[发明专利]用于全息显示的三维场景信息的获取方法

权利要求书

1.一种用于全息显示的三维场景信息的获取方法，该方法利用的工具包括彩色像感器、计算机、空间光调制器和激光光源，其特征在于：所述的彩色像感器的摄影镜头为定焦镜头，照明条件为自然光照明，该方法包括下列步骤： 

1、首先确定所使用的像感器的参数：包括像感器的尺寸、各像素的尺寸、颜色滤波片阵列的排布方式、颜色滤波片的光谱型状和宽度；所采用的摄影定焦镜头的参数：包括焦距、光圈大小、共轭距； 

2、在自然光照明的条件下用一台所述的彩色像感器对一个三维场景拍摄二维彩色图像或视频并输入所述的计算机； 

3、所述的计算机对所述的二维彩色图像或视频读取一幅二维彩色图片或视频帧I(m，n)，提取红、绿、蓝三色光强分量，分别记为I_r(m，n)、I_g(m，n)和I_b(m，n)，其中下标r、g、b分别表示红、绿、蓝，其中m和n分别表示图片或视频帧I(m，n)的X和Y方向的离散坐标； 

4、利用下列变换强度传输方程(1)从I(m，n)中的数值求解相位φ_g并编码成计算机产生全息图用于全息显示； 

其中r、g代表不同波长，I为光强，Z为离焦距离； 

所述的利用变换强度传输方程求解相位φ_g并编码成计算机产生全息图用于全息显示，包括以下具体步骤： 

1)根据彩色相机或摄像机的像感器的像素尺寸确定水平(X)方向和竖直(Y)方向的采样间隔，分别记为δx和δy； 

2)根据像感器的尺寸确定X方向和Y的采样数量，分别记为M和N； 

3)把所拍摄的二维离焦彩色图片或视频帧载入到计算机的缓存； 

4)从缓存读取一幅二维彩色图片或视频帧I(m，n)，其中m和n分别表示X和Y方向的离散坐标； 

5)从I(m，n)中提取红、绿、蓝三色光强分量，分别记为I_r(m，n)、I_g(m，n)和I_b(m，n)，其中下标r、g、b分别表示红、绿、蓝； 

6)根据像感器对红、绿、蓝三色光的量子效率曲线，对I_r(m，n)、I_g(m，n)和I_b(m，n)进行“归一化处理”； 

7)把I_r(m，n)、I_g(m，n)和I_b(m，n)输入到基于变换强度传输方程的相位求解器，求解对应颜色通道(如绿色通道)图像平面上的相位φ_g(m，n)； 

8)根据离焦量Z，把I_g(m，n)exp[Iφ_g(m，n)]传回理想像面上，获得场景的准焦像面上的三维场景的复振幅； 

9)把步骤8)所得到的三维场景的复振幅编码成计算机全息图； 

10)把所述的计算机全息图加载到空间光调制器上，用于全息显示； 

11)返回步骤4)，提取下一个视频帧； 

12)重复计算上述步骤5)-11)，直到要显示的视频计算完毕，或计算中断为止。 

2.根据权利要求1所述的用于全息显示的三维场景信息的获取方法，其特征在于所述的像感器的摄影镜头为定焦镜头；该像感器采样间隔在微米量级，采样数量M≥4000，N≥2000，颜色滤波片阵列的排布方式通常为拜耳滤波片，具体参数视不同像感器而有所不同；光谱宽度通常为可见光范围350nm-770nm，准确范围需根据像感器的量子效率曲线而定。 

3.根据权利要求1所述的用于全息显示的三维场景信息的获取方法，其特征在于所述的求解相位的方法包括傅里叶求解法、多重网格法、格林函数法和泽尼克多项式法等多种求解方法。 

4.根据权利要求1所述的用于全息显示的三维场景信息的获取方法，其特征在于所述的红、绿、蓝三色光强分量的提取是利用像感器得到的不同波长的光强信息并结合像感器的量子效率曲线进行“归一化处理”得到更精确光强信息的方法。