基于改进WRP的计算全息图快速生成

为了提高计算全息图的计算效率,对波前记录面WRP算法进行改进,以减少计算全息时间。该方法主要涉及2方面:一是引入S-LUT大幅提高WRP面物光波复振幅记录效率,通过改变查找表(竖直调制因子)内容为存储物点每列对全息面每行像素的贡献,进一步减少全息图在线计算次数,同时因WRP较全息面距离物体近,能节省查找表存储空间;二是建立GPU-CPU协同处理框架,提高算法整体运行效率,并对基于新查找表内容的全息图在线计算过程进行CUDA并行加速。针对测试物体1和物体2的计算全息图生成实验结果表明,GPU-CPU协同下的改进算法计算效率大幅提升,相对于原算法全息图计算加速比分别达775倍和1700倍,当物体层数小于50时,改进算法在线生成全息图时间少于0.1s,基本达到实时显示要求。

利用改进的S-LUT快速生成计算全息图

计算全息三维显示是一种非常理想的真三维裸眼3D技术。对分裂查找表(split look-up tables,SLUT)算法进行改进,以提高计算全息图的生成效率:(1)改变原竖直调制因子查找表内容为存储物点每一列对全息面每一行像素的贡献,进一步减少全息图在线计算次数,并对基于新查找表内容的全息图在线计算过程进行统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)并行加速;(2)吸收相位迭代计算思想,以加、减运算替换耗时长的平方、开根号运算来提高查找表离线生成效率。对两种不同大小的三维点云进行计算全息图生成实验,结果表明:改进算法的查找表存储空间与原算法相当,但查找表离线生成效率提高约1~1.5倍;改进算法的全息图图形处理器(graphic processing unit,GPU)在线计算时间比原算法节约至少15%,且在线计算过程的并行化设计、实现更为简单;相同全息面分辨率下物体空间点数越多,改进算法的查找表离线生成效率及全息图在线计算效率提升幅度越大,对于计算全息三维显示技术的实施具有一定的参考意义。