基于点云模型自适应分层优化的计算全息图算法

全息图能记录光波的相位信息,全息再现时,观看者可获得更加真实的深度体验。本文在主菲涅尔波带法生成计算全息图的基础上,提出一种新的改进算法,采用SFM算法,重建出真实物体的点云模型,通过估算其密度,对实际点云模型进行初始化分层,并根据密度变化率进行分层优化,得到当前模型最优的点云分层结果。结合主菲涅尔波带法,生成优化后的三维点云模型的计算全息图,与未进行分层优化的模型相比,具有更清晰的轮廓细节和结构相似度。

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.

数字全息水印在印刷半色调图像中的应用

在印刷半色调图像中嵌入特定信息可用于印刷品的保护和认证。设计了一种新颖的应用于非数字形式印刷半色调图像中的信息隐藏算法,将原始水印信息制成菲涅耳全息图,以此作为水印信息,利用离散小波变换算法嵌入到宿主图像中,以实现信息隐藏。该算法利用全息图独特的不可撕毁性来增强水印的鲁棒性。实验结果表明,该算法对图像半色调化攻击具有较好的鲁棒性。

基于Matlab的计算全息图的制作与数字再现的研究

应用Matlab语言,结合博奇型计算全息的编码方法,利用计算机分别绘制了菲涅耳全息图和傅里叶变换全息图,实现了计算全息图的快速制作,讨论了制作计算全息图的原理、方法和步骤。利用CGH技术和数字全息技术所生成的全息图再现出原始图像,完成了全息图的数字重现,实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟。与传统的编程语言和绘图方法相比较,该算法在实现上更加简单和快捷,并且带有一系列提高计算全息图质量的措施,有效地消除了零级像和孪生像的影响,获得了清晰的数字再现图像。

用极值频率法分析数字全息的记录条件

根据全息理论,通过分析全息图光栅结构的极值频率,利用抽样定理以及频谱分离条件,分析了离轴菲涅耳全息的记录条件,得到了不同于以往文献的最小记录距离及参考光源设置表达式,并做了计算机模拟验证.结果表明:用该方法推得的离轴菲涅耳全息最小记录距离和参考光设置表达式是正确的.只有同时满足抽样条件和频谱分离条件,才能得到高质量的再现像.

利用菲涅尔波带法计算三维全息

根据全息理论,从点光源菲涅尔全息图的计算出发,提出一种利用主菲涅尔波带计算三维物体菲涅尔全息图的方法。通过读取 3DS 文件直接获得三维物体表面各点的空间位置信息,模仿物理全息计算出点的菲涅尔图,将组成三维物体的各点的菲涅尔波带叠加从而获得三维物体的全息图。该方法区别于用菲涅尔衍射公式的传统全息计算,用加法运算代替指数、乘除运算,从而大大加快了计算输出全息图的速度,且具有信息连续、无冗余信息等特点。实验对由 1060 个采样点组成的物体进行全息计算,生成一幅 1024×768 的全息图,所需时间为 83s。

计算机与光学联合制三维物体彩色全息图的新方法

针对光学漫射物体彩色全息图制作过程中光能利用率低和彩色图像质量不高的问题,利用计算全息的灵活性,并结合光学全息的特点,提出了计算机与光学相结合的三维物体真彩色全息图制作的新方法.首先用计算机算出3张分色菲涅耳全息图,由全息图的再现像位置以及物点和线全息图的对应关系,控制好这3张菲涅耳全息图的记录距离和全息图大小,使它们放置同一个平面时,其再现像能完全重合.再用光学的方法记录它们的再现重合像,在白光下可见一真彩色立体像.该方法简单易行,光能利用率高.

光学实验教学中引入数字全息实验的探讨

数字全息技术是一项新型的成像及测量技术,它融合了计算机技术、数字图像处理技术和传统光学全息的特点,具有非常广阔的应用前景,是科学前沿中较为活跃的研究领域.将数字全息实验引入到光学实验教学中,可以使学生掌握CCD图像采集设备及其他光电子器件的使用方法,提高综合实践能力,更能形象地理解光波场传播规律.并且通过将较为抽象的菲涅耳衍射理论、全息图原理、抽样定理及离散傅里叶变换等应用到实验之中,能够进一步激发学生的学习兴趣,加深对理论知识的掌握.

基于菲涅耳全息图和离散余弦变换的“盲数字水印”技术

基于光学菲涅耳全息图和相位密码板,结合离散余弦变换,设计了一种新的正实值编码的'盲数字水印'计算方法.相位密码板是多个点光源的菲涅耳衍射光场的相角之和,原始水印图像在其菲涅耳衍射域中与通过相位密码板的参考光作相干叠加,形成菲涅耳全息图;之后将其嵌入到原始宿主图像的离散余弦变换中,同时将此叠加水印信息的原像素值用其邻近的原像素均值来替换;通过作逆离散余弦变换,获得了已嵌入水印信息的正实数值的目标图像;通过对载有水印信息的目标图像作逆运算,从中提取了原始水印图像.数值计算结果表明:该水印计算法对JPEG有损压缩、剪切、噪音污染和重采样等攻击,具有很强的鲁棒性.由于本算法属'盲数字水印'技术,以及水印信息的灵活嵌入和多重密钥(衍射距离、多个点光源位置等)的随意选择,从而使该算法具有很高的安全性和实用价值.

计算全息的采样研究

基于Whittaker-Shannon抽样定理,对计算全息的采样进行了研究,获取适合计算全息图的采样间隔,并研究了菲涅尔全息图采样间隔与全息图尺寸、物点坐标及物点到全息面距离的关系以及傅里叶变换全息中全息面记录点数与物点采样间隔的关系。实验模拟表明此方法采样后的全息图再现像效果较好,且有利于减少全息图的信息存储量和提高全息图的计算速度。

菲涅耳全息图的显微成像

从理论上描述了菲涅耳全息图显微成像的原理，并进行了菲涅耳全息日显微成像的初步试验．

制作三维真彩色模压全息图母版的新技术

描述了一种新的三维真彩色模压全息图母版的摄制方法，本方法最主要的特点是解决了在拍摄光刻胶版时三个菲涅尔全息像对准的难题，利用本方法，在拍摄光刻胶版时三个菲涅尔全息像的对准不必象普遍采用的那样靠调整三个菲涅尔全息图的位置来达到，而只须在记录每张菲涅尔全息图时根据计算数据采用不同的物体位置即可．本方法在实际操作上易实现．不仅拍出的真彩色全息图像的三原色像重叠得十分准确，而且由于记录光路安排合理，因而全息图的质量得到保证．文中给出了理论计算，全息图记录光路安排及实验结果．

菲涅耳全息图的数字再现方法比较

基于标量衍射理论和快速傅利叶变换,详细分析了菲涅耳衍射积分的三种计算机模拟算法,并将这三种算法运用到菲涅耳全息图的数字过程中.理论分析表明,在全息图的像素数、抽样间隔以及再现波长一定的情况下,按抽样对象的不同,菲涅耳衍射积分的计算机模拟算法可分为卷积法、角谱法、直接傅利叶变换法.通过对相位函数局域空间频率的分析,给出了判定算法适用范围的特征再现距离,并分析得出,再现距离大于特征再现距离时,适合用卷积法;小于特征再现距离时,适合采用角谱法;等于特征再现距离时三种方法都适用.

在光学实验中开设计算全息实验的探讨

计算全息能很好地实现传统光学全息干涉衍射过程的数字化模拟,与传统实验相比,实验参数调整方便,现象直观。将计算全息引入到光学实验教学中,可以突破传统实验的诸多限制,拓宽学生的专业知识面,促进学生的综合实验技能培养。

印刷图像中隐藏水印的菲涅耳变换方法

在研究数字全息技术、双随机相位加密技术和数字印刷技术的基础上,提出了一种新的菲涅耳全息术水印隐藏方法.该方法将待隐藏水印信息经过菲涅耳加密面进行随机相位加密,并离轴记录其像全息图像,将离轴记录的菲涅耳变换加密面像全息图像,以适当的强度叠加隐藏在载体数字图像中,通过正确密钥可从含水印图像中恢复水印信息.通过打印或数字印刷技术可以将含水印图像印制在证件等印刷品中;印刷品中的含水印载体数字图像通过扫描输入生成数字图像,就可以从中提取所隐藏信息.理论分析和仿真实验证明,该方法具有安全性、鲁棒性和不可见性.该方法在解密时通过解密模板紧贴解密,且只需进行一次逆菲涅耳变换就可提取隐藏水印信息,若使用光学系统解密,调整简单,有利于提高恢复隐藏信息的质量.

基于混沌和计算全息的光学加密技术

提出一种基于混沌和计算全息的光学加密技术。利用确定性非线性系统的混沌序列构成随机相位列阵,对物光波进行调制编码,并采用修正离轴参考光的博奇编码法,制作计算全息图,作为加密图像。解密时,只要获得正确的混沌序列初始值,就可以得到随机相位列阵,结合正确的系统结构参数,就可以重建清晰的原始图像。与传统的随机相位加密相比,混沌序列初始值作为密钥,减少了密钥的数据量;数字化的加密图有利于信息的保存和传输。模拟实验验证了它的可行性和有效性,并分析了抗裁剪和噪声的鲁棒性。

三维物体菲涅耳计算全息图的研究

介绍一种用计算全息显示三维物体的方法。记录三维物体在非相干白光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列连续二维像,根据计算机断层成像原理,由这些二维像计算出物体的三维傅立叶频谱,从中提取出一特征傅立叶频谱,用卷积算法计算出在一定传播距离处的菲涅耳衍射分布,用计算全息编码方法制出一张菲涅耳计算全息图,并进行模拟再现,给出了不同再现距离处的再现像。

菲涅耳计算全息干涉图的制作及模拟再现的研究

应用matlab语言,结合菲涅耳衍射原理,利用计算机绘制了菲涅耳全息图,实现了计算全息图的快速制作,并详细地讨论了制作计算全息图的原理、方法和步骤.将CGH技术和数字全息技术相结合,由所生成的全息图再现出原始图像,完成了全息图的数字重现,实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟.较传统的编程语言和绘图方法,该算法实现上更加简单和快捷,并且带有一系列提高计算全息图质量的措施,获得了清晰的数字再现图像.

纯相位菲涅尔全息图的反馈迭代算法及其硅基液晶显示

研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反馈,得到纯相位菲涅尔计算全息图的反馈迭代算法.其次,对比例反馈系数的选取进行了实验研究,得到其最优经验值范围,然后进行了仿真实验.仿真结果表明,该算法降低了重构误差,提高了全息图重构质量.最后基于新型空间光调制器反射型硅基液晶,建立了全息显示光电实验系统,对该算法进行了验证.

多重虚拟三维物体菲涅耳全息水印方法

提出一种基于菲涅耳全息变换和OFDM的多重虚拟三维物体水印实现方法,首先利用快速卷积算法分别计算观测面上单个虚拟三维物体的菲涅耳衍射分布,然后结合OFDM原理通过串并转换、共轭对称、IFFT和并串转换处理实现多个三维物体实值编码计算全息水印信号的设计;水印信号嵌入在载体文件小波域的水平和垂直细节分量,通过修改小波系数邻域平均值隐藏信息,并能实现盲提取.仿真实验结果表明,所提出的方法对剪切、滤波、JPEG压缩等攻击表现出较强的稳健性,特别是具有良好的抗剪切性能.