本發(fā)明涉及全息顯示領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種抑制計(jì)算全息斑點(diǎn)噪聲的方法。

背景技術(shù)：

斑點(diǎn)噪聲是降低計(jì)算全息再現(xiàn)像質(zhì)量的原因之一，為了提升再現(xiàn)像的質(zhì)量，目前已有多種抑制斑點(diǎn)噪聲的方法被提出，其中代表性方法有：迭代法、較弱相干光再現(xiàn)法、時(shí)間平均法和像素分離法。gerchberg-saxton算法是最常見(jiàn)的迭代算法，該方法通過(guò)增加算法迭代次數(shù)來(lái)抑制斑點(diǎn)噪聲，但是隨著迭代次數(shù)的增加，算法的收斂性變差，噪聲抑制效果不明顯。較弱相干光再現(xiàn)法是采用相干性較差的光源（例如led）作為再現(xiàn)光，該方法可以有效地抑制斑點(diǎn)噪聲，但是會(huì)使再現(xiàn)像模糊。時(shí)間平均法也被稱為隨機(jī)平均法，在該類方法中，每幅記錄場(chǎng)景均需要制作多幅全息圖，然后通過(guò)時(shí)間平均抑制斑點(diǎn)噪聲，該類方法增加了全息圖的計(jì)算負(fù)擔(dān)，并對(duì)空間光調(diào)制器（slm）的刷新率提出了更高的要求，很難實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。像素分離法將被記錄物體分成多個(gè)物點(diǎn)組，通過(guò)減少相鄰艾利斑的重疊面積來(lái)抑制斑點(diǎn)噪聲，此種方法每幅記錄場(chǎng)景仍需記錄數(shù)十幅全息圖，不利于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)全息顯示。因此，對(duì)有效抑制計(jì)算全息斑點(diǎn)噪聲方法的研究非常有意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種抑制計(jì)算全息斑點(diǎn)噪聲的方法，該方法分別生成具有隨機(jī)相位分布的衍射光學(xué)元件和子全息圖，并對(duì)應(yīng)加載到兩個(gè)slm上再現(xiàn)。衍射光學(xué)元件可降低再現(xiàn)光的相干性，子全息圖將相鄰的像點(diǎn)在空間上進(jìn)行分離，通過(guò)時(shí)間復(fù)用，實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)像斑點(diǎn)噪聲的抑制。

如附圖1所示，本發(fā)明抑制計(jì)算全息斑點(diǎn)噪聲的方法主要包括以下步驟：

步驟一：將被記錄物體的信息存放在矩陣map(x,y)中，分辨率記做x×y，x=1、2......x，y=1、2......y，物點(diǎn)間的抽樣間隔記做dx。新建n²個(gè)分辨率為x×y的零矩陣，記做map1(x,y)-mapn²(x,y)，按照公式（1）為零矩陣賦值，rem()代表求余操作，此公式將被記錄物體進(jìn)行像素分離，得到n²個(gè)物點(diǎn)組，矩陣map1(x,y)-mapn²(x,y)對(duì)應(yīng)記錄不同物點(diǎn)組的信息，在同一個(gè)物點(diǎn)組中，相鄰物點(diǎn)之間的間隔為ndx。采用快速傅里葉變換算法，對(duì)應(yīng)記錄所有物點(diǎn)組的信息，共生成n²幅子全息圖。

（1）

步驟二：生成mn²幅衍射光學(xué)元件，其中m=1、2、3......，每幅衍射光學(xué)元件均具有隨機(jī)的相位分布，且該衍射元件適用于不同的再現(xiàn)場(chǎng)景。

步驟三：使用兩個(gè)slm分別對(duì)衍射光學(xué)元件和子全息圖進(jìn)行再現(xiàn)，其再現(xiàn)光路如附圖2所示，激光為再現(xiàn)光源，濾波器實(shí)現(xiàn)激光的濾波和擴(kuò)束，透鏡對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直，衍射光學(xué)元件加載到slm1，子全息圖加載到slm2。為了降低由于slm結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的光強(qiáng)損失，slm1和slm2均采用反射式結(jié)構(gòu)，調(diào)整兩個(gè)slm的刷新率，在人眼視覺(jué)暫留效應(yīng)之內(nèi)，保證slm1的刷新率為slm2刷新率的m倍。激光通過(guò)衍射光學(xué)元件的調(diào)制后，變成多束具有隨機(jī)相位分布的細(xì)光束，其作為再現(xiàn)光相干性降低。對(duì)于任意一幅子全息圖，可以生成m個(gè)具有不同斑點(diǎn)噪聲的子再現(xiàn)像，根據(jù)斑點(diǎn)噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，m個(gè)子再現(xiàn)像在強(qiáng)度上相加，生成的最終子再現(xiàn)像斑點(diǎn)噪聲被抑制，n²個(gè)最終子再現(xiàn)像通過(guò)時(shí)間復(fù)用產(chǎn)生再現(xiàn)像，在此過(guò)程中，相鄰像點(diǎn)在空間上被分離，因此艾利斑的重疊面積被減少，從而進(jìn)一步抑制再現(xiàn)像中的斑點(diǎn)噪聲。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的前述和附加的方面及優(yōu)點(diǎn)從下述結(jié)合附圖與實(shí)施例的詳細(xì)描述中將得以進(jìn)一步明確和容易理解，其中：

附圖1為本發(fā)明方法抑制計(jì)算全息斑點(diǎn)噪聲的示意圖。

附圖2為本發(fā)明方法計(jì)算全息圖再現(xiàn)的示意圖。

上述附圖中的圖示標(biāo)號(hào)為：

1激光，2濾波器，3透鏡，4slm1，5slm2，6接收板。

應(yīng)該理解上述附圖只是示意性的，并沒(méi)有按比例繪制。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說(shuō)明利用本發(fā)明一種抑制計(jì)算全息斑點(diǎn)噪聲方法的一個(gè)典型實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。

本發(fā)明抑制斑點(diǎn)噪聲的方法主要包括以下步驟：

步驟一：將被記錄物體的信息存放在矩陣map(x,y)中，分辨率為1080×1920，x=1、2......1080，y=1、2......1920，物點(diǎn)間的抽樣間隔記做dx。新建4個(gè)分辨率為1080×1920的零矩陣，記做map1(x,y)-map4(x,y)，按照公式

為零矩陣賦值，rem()代表求余操作，此將被記錄物體進(jìn)行像素分離，得到4個(gè)物點(diǎn)組，矩陣map1(x,y)-map4(x,y)對(duì)應(yīng)記錄不同物點(diǎn)組的信息，在同一個(gè)物點(diǎn)組中，相鄰物點(diǎn)之間的間隔為2dx。采用快速傅里葉變換算法，對(duì)應(yīng)記錄所有物點(diǎn)組的信息，共生成4幅子全息圖。

步驟二：生成8幅衍射光學(xué)元件，每幅衍射光學(xué)元件均具有隨機(jī)的相位分布，且該衍射元件適用于不同的再現(xiàn)場(chǎng)景。

步驟三：使用兩個(gè)slm分別對(duì)衍射光學(xué)元件和子全息圖進(jìn)行再現(xiàn)，激光為再現(xiàn)光源，濾波器實(shí)現(xiàn)激光的濾波和擴(kuò)束，透鏡對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直，衍射光學(xué)元件加載到slm1，子全息圖加載到slm2。為了降低由于slm結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的光強(qiáng)損失，slm1和slm2均采用反射式結(jié)構(gòu)，調(diào)整兩個(gè)slm的刷新率，在人眼視覺(jué)暫留效應(yīng)之內(nèi)，保證slm1的刷新率為slm2刷新率的2倍。激光通過(guò)衍射光學(xué)元件的調(diào)制后，變成多束具有隨機(jī)相位分布的細(xì)光束，其作為再現(xiàn)光相干性降低。對(duì)于任意一幅子全息圖，可以生成2個(gè)具有不同斑點(diǎn)噪聲的子再現(xiàn)像，根據(jù)斑點(diǎn)噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，2個(gè)子再現(xiàn)像在強(qiáng)度上相加，生成的最終子再現(xiàn)像斑點(diǎn)噪聲被抑制，4個(gè)最終子再現(xiàn)像通過(guò)時(shí)間復(fù)用產(chǎn)生再現(xiàn)像，在此過(guò)程中，相鄰像點(diǎn)在空間上被分離，因此艾利斑的重疊面積被減少，從而進(jìn)一步抑制再現(xiàn)像中的斑點(diǎn)噪聲。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。