本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全息顯示分辨能力的測試方法與全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全息顯示技術(shù)最早應(yīng)用于三維成像領(lǐng)域，近年來隨著社會對三維顯示的迫切需求，全息顯示技術(shù)在器件和實現(xiàn)方法上得到了快速的發(fā)展，但成像質(zhì)量仍然距離市場的接受存在較大的差距。三維全息成像技術(shù)中，記錄介質(zhì)無論是傳統(tǒng)的銀鹽干板還是現(xiàn)代的電尋址空間光調(diào)制器件，全息圖一直存在成像質(zhì)量較差的問題。

計算全息是利用計算機設(shè)計制作全息圖的技術(shù)，與光學(xué)全息產(chǎn)生全息圖的方法不同。計算全息技術(shù)利用計算機成像，以光波衍射算法為基礎(chǔ)，對被記錄物波的數(shù)學(xué)描述或離散數(shù)據(jù)進行處理，計算數(shù)字三維模型發(fā)出的光衍射到空間光調(diào)制器的復(fù)振幅分布，并將復(fù)振幅分布編碼為空間光調(diào)制器可承載的、可以光學(xué)再現(xiàn)的編碼圖案，即計算全息圖。當(dāng)空間光調(diào)制器加載計算全息圖并配以適當(dāng)?shù)恼彰鲿r，可在特定的區(qū)域觀察到數(shù)字三維物體的光學(xué)影像。

在顯示技術(shù)領(lǐng)域，所有的全息成像輸出設(shè)備均為點陣設(shè)備，因此可以很容易地利用其分辨率表示成像的清晰程度。然而，在全息三維顯示中，成像系統(tǒng)所成的圖已經(jīng)脫離了平面實體區(qū)域，面對具體的全息顯示裝置，不再能夠根據(jù)硬件的分辨率確定一個全息系統(tǒng)的分辨能力，目前還沒有一種定量的方式能較全面地表征全息再現(xiàn)的精細程度，從而確定影響成像質(zhì)量的核心因素。

可見，目前迫切需要一種全新的方式來表征全息顯示系統(tǒng)呈現(xiàn)信息的能力，從而確定全息顯示的分辨能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種全息顯示分辨能力的測試方法與全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)，能至少部分解決全息顯示系統(tǒng)呈現(xiàn)信息的能力的表征，提供全息顯示的分辨率的表征方法。

解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該全息顯示分辨能力的測試方法，用于測定全息顯示器件的顯示分辨率，包括步驟：

輸入激勵圖信號；

對所述激勵圖信號進行編碼，編碼后的所述激勵圖信號形成設(shè)定深度范圍內(nèi)的具有不同深度的多個全息圖信號；

將處于設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一個所述全息圖信號，依次設(shè)定不同深度、不同空間頻率，使得不同深度、不同空間頻率的所述全息圖信號能依次顯示在相應(yīng)的深度平面；

記錄所述全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面的全息斷面圖像，直至獲得所述全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的所有所述全息斷面圖像；

根據(jù)所述全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面，所述圖像特征曲面中包括所述全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

優(yōu)選的是，所述激勵圖信號為二維圖信號，所述全息圖信號為具有從最小空間頻率0到最大空間頻率Fmax之間的一系列空間頻點的黑白光柵圖信號，所述全息圖信號的最大空間頻率小于所述全息顯示器件的最大空間頻率。

優(yōu)選的是，所述黑白光柵圖的成像寬度為全息顯示器件在某一深度平面的可顯示寬度。

優(yōu)選的是，獲得所述全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的所有所述全息斷面圖像的步驟具體包括：

選定某一深度的所述全息圖信號；

設(shè)定該深度的所述全息圖信號的空間頻率，使得所述全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面；

記錄該所述全息圖信號在對應(yīng)深度平面和對應(yīng)空間頻率的所述全息斷面圖像；

改變該深度所述全息圖信號的空間頻率，使得該所述全息圖信號以其他不同于上述設(shè)定空間頻率的多個空間頻率的所述全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面，并相應(yīng)記錄所述全息斷面圖像；

選定其他不同于上述選定深度的所述全息圖信號，使得該所述全息圖信號以多個不同空間頻率顯示在相應(yīng)的深度平面，并相應(yīng)記錄所述全息斷面圖像；

重復(fù)上述過程，直至設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一深度的不同空間頻率的所述全息圖信號均顯示在相應(yīng)的深度平面。

優(yōu)選的是，在設(shè)定深度范圍內(nèi)，所述全息圖信號進行顯示與記錄的深度順序，根據(jù)從小到大、等差的方式依次選定；

和/或，同一深度平面的所述全息圖信號的空間頻率，根據(jù)等差的方式依次設(shè)定。

優(yōu)選的是，根據(jù)所述全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面的步驟包括：

根據(jù)處于同一深度平面、不同空間頻率的所述全息斷面圖像的灰度對比度，得到一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值；

根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值，并將調(diào)制傳遞函數(shù)值擬合為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線；

將多個不同深度平面的多條所述調(diào)制傳遞函數(shù)曲線擬合為圖像特征曲面，所述圖像特征曲面中包括所述全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

優(yōu)選的是，一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值的計算公式為：

CTF(f)＝(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)，

其中：f為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率，Vmax、Vmin分別為當(dāng)前深度平面、當(dāng)前空間頻率的所述全息斷面圖像的最大灰度值和最小灰度值；

和/或，根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值的計算方式為：

MTF(f)＝π/4*[CTF(f)-CTF(3f)/3+CTF(5f)/5+……]；

其中：CTF(f)為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率的對比度調(diào)制函數(shù)值。

一種全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)，用于測定全息顯示器件的顯示分辨率，包括編碼單元、配置單元、圖像采集單元、計算單元，其中：

所述編碼單元，用于對向所述全息顯示器件輸入的激勵圖信號進行編碼，編碼后的所述激勵圖信號形成設(shè)定深度范圍內(nèi)的具有不同深度的多個全息圖信號；

所述配置單元，用于將處于設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一個所述全息圖信號，依次設(shè)定不同深度、不同空間頻率，使得不同深度、不同空間頻率的所述全息圖信號能依次顯示在相應(yīng)的深度平面；

所述全息顯示器件，接收所述全息圖信號并使得不同深度、不同空間頻率的所述全息圖信號依次顯示在相應(yīng)的深度平面；

所述圖像采集單元，用于記錄所述全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面的全息斷面圖像，直至獲得所述全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的所有所述全息斷面圖像；

所述計算單元，用于根據(jù)所述全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面，所述圖像特征曲面中包括所述全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

優(yōu)選的是，所述激勵圖信號為二維圖信號，所述編碼單元用于將所述二維圖信號編碼為具有從最小空間頻率0到最大空間頻率Fmax之間的一系列空間頻點的黑白光柵圖信號的全息圖信號，所述全息圖信號的最大空間頻率小于所述全息顯示器件的最大空間頻率。

優(yōu)選的是，所述黑白光柵圖的成像寬度為全息顯示器件在某一深度平面的可顯示寬度。

優(yōu)選的是，所述配置單元中，在設(shè)定深度范圍內(nèi)，所述全息圖信號進行顯示與記錄的深度順序，根據(jù)從小到大、等差的方式依次選定；

和/或，同一深度平面的所述全息圖信號的空間頻率，根據(jù)等差的方式依次設(shè)定。

優(yōu)選的是，所述圖像采集單元為相機，所述相機的分辨空間頻率大于所述全息圖信號的最大空間頻率。

優(yōu)選的是，所述計算單元包括對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊、調(diào)制傳遞函數(shù)計算模塊和合成模塊，其中：

所述對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊，用于根據(jù)處于同一深度平面、不同空間頻率的所述全息斷面圖像的灰度對比度，得到一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值；

所述調(diào)制傳遞函數(shù)計算模塊，用于根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值，并將調(diào)制傳遞函數(shù)值擬合為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線；

所述合成模塊，用于將多個不同深度平面的多條所述調(diào)制傳遞函數(shù)曲線擬合為圖像特征曲面，所述圖像特征曲面中包括所述全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

優(yōu)選的是，所述對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊中，一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值的計算公式為：

CTF(f)＝(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)，

其中：f為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率，Vmax、Vmin分別為當(dāng)前深度平面、當(dāng)前空間頻率的所述全息斷面圖像的最大灰度值和最小灰度值；

和/或，所述調(diào)制所述對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊中，根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值的計算方式為：

MTF(f)＝π/4*[CTF(f)-CTF(3f)/3+CTF(5f)/5+……]；

其中：CTF(f)為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率的對比度調(diào)制函數(shù)值。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的全息顯示分辨能力的測試方法及其測試系統(tǒng)，通過測量全息成像器件在不同成像深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線構(gòu)建調(diào)制傳遞函數(shù)值隨成像深度和空間頻率變化的情況，利用不同深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線形成調(diào)制傳遞函數(shù)曲面，得到的調(diào)制傳遞函數(shù)曲面即圖像特征曲面，其具有空間頻率和空間深度兩個評價維度，從而用來表征全息三維顯示系統(tǒng)成像能力，可以較全面地反映全息顯示光學(xué)系統(tǒng)在三維空間的成像能力，指導(dǎo)全息數(shù)據(jù)采樣階段的采樣范圍和采樣頻率，為全息顯示的分辨率提供一種測量表征方法，可為全息顯示系統(tǒng)的評測、全息計算中采樣點數(shù)的確定提供數(shù)據(jù)支持。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1中全息顯示分辨能力的測試方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例1中全息顯示分辨能力的測試方法中不同深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中擬合得到的隨深度和空間頻率變化的圖像特征曲面示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例2中全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為圖4中全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)圖中：

1－全息顯示器件；11－照明模塊；12－空間光調(diào)制器；

2－編碼單元；21－黑白光柵數(shù)字模塊；

3－配置單元；

4－圖像采集單元；41－相機；

5－計算單元；

61－光柵顯示。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明全息顯示分辨能力的測試方法與全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)作進一步詳細描述。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思在于，全息顯示雖然脫離了平面實體區(qū)域，不再能夠根據(jù)硬件的分辨率確定一個全息顯示系統(tǒng)的分辨能力，但全息顯示系統(tǒng)并沒有脫離光學(xué)系統(tǒng)的范疇，因此本發(fā)明的技術(shù)方案將全息顯示系統(tǒng)中與全息顯示分辨率能力相關(guān)的部件提煉出來，通過調(diào)制全息圖信號和記錄由調(diào)制全息圖信號形成的全息斷面圖像，并引入成像光學(xué)系統(tǒng)測試中常用的調(diào)制傳遞函數(shù)(Modulation Transfer Function，簡稱MTF)，通過圖像特征曲面來表征全息顯示系統(tǒng)的成像能力。

實施例1：

本實施例提供一種全息顯示分辨能力的測試方法，為全息顯示的分辨率提供一種測量表征方法。該全息顯示分辨能力的測試方法，通過輸入具有不同空間頻率f的黑白光柵圖，可以在輸出端采集到對應(yīng)空間頻率下的再現(xiàn)光柵圖像，分析全息斷面圖像的對比度隨輸入光柵空間頻率f的變化的情況，可以得到圖像的對比度調(diào)制函數(shù)，進一步得到圖像特征曲面。

如圖1所示，一種全息顯示分辨能力的測試方法，用于測定全息顯示器件的顯示分辨率，包括步驟：

步驟1)：輸入激勵圖信號。

在該步驟中，向全息顯示器件輸入激勵圖信號，激勵圖信號為二維圖信號，該二維圖為具有一定空間頻率的黑白條紋。

步驟2)：對激勵圖信號進行編碼，編碼后的激勵圖信號形成設(shè)定深度范圍內(nèi)的具有不同深度的全息圖信號。

該步驟相當(dāng)于對激勵圖信號進行建模，將激勵圖信號建模為利于分辨率測試的全息圖信號，其中的全息圖包含復(fù)振幅信息，再現(xiàn)之后可以得到空間的全息圖像或三維圖像。在該步驟中，全息圖信號為從最小空間頻率0到最大空間頻率Fmax之間的一系列空間頻點的黑白光柵圖信號，全息圖信號的最大空間頻率小于全息顯示器件的最大空間頻率。將二維圖信號編碼調(diào)制形成全息圖信號，并從0-max進行空間頻率調(diào)制，可依次得到某一斷面的不同空間頻率的全息斷面圖像。

優(yōu)選的是，黑白光柵圖的成像寬度為全息顯示器件在某一深度平面的可顯示寬度。通過控制全息圖信號的成像寬度，從而保證全息斷面圖像的完整性，獲得準(zhǔn)確的灰度信息。黑白光柵圖信號作為某一深度平面的輸入圖形，經(jīng)編碼計算得到全息復(fù)振幅分布后，將復(fù)振幅編碼為全息顯示器件可承載全息圖信號加載在全息顯示器件上。

該步驟在測試深度范圍ZC內(nèi)選定一個確定的深度平面Z0，以空間頻率f為變量進行建模。也就是說，該步驟將得到的一系列具有不同空間頻率f的光柵按照深度平面與全息顯示器件的空間位置關(guān)系計算全息衍射計算及編碼，得到不同空間頻率的攜帶有全息圖特性的光柵圖。

步驟3)：將處于設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一個全息圖信號，依次設(shè)定不同深度、不同空間頻率，使得不同深度、不同空間頻率的全息圖信號能依次顯示在相應(yīng)的深度平面。

在該步驟中，將建模得到的全息圖信號分別加載到全息顯示器件進行光學(xué)再現(xiàn)，即全息圖信號經(jīng)過全息顯示器件形成顯示在一定深度平面的影像，根據(jù)全息圖信號的不同空間頻率，影像具有不同的光柵空間頻率的特性。

將激勵圖信號編碼后得到的全息圖信號加載到全息顯示器件，依次進行不同深度、不同空間頻率的全息斷面圖像顯示。優(yōu)選的是，同一深度平面的全息圖信號的空間頻率，根據(jù)等差的方式依次設(shè)定。根據(jù)不同空間頻率的圖顯示規(guī)律，保證空間頻率抽樣的便捷性。

步驟4)：記錄全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面的全息斷面圖像，直至獲得全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的所有全息斷面圖像。

在該步驟中，利用高分辨率的圖固定設(shè)備，例如相機，可以在觀察位置采集記錄在一定深度獲得的攜帶有不同空間頻率特性的影像。獲得全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的全息斷面圖像的步驟具體包括：

選定某一深度的全息圖信號；

設(shè)定該深度的全息圖信號的空間頻率，使得全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面；

記錄該全息圖信號在對應(yīng)深度平面和對應(yīng)空間頻率的全息斷面圖像；

改變該深度全息圖信號的空間頻率，使得該全息圖信號以其他不同于上述設(shè)定空間頻率的多個空間頻率的全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面，并相應(yīng)記錄全息斷面圖像；

選定其他不同于上述選定深度的全息圖信號，使得該全息圖信號以多個不同空間頻率顯示在相應(yīng)的深度平面，并相應(yīng)記錄全息斷面圖像；

重復(fù)上述過程，直至設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一深度的不同空間頻率的全息斷面圖像均顯示在相應(yīng)的深度平面。

通過以上步驟，相當(dāng)于循環(huán)上述步驟2)和步驟3)，在步驟4)使用相機在觀察位置對一定的深度平面Z0對焦，記錄輸出的全息斷面圖像。改變?nèi)D信號的空間頻率，使得全息圖信號以多個不同空間頻率顯示在相應(yīng)的深度平面，通過獲得不同深度、不同空間頻率的全息斷面圖像顯示，進而獲得多個頻點的圖像對比度調(diào)制值，為對比度調(diào)制函數(shù)的曲線繪制做準(zhǔn)備。

優(yōu)選的是在設(shè)定深度范圍ZC內(nèi)，全息圖信號進行顯示與記錄的深度順序，根據(jù)從小到大、等差的方式依次選定。根據(jù)不同深度的全息斷面圖像顯示規(guī)律，保證全息圖信號編碼的便捷性，也保證遍歷全息圖細節(jié)。

當(dāng)然，該步驟中獲得全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的全息斷面圖像的過程，也可以先選定某一確定的空間頻率，然后對該空間頻率、不同深度的全息圖信號分別進行配置，直至所有空間頻率的、在設(shè)定深度范圍ZC內(nèi)的不同深度的全息斷面圖像顯示全部被顯示并記錄完畢，這里不做限定。

步驟5)：根據(jù)全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面，圖像特征曲面中包括全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

在該步驟中，根據(jù)設(shè)定的全息圖信號的深度和空間頻率，全息斷面圖像顯示在相應(yīng)的深度平面并被采集。根據(jù)全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面的步驟包括：

根據(jù)處于同一深度平面、不同空間頻率的全息斷面圖像的灰度對比度，得到一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值；

根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值，并將調(diào)制傳遞函數(shù)值擬合為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線；

將多個不同深度平面的多條調(diào)制傳遞函數(shù)曲線擬合為圖像特征曲面，圖像特征曲面中包括全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

這里，選定不同的深度平面Z0，重復(fù)上述設(shè)定平面深度、空間頻率、成像以及記錄的過程，可以測試得到不同深度平面不同頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值(簡稱CTF)，進而得到調(diào)制傳遞函數(shù)值。也即，分析得到不同空間頻率的黑白光柵輸出圖像的灰度對比度可以得到各空間頻點的CTF值，根據(jù)CTF值可以計算得到各頻點調(diào)制傳遞函數(shù)值，并可將調(diào)制傳遞函數(shù)值擬合為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線，該調(diào)制傳遞函數(shù)曲面即圖像特征曲面，從而得到全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

其中，一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值的計算公式為：

CTF(f)＝(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)，

其中：f為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率，Vmax、Vmin分別為當(dāng)前深度平面、當(dāng)前空間頻率的全息斷面圖像的最大灰度值和最小灰度值。計算對比度調(diào)制函數(shù)值，能獲得空間頻點，為對比度調(diào)制函數(shù)曲線做準(zhǔn)備。

根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值的計算方式為：

MTF(f)＝π/4*[CTF(f)-CTF(3f)/3+CTF(5f)/5+……]；

其中：CTF(f)為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率的對比度調(diào)制函數(shù)值。

計算調(diào)制傳遞函數(shù)值，能獲得空間頻點，為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線做準(zhǔn)備。

在每一個成像深度測量一個空間頻率f的灰度對比度(CTF值)并計算得到調(diào)制傳遞函數(shù)值，依次測量多個空間頻率，即可得到這個深度上的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線；測量多個深度位置，可以得到多條曲線，如圖2所示為在不同深度平面測試得到的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線，其包括一族隨深度Z值而異的曲線。并且，基于光學(xué)系統(tǒng)的連續(xù)性，可以基于多條曲線的數(shù)據(jù)，擬合出一個曲面，即根據(jù)所有測試數(shù)據(jù)將曲線族擬合為如圖3所示的關(guān)于深度Z和空間頻率f的調(diào)制傳遞函數(shù)曲面，其中虛線代表的值是擬合計算得到的，而非真實測量值。

全息顯示分辨率與平板顯示分辨率不同，平板顯示分辨率是由全息顯示器件的光調(diào)制單元決定的，是確定的數(shù)值。全息顯示系統(tǒng)是一個光學(xué)系統(tǒng)，從完全可分辨到完全不可分辨之間存在一個逐漸模糊的過程，本實施例中的調(diào)制傳遞函數(shù)值實質(zhì)上就是反映模糊程度。圖像模糊與待顯示圖像的空間頻率、成像的位置有關(guān)，因此研究全息顯示的分辨率就是研究圖像模糊程度隨圖像的空間頻率、成像位置變化的規(guī)律。因而，根據(jù)全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面，即可獲得全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

圖像特征曲面中包括了調(diào)制傳遞函數(shù)值隨空間頻率、成像位置(即深度)變化的關(guān)系。在某一空間位置、空間頻率下，調(diào)制傳遞函數(shù)值越大，越接近1，說明全息顯示器件在同一位置顯示具有相同空間頻率的圖像時越清晰，全息顯示圖像的可分辨性越好；調(diào)制傳遞函數(shù)值越小，越接近0，說明全息顯示器件顯示的圖像越模糊，越難以分辨。實際操作中，通過設(shè)定調(diào)制傳遞函數(shù)值的最低閾值可以劃定觀察者可接受的顯示質(zhì)量(清晰程度)，據(jù)此可以在調(diào)制傳遞函數(shù)曲面上劃定系統(tǒng)的顯示的空間深度和空間頻率范圍。在全息計算的三維模型采樣和抽樣階段，劃定的深度范圍和空間頻率范圍可以指導(dǎo)采樣范圍的選取和空間采樣頻率的設(shè)定，降低采集的數(shù)據(jù)量，提高運算效率。

該全息顯示分辨能力的測試方法，用黑白光柵的數(shù)字建模與計算全息編碼替代了光學(xué)測試中的實體黑白光柵輸入，通過測量全息成像系統(tǒng)在不同成像深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線、構(gòu)建調(diào)制傳遞函數(shù)曲線隨成像深度和空間頻率變化的情況，利用不同深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線形成調(diào)制傳遞函數(shù)曲面，得到的調(diào)制傳遞函數(shù)曲面即圖像特征曲面，其具有空間頻率和空間深度兩個評價維度，從而用來表征全息三維顯示系統(tǒng)成像能力，可以較全面地反映全息顯示光學(xué)系統(tǒng)在三維空間的成像能力，指導(dǎo)全息數(shù)據(jù)采樣階段的采樣范圍和采樣頻率，為全息顯示的分辨率提供一種測量表征方法，可為全息顯示系統(tǒng)的評測、全息計算中采樣點數(shù)的確定提供數(shù)據(jù)支持。

實施例2：

本實施例提供一種全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)，用于測定全息顯示器件的顯示分辨率。全息顯示系統(tǒng)對空間三維成像，本實施例借鑒二維成像光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)測試方法，結(jié)合測試不同深度Z方向的光學(xué)分辨特性，計算全息編碼技術(shù)對全息顯示器件進行調(diào)制傳遞函數(shù)測試，用以表征全息顯示器件的成像能力。

本實施例中，全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)框圖和結(jié)構(gòu)圖分別如圖4和圖5所示，該全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)包括編碼單元2、配置單元3、圖像采集單元4、計算單元5，以下將分別說明各單元或模塊的結(jié)構(gòu)和功能。

編碼單元2，用于對向全息顯示器件1輸入的激勵圖信號進行編碼，編碼后的激勵圖信號形成設(shè)定深度范圍內(nèi)的具有不同深度的多個全息圖信號。這里，激勵圖信號為二維圖信號，全息圖信號輸入全息顯示器件1能顯示三維全息圖；編碼單元2功能類同一個黑白光柵數(shù)字模塊21，用于將二維圖信號編碼為從最小空間頻率0到最大空間頻率Fmax之間的一系列空間頻點的黑白光柵圖信號，全息圖信號的最大空間頻率小于全息顯示器件1的最大空間頻率。這里，編碼單元2對二維圖信號的編碼調(diào)制方式為：使得全息圖信號遍歷在不同的深度、且具有從0-max的空間頻率，從而能得到某一斷面的不同空間頻率的全息斷面圖像。

優(yōu)選的是，黑白光柵圖的成像寬度為全息顯示器件在某一深度平面的可顯示寬度。通過控制全息圖信號的成像寬度，能保證全息斷面圖像的完整性，獲得準(zhǔn)確的灰度信息。

配置單元3，用于將處于設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一個全息圖信號，依次設(shè)定不同深度、不同空間頻率，使得不同深度、不同空間頻率的全息圖信號能依次顯示在相應(yīng)的深度平面。優(yōu)選在配置單元3中，在設(shè)定深度范圍內(nèi)，全息圖信號進行顯示與記錄的深度順序，根據(jù)從小到大、等差的方式依次選定。通過設(shè)計不同深度的全息斷面圖像的顯示規(guī)律，能保證全息圖信號調(diào)制的便捷性。

同理，在配置單元3中，同一深度平面的全息圖信號的空間頻率，根據(jù)等差的方式依次設(shè)定。通過設(shè)計同一深度平面、不同空間頻率的全息斷面圖像顯示規(guī)律，保證空間頻率抽樣的便捷性。

在配置單元3中對全息圖信號的配置，可以先選定某一確定的深度，然后對該深度、不同空間頻率的全息圖信號分別進行配置，直至設(shè)定深度范圍內(nèi)的每一深度的不同空間頻率的全息斷面圖像能被全息顯示器件1全部記錄完畢；也可以先選定某一確定的空間頻率，然后對該空間頻率、不同深度的全息圖信號分別進行配置，直至所有空間頻率的、在設(shè)定深度范圍ZC內(nèi)的不同深度的全息斷面圖像能被全息顯示器件1全部記錄完畢，具體采用哪種方法來實現(xiàn)這里不做限定。

全息顯示器件1，接收全息圖信號并使得不同深度、不同空間頻率的全息圖信號依次顯示在相應(yīng)的深度平面，即顯示在光柵顯示61的位置。其中與全息顯示分辨率相關(guān)的器件主要包括照明模塊11、空間光調(diào)制器12，其中的照明模塊11提供成像光束，空間光調(diào)制器12用于在X-Y平面內(nèi)加載全息圖信號，并通過全息成像光束投向Z軸方向，在空間內(nèi)形成全息斷面圖像(多個全息斷面圖像的層疊即得到全息立體影像)。

圖像采集單元4，用于記錄全息圖信號顯示在相應(yīng)的深度平面的全息斷面圖像，直至獲得全息圖信號在不同深度平面、不同空間頻率的所有全息斷面圖像。優(yōu)選的是，圖像采集單元4為相機41，相機41的分辨空間頻率大于全息圖信號的最大空間頻率。為保證測試的準(zhǔn)確性，相機41所能分辨的空間頻率應(yīng)遠大于Fmax以保證對測試結(jié)果無明顯影響，若相機41自身的調(diào)制傳遞函數(shù)特性對成像有較大影響，須使用相機的調(diào)制傳遞函數(shù)值對原始測試數(shù)據(jù)進行補償(補償方法可以為多種，可根據(jù)情況設(shè)計，這里不做限定)。在滿足附加特征——圖像采集單元的分辨率要求的條件下，能獲得準(zhǔn)確的灰度信息，獲得全息斷面圖像的多個空間頻點，為對比度調(diào)制函數(shù)的曲線繪制做準(zhǔn)備。

計算單元5，用于根據(jù)全息斷面圖像，獲得不同深度、不同空間頻率的圖像特征曲面，圖像特征曲面中包括全息顯示器件1的光學(xué)分辨特性。優(yōu)選的是，計算單元5包括對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊、調(diào)制傳遞函數(shù)計算模塊和合成模塊，其中：

對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊，用于根據(jù)處于同一深度平面、不同空間頻率的全息斷面圖像的灰度對比度，得到一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值。在對比度調(diào)制函數(shù)計算模塊中，一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值的計算公式為：

CTF(f)＝(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)，

其中：f為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率，Vmax、Vmin分別為當(dāng)前深度平面、當(dāng)前空間頻率的全息斷面圖像的最大灰度值和最小灰度值。通過計算對比度調(diào)制函數(shù)值，獲得空間頻點，為對比度調(diào)制函數(shù)曲線做準(zhǔn)備。

調(diào)制傳遞函數(shù)計算模塊，用于根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值，并將調(diào)制傳遞函數(shù)值擬合為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線。在調(diào)制傳遞函數(shù)計算模塊中，根據(jù)一定深度平面的各空間頻點的對比度調(diào)制函數(shù)值計算得到相應(yīng)深度的各空間頻點的調(diào)制傳遞函數(shù)值的計算方式為：

MTF(f)＝π/4*[CTF(f)-CTF(3f)/3+CTF(5f)/5+……]。

其中：CTF(f)為當(dāng)前深度平面的某一空間頻率的對比度調(diào)制函數(shù)值，通過計算調(diào)制傳遞函數(shù)值，獲得空間頻點，為調(diào)制傳遞函數(shù)曲線做準(zhǔn)備。

合成模塊，用于將多個不同深度平面的多條調(diào)制傳遞函數(shù)曲線擬合為圖像特征曲面，圖像特征曲面包括全息顯示器件的光學(xué)分辨特性。

本實施例的全息顯示分辨能力的測試系統(tǒng)，通過測量全息成像器件在不同成像深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線構(gòu)建調(diào)制傳遞函數(shù)值隨成像深度和空間頻率變化的情況，利用不同深度的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線形成調(diào)制傳遞函數(shù)曲面，得到的調(diào)制傳遞函數(shù)曲面即圖像特征曲面，其具有空間頻率和空間深度兩個評價維度，從而用來表征全息三維顯示系統(tǒng)成像能力，可以較全面地反映全息顯示光學(xué)系統(tǒng)在三維空間的成像能力，指導(dǎo)全息數(shù)據(jù)采樣階段的采樣范圍和采樣頻率，為全息顯示的分辨率提供一種測量表征方法，可為全息顯示系統(tǒng)的評測、全息計算中采樣點數(shù)的確定提供數(shù)據(jù)支持。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。