ｈ维层析图是可能的。关于上述两种观点的探讨对于全息视频。计算具有重要的意义目前关于场景的计算有多种方法，例如平面法、Ｈ角面片。法、曲面片法和点云法本文将采用点云法来计算Ｈ维场景的衍射光场，不仅因为它是其他计算方法的基元，而且同时便于对上述两种观点所涉及的基本问题展开讨论。一采样问题是衍射光场计算的另个关键性问题，其中最有影响的是Ｎｙｑ山巧，Ｓｈａｎｎｏｎ和Ｗｈ一ｉｔｔａｋｅｒ采样定理，该定理指出

6、个信号（具有有限带宽）的采样频率至少是信号带宽的两倍。此问题涉及信号处理和光学理论的根本性、基础性问题，也是目前针对衍射光场的理论和数值计算的研究热点。论文将从衍射光场计算方法的角度来探讨采样准则，更具体地说是针对菲涅尔衍射光场进行讨论。论文的主要研究要点和创新工作概述如下：（１）给出了基于点云计算衍射光场的快速算法，其主要思想是利用菲涅尔二一巧分算法的可分离性，将维衍射光场的计算问题分解成维衍射光场的计算。一个预计算的衍射光场的尺度变换得到不同深度的衍射光场快速计算通过。通过

7、计算多平面不同深度的衍射光场分布验证二维数字全息图可Ｗ得到Ｈ维层析图。因为整个平面上计算衍射光场时不同深度场景的衍射光场之间会相互影响。与基于平面迭代法计算方法相比，本文所采用的基于点云法的衍射光场计算可Ｗ有效Ｉ安徽大学硕±学位论文基于点云的衍射光场计算与采样准则验证的减小与原始精确场之间的差别，同时有效地减小衍射光场计算的复杂度。同时，．．ｒａｄ提出的观点是可取的用此方法初步验证了ＤＪＢｙ，为后续章节的计算奠定基础。（２）针对衍射光场计算所涉及的横向和纵向采样问题

8、分别展开讨论。根据菲涅尔衍射中的卷积算法与傅立叶变换算法给出菲涅尔衍射光场计算中的横向采样准则，其横向采样间距与传播距离成正比，与采样平面的像素数和采样间距的乘积成反比。对于纵向采样问题：，同样给出其采样准则即纵向采样间距和像素数的平方成正比，与空间频率采样间距的平方成反比。最终通过点云法来计算衍射光场进行了采样准则的数值实验验证。关键词：全息显示；Ｈ维层析；菲涅尔衍射；衍射光场；采样准则