摘要
计算全息术是三维显示技术的重要分支，计算全息图（CGH）与普通的二维图片相比，可以记录表达深度感的相位信息，重建的显示效果符合人眼视觉需求。但是，目前计算全息术仍存在一些难题，比如计算速度慢、难以处理遮挡问题等。对此，本文基于光线跟踪算法与查表法，计算过程中使用图形处理器（GPU）并行处理数据，大幅提高了计算效率并且可以体现遮挡效果。具体内容如下: 1.提出了一种基于扩展式查表法的实时计算全息方法。根据物点的深度值进行分层，相同深度值的物点位于同一层。在第一帧计算时，对于每一层都计算出一张表并存入内存，表中存储了波前面的复振幅信息。随着帧数的增加，逐渐扩展每个物点对应的菲涅尔波带片的计算区域。直到每个表都达到了最大的分辨率，最终的全息图计算完成。采用GPU并行处理每个物点相应的计算，分别用本方法和其他方法生成全息图并对比计算速度，实验结果表明本方法可以实现实时计算全息图。基于150×150条发射光线，生成分辨率为1024×1024的全息图的计算帧率可达到81.95fps。 2.提出了一种基于光线跟踪遮挡处理的实时计算全息方法。位于全息面处的相机并行发出多条光线射向三维场景，得到交点的信息可用于计算物光波的复振幅值，也可用于计算交点上放置相机的位置坐标和坐标系公式。通过在被部分遮挡的模型上放置相机，并反向向全息面发射光线，用来判断是否调用表的信息。在每帧计算时，可以到达波前面的光线对应的表的信息才会被调用。实验结果表明，将本方法计算出的全息图载入空间光调制器（SLM）,观察到的重建像体现出了模型之间的遮挡关系。
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