[发明专利]图像处理

说明书

公开了对对应于图像的复数数据集执行复数傅立叶变换的方法。该方法包括接收复数数据集，并以笛卡尔形式在复数数据集中执行第一1D复数傅立叶变换；将复数数据集转换成极坐标形式，并以极坐标形式压缩复数数据集；执行复数数据集的行‑列变换；解压缩复数数据集并将复数数据集转换回笛卡尔形式；以及以笛卡尔形式在复数数据集中执行第二1D傅立叶变换，其中第二1D复数傅立叶变换与第一1D复数傅立叶变换正交。还公开了相应的系统，以及应用于计算机生成全息图的迭代计算。

技术领域

本公开涉及图像处理。更具体地，本公开涉及复数图像数据的二维傅立叶变换的有效实现，以及复数值图像数据的数据压缩。具体地，尽管不是排他的，本公开涉及用于全息显示的图像数据的处理。

背景技术

从物体散射的光包含振幅和相位信息。可以通过众所周知的干涉技术在例如感光板上捕获该振幅和相位信息，以形成包括干涉条纹的全息记录或“全息图”。可以通过用合适的光照射来重建全息图，以形成代表原始物体的二维或三维全息重建或回放图像。

计算机生成全息术可以数值模拟干涉过程。计算机生成的全息图“CGH”可以通过基于数学变换(比如菲涅耳变换或傅立叶变换)的技术来计算。这些类型的全息图可以称为菲涅耳或傅立叶全息图。傅立叶全息图可被认为是物体的傅立叶域表示或物体的频域表示。例如，CGH也可以通过相干射线追踪或点云技术来计算。

CGH可被编码在空间光调制器“SLM”上，其布置成调制入射光的振幅和/或相位。例如，可以使用电可寻址液晶、光可寻址液晶或微镜来实现光调制。

SLM可以包括多个可单独寻址的像素，这些像素也可以被称为单元或元素。光调制方案可以是二进制、多级或连续的。可替代地，该设备可以是连续的(即不包括像素)，并且光调制因此可以在设备上是连续的。SLM可以是反射性的，这意味着调制的光在反射中从SLM输出。SLM同样可以是透射的，这意味着从SLM输出的调制光是透射的。

可以使用所描述的技术来提供用于成像的全息投影仪。这种投影仪已经应用于平视显示器“HUD”和头戴式显示器“HMD”，包括例如近眼设备。

发明内容

本公开的各方面在所附独立权利要求中定义。

在第一方面，提供了一种图像处理系统，其布置为对表示(即对应于)二维图像的第一复数数据集执行傅立叶变换。第一复数数据集包括笛卡尔形式的复数值的二维阵列。二维阵列的值表示(即对应于)二维图像的像素。例如，复数数据集的二维阵列中的每个值包括像素值。每个值以具有第一位数的第一数字格式表示。二维阵列定义表示沿一维的像素的值的第一线性阵列，例如行，以及表示沿另一维的像素的值的第二线性阵列，例如列。当然，将会理解，本文使用的对行或列的引用是为了方便，并且线性阵列和行/列之间以及行/列和图像的各个维度之间的分配是任意的，术语行和列可以互换使用。此外，阵列的一行可以对应于图像的一列像素，阵列的一列可以对应于图像的一行像素，反之亦然。

在一些布置中，图像处理系统包括一个或多个处理器，其布置成执行对应于图像的第一复数数据集的傅立叶变换，以及存储可由一个或多个处理器执行的指令的有形非暂时性计算机可读介质。指令在被执行时使得图像处理系统执行包括以下的功能：以笛卡尔形式对第一复数数据集的值的每个第一线性阵列执行1D傅立叶变换；将每个傅立叶变换的第一线性阵列的每个值转换成极坐标形式；将极坐标形式的每个值转换成具有第二位数的第二数字格式，其中第二位数小于第一位数；通过第一线性阵列将第二数字格式的值存储在存储器第一线性阵列中；通过第二线性阵列从存储器第二线性阵列中读出值；将从存储器中读取的每个值转换回第一数字格式；将转换回第一数字格式的每个值转换回笛卡尔形式；对转换回笛卡尔形式的值的每个第二线性阵列执行1D傅立叶变换，其中值的傅立叶变换的第二线性阵列用于形成第二复数数据集；以及使用第二复数数据集形成图像数据。该系统还可以包括控制器，其布置成输出图像数据用于显示。