[发明专利]用于生成计算全息图的方法和系统

权利要求书

1.一种用于在生成计算全息图的过程中计算光场分布的方法，包括：

对待生成全息图的对象进行三维建模，以获得该对象的三维模型；

确定该三维模型的各个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性；和

基于各个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性，计算各个体素的物光波在全息平面上的光场分布；

其中，基于建立的三维模型，通过双向反射分布函数BRDF计算该三维模型的各个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性；

或者，当所述对象由表面辐射的物理机理已知的材料构成时，通过数学模型计算该对象的三维模型的各个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性；

或者，当所述对象为实体三维模型时，通过实际测量的方式确定该对象的三维模型的各个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，一个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性根据从该体素辐射出的光波的复振幅的幅度和该体素在待形成的全息图的视角范围内的方位角计算出。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，各个体素的物光波在全息平面上的光场分布由各个体素的物光波在全息平面上的复振幅表示，

并且，基于各个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性计算各个体素的物光波在全息平面上的光场分布的步骤包括：

计算各个体素的物光波在全息平面上的复振幅加权相应的体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性的结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，一个体素的物光波在全息平面上的光场分布根据如下公式计算：

其中，U(AP)表示体素A的物光波在全息平面内的点P处的复振幅，θ表示该体素A在待形成的全息图的视角范围内的方位角，L(θ)表示该体素A在方位角θ处的发光特性，a表示该体素A的物光波的初始振幅，r为该体素A至点P的距离，k为波矢量。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，一个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性根据如下公式计算：

其中，θ表示该体素在待形成的全息图的视角范围内的方位角，α表示光源在待形成的全息图的视角范围内的方位角，L(θ)表示该体素在方位角θ处的发光特性，L₀表示光源方向的辐射强度，BRDF(0)和BRDF(θ+α)分别表示根据BRDF函数计算出的沿0°和(θ+α)°反射方向的值。

6.根据权利要求1或4所述的方法，其中，当所述对象是朗伯辐射体时，一个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性根据如下公式计算：

其中，θ表示该体素在待形成的全息图的视角范围内的方位角，α表示光源在待形成的全息图的视角范围内的方位角，L(θ)表示该体素在方位角θ处的发光特性，L₀表示光源方向的辐射强度。

7.根据权利要求1或4所述的方法，其中，当所述对象为实体三维模型时，一个体素在待形成的全息图的视角范围内的各个方位角处的发光特性通过实际测量的方式根据如下公式计算：

其中，θ表示该体素在待形成的全息图的视角范围内的方位角，L(θ)表示该体素在方位角θ处的发光特性，θ₀、θ₁、……θ_n-1、θ_n分别表示各次实际测量时对应的方位角，l₁、l₂、……l_n分别表示各次实际测量时获得的发光特性值。