非相干条件下真实三维物体全息图的合成研究

Synthesized holograms have a lot of advantages compared to the other hologram recording techniques, it doesn't require a well developed laboratory, and it records color holograms under sun light illumination, therefore it can be applied to more applications, such as Three-Dimensional display, Augmented Reality. Based on the current hologram synthesis techniques and our previous research, in this proposal, we study on high resolution hologram synthesizing techniques from multiple view images and multiple defocused images, including the fast capturing of multiple images, algorithm for synthesizing hologram from multiple images, and make a hologram camera prototype with these techniques.

合成全息术相对于传统的全息记录方式有很多的优点，它不需要配备良好的实验室和精确的实验装备，并且可以在普通的自然光照射下获得彩色三维物体的全息图。因此可以将全息术推向更广泛的应用范围,比如增强现实显示系统。本项目在现有的合成全息以及申请人之前的相关工作的基础上，研究通过不同视角和不同深度照片合成高分辨率全息图的技术，包括多张照片的快速获取、从多张照片合成全息图的算法以及将照片获取与算法结合搭建出全息照相机原型等几部分。

合成全息术相对于传统的全息记录方式有很多的优点，它不需要配备良好的实验室和精确的实验装备，并且可以在普通的自然光照射下获得彩色三维物体的全息图。因此可以将全息术推向更广泛的应用范围, 比如增强现实显示系统。本项目在现有的合成全息以及申请人之前的相关工作的基础上，研究通过不同视角和不同深度照片合成高分辨率全息图的技术。主要完成的研究包括：1）从多张不同视角照片合成超高分辨率的全息图。在已有的技术和之前研究的基础上引入傅里叶层叠显微成像技术，实现了全息图计算过程中点到面的转换，并加入了迭代算法来获取高分辨率的合成全息图。2）从多张处于不同深度的照片合成全息图。对一个有深度的三维物体，改变相机对焦平面拍摄多张照片。由于不同深度的照片会有不同的模糊程度，模糊程度取决于相机的参数：数值孔径(Numerical Aperture, NA）和三维物体的深度。所以多张不同深度的照片和它们不同的模糊程度实际上携带了物体的三维信息。我们分析深度照片和三维物体的数学关系，并从此数学关系推导出傅里叶全息图和深度照片的关系，从理论和实验验了证此方法的可行性。最终本项目资助发表的论文，专利以及其它成果远远超过计划。