產(chǎn)生全視差的數(shù)字全息圖的制作方法
【專利摘要】所給出的是用于有效產(chǎn)生3D真實(shí)或合成目標(biāo)場(chǎng)景的全視差3D全息圖像的技術(shù)。全息圖生成器組件（HGC）可以接收真實(shí)目標(biāo)場(chǎng)景或產(chǎn)生合成目標(biāo)場(chǎng)景。所述HGC可以依照規(guī)定的下采樣因數(shù)來(lái)下采樣所述場(chǎng)景，并且可以從下采樣場(chǎng)景中產(chǎn)生可以鄰近該場(chǎng)景放置的中間目標(biāo)波前記錄平面（WRP）。HGC可以對(duì)WRP進(jìn)行擴(kuò)展和插值，以便產(chǎn)生全息圖像。所述HGC可以將場(chǎng)景分解成多相圖像組件（PIC），為圖像組件產(chǎn)生WRP，求取PIC的WRP的總和，以及通過(guò)擴(kuò)展和插值所述WRP來(lái)產(chǎn)生場(chǎng)景的全息圖像。此外，HGC可以使用查找表來(lái)存儲(chǔ)和使用圖像中的每一個(gè)區(qū)域的波前圖案，以便于在生成全息圖像的過(guò)程中減少計(jì)算操作。
【專利說(shuō)明】產(chǎn)生全視差的數(shù)字全息圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本主題公開主要涉及全息圖，尤其涉及的是產(chǎn)生全視差的數(shù)字全息圖。
【背景技術(shù)】
[0002]從1970年星球大戰(zhàn)電影中萊婭公主的全息消息出現(xiàn)時(shí)起，研究者們探索了產(chǎn)生真實(shí)世界原型的可行性。近年來(lái)，電視劇“識(shí)骨尋蹤”中的“三維(3D)法醫(yī)室“也在社區(qū)中激發(fā)了類似的激動(dòng)人心的感覺(jué)。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)的進(jìn)步，數(shù)字全息技術(shù)業(yè)已成為一個(gè)關(guān)注領(lǐng)域并得到一定普及。源于數(shù)字全息技術(shù)的研究能夠用數(shù)值手段產(chǎn)生并用硅基液晶(LCOS)顯示器之類的全息設(shè)備顯示全息圖。以這種方式產(chǎn)生的全息圖可以采用能用數(shù)字技術(shù)記錄、傳送和處理的數(shù)值數(shù)據(jù)的形式。另外，大容量數(shù)字存儲(chǔ)及寬帶通信技術(shù)的可用性還導(dǎo)致了實(shí)時(shí)視頻全息技術(shù)的出現(xiàn)，從而揭示了三維(3D)電視系統(tǒng)的潛在未來(lái)。
[0004]當(dāng)前，數(shù)字全息技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)達(dá)到一定的成熟程度。然而，為了產(chǎn)生目標(biāo)場(chǎng)景，常規(guī)的數(shù)字全息技術(shù)有可能要包含相對(duì)較大的計(jì)算量，由此可能會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生極大瓶頸(例如某種程度的限制或障礙)。雖然當(dāng)前提出了一些分析方法來(lái)嘗試克服這個(gè)問(wèn)題，但對(duì)此類常規(guī)技術(shù)而言，在目標(biāo)場(chǎng)景包含數(shù)量較多的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，計(jì)算時(shí)間的縮短并不顯著。
[0005]以上描述只是為了提供產(chǎn)生數(shù)字全息圖的處理的背景概述，而不是窮盡所有情形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在下文中簡(jiǎn)要概述了本公開主題的不同方面，以便能對(duì)這里描述的某些方面有個(gè)基本理解。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并沒(méi)有廣泛地概述所公開的主題。其目的既不是明確所公開的主題的關(guān)鍵或重要元素，也不是描繪這些方面的范圍。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分的目的僅僅是為了以一種簡(jiǎn)化的形式來(lái)呈現(xiàn)所公開的主題的一些概念，以作為稍后給出的更詳細(xì)的描述的前序。
[0007]這里公開的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和技術(shù)涉及的是產(chǎn)生三維全息圖的處理。這里公開的一種系統(tǒng)包括:存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件的至少一個(gè)存儲(chǔ)器，以及促成保存在所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件運(yùn)行的至少一個(gè)處理器。所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件包括一個(gè)從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間的目標(biāo)波前記錄平面的全息圖生成器組件，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)。所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件還包括全息圖增強(qiáng)器組件，所述組件借助于使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)了與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
[0008]在這里還公開了一種方法，該方法包括:由包含至少一個(gè)處理器的系統(tǒng)來(lái)從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間的目標(biāo)波前記錄平面，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于所述下采樣目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)。該方法還包括:由該系統(tǒng)來(lái)轉(zhuǎn)換所述中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)了與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
[0009]在這里還公開了一種非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包含了響應(yīng)于運(yùn)行而促使包含處理器的系統(tǒng)執(zhí)行操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。所述操作包括:從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間目標(biāo)波前記錄平面，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于所述下采樣目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)。該操作還包括使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)了與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
[0010]本公開主題還包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:用于從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間目標(biāo)波前記錄平面的裝置，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于所述下采樣目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)。該系統(tǒng)還包括:使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)了與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖的裝置。
[0011]以下描述和附圖詳細(xì)闡述了本公開主題的說(shuō)明性方面。然而，這些方面指示的是可以使用本公開主題的原理的少量不同方式，并且本公開主題旨在包含所有這些方面及其等價(jià)物。從以下結(jié)合附圖考慮的本公開主題的詳細(xì)描述中可以清楚了解本公開主題的其他優(yōu)點(diǎn)和不同特征。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1示出的是可以根據(jù)本公開主題的不同方面及實(shí)施例來(lái)有效產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)真實(shí)或合成3D目標(biāo)場(chǎng)景的真實(shí)或合成的全視差三維(3D)全息圖的例示系統(tǒng)的框圖；
[0013]圖2描述的是3D目標(biāo)場(chǎng)景的例示圖像的圖示；
[0014]圖3示出的是根據(jù)本公開主題的不同方面而從目標(biāo)點(diǎn)子集中產(chǎn)生的例示中間對(duì)象波前記錄平面(WRP)的圖示；
[0015]圖4示出的是可以根據(jù)本公開主題的不同方面和實(shí)施方式而被用于產(chǎn)生IWRP的例示的插值WRP (IffRP)生成處理的圖示；
[0016]圖5描述的是可以根據(jù)本公開主題的不同方面和實(shí)施方式來(lái)將3D圖像或場(chǎng)景分解成多個(gè)多相組件并且為每一個(gè)多相組件產(chǎn)生一個(gè)WRP或IWRP的例示多相IWRP(P-1WRP)的圖示；
[0017]圖6描述的是根據(jù)本公開不同方面的三維(3D)目標(biāo)空間、虛擬衍射平面(VDP)以及全息圖之間的例示空間關(guān)系的圖示；
[0018]圖7示出的是根據(jù)本公開的方面的一組采樣點(diǎn)的圖示；
[0019]圖8描述的是可以根據(jù)本公開主題的不同方面及實(shí)施方式來(lái)有效產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)真實(shí)或合成3D目標(biāo)場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)全視差的3D全息圖的例示全息圖生成器組件的框圖；
[0020]圖9示出的是可以根據(jù)本公開主題的實(shí)施例來(lái)使用智能處理促成真實(shí)或合成3D目標(biāo)場(chǎng)景的全視差3D全息圖的生成的系統(tǒng)的框圖；
[0021]圖10示出的是根據(jù)本公開主題的不同實(shí)施例和方面來(lái)有效產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)真實(shí)或合成3D目標(biāo)場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)3D全息圖的例示方法的流程圖；
[0022]圖11描述的是根據(jù)本公開主題的不同實(shí)施例和方面來(lái)有效產(chǎn)生真實(shí)或合成的3D目標(biāo)場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)3D全息圖的另一個(gè)例示方法的流程圖；
[0023]圖12描述的是根據(jù)本公開主題的不同實(shí)施例和方面而使用多相IWRP處理來(lái)有效產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)真實(shí)或合成的3D目標(biāo)場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)3D全息圖的例示方法的流程圖；
[0024]圖13是示出了適當(dāng)?shù)牟僮鳝h(huán)境的示意性框圖；
[0025]圖14是采樣計(jì)算環(huán)境的示意性框圖；
[0026]圖15是通過(guò)產(chǎn)生和使用全息圖來(lái)從二維媒體中再現(xiàn)3D場(chǎng)景的例示光學(xué)全息處理的圖示；
[0027]圖16給出的是供計(jì)算機(jī)產(chǎn)生合成的3D對(duì)象場(chǎng)景的3D計(jì)算機(jī)圖形模型全息圖的例示計(jì)算機(jī)生成全息圖處理的圖示；
[0028]圖17示出的是例示的全息處理的圖示，其中參考光束可可以在預(yù)期的入射角上施加于衍射平面，以便于產(chǎn)生全息圖；
[0029]圖18示出的是基于WRP來(lái)產(chǎn)生全息圖的例示處理的圖示；
[0030]圖19描述的是3D圖像的目標(biāo)點(diǎn)子集的例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本公開主題是參考附圖描述的，其中相同的參考數(shù)字始終被用于標(biāo)引相同部件。在以下描述中，出于說(shuō)明目的，眾多的具體細(xì)節(jié)將被闡述，以便于全面理解本公開主題的不同實(shí)施例。然而，有一點(diǎn)非常明顯，那就是本公開主題是可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他實(shí)例中，為了便于描述這里的不同實(shí)施例，眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備是用框圖形式顯示的。
[0032]隨著計(jì)算機(jī)的進(jìn)步，數(shù)字全息技術(shù)業(yè)已成為一個(gè)關(guān)注領(lǐng)域并得到一定普及。源于數(shù)字全息技術(shù)的研究能夠用數(shù)值手段產(chǎn)生并用硅基液晶(LCOS)顯示器之類的全息設(shè)備顯示全息圖。以這種方式產(chǎn)生的全息圖可以采用能用數(shù)字技術(shù)記錄、傳送和處理的數(shù)值數(shù)據(jù)的形式。另外，大容量數(shù)字存儲(chǔ)及寬帶通信技術(shù)的可用性還導(dǎo)致了實(shí)時(shí)視頻全息技術(shù)的出現(xiàn)，從而揭示了三維(3D)電視系統(tǒng)的潛在未來(lái)。
[0033]當(dāng)前，數(shù)字全息技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)達(dá)到一定的成熟程度。然而，為了產(chǎn)生目標(biāo)場(chǎng)景，常規(guī)的數(shù)字全息技術(shù)可能要包含相對(duì)較大的計(jì)算量，由此可能會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生極大瓶頸(例如某種程度的限制或障礙)。雖然當(dāng)前提出了一些分析方法來(lái)嘗試克服這個(gè)問(wèn)題，但對(duì)此類常規(guī)技術(shù)而言，當(dāng)目標(biāo)場(chǎng)景包含數(shù)量較多的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，計(jì)算時(shí)間的縮短并不顯著，和/或重建的3D圖像的質(zhì)量有可能會(huì)降級(jí)。
[0034]一種常規(guī)的技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算從每一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)顯現(xiàn)到全息圖平面的條紋圖案來(lái)產(chǎn)生3D對(duì)象場(chǎng)景的菲涅耳全息圖。雖然該技術(shù)可能具有某種有效性測(cè)量，但是其涉及的計(jì)算有可能極其繁重和/或繁重到不能接受。目前有一些研究業(yè)已嘗試克服這個(gè)缺陷，但是也很少或者沒(méi)有成功。
[0035]另一種常規(guī)技術(shù)可以在能被放置在非常接近于場(chǎng)景的虛擬波前記錄平面(WRP)上的很小的窗口中計(jì)算每一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的條紋圖案。隨后，通過(guò)使用圖形處理單元(GPU)，可以從具有菲涅耳衍射的WRP中產(chǎn)生全息圖。通過(guò)使用典型的PC和常規(guī)GPU，可以為包含數(shù)量相對(duì)適度的大約3X IO4個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的場(chǎng)景產(chǎn)生大小為2048x2048的全息圖。然而，隨著目標(biāo)點(diǎn)數(shù)量的增加，獲得WRP (以及全息圖)所要耗費(fèi)的時(shí)間量將會(huì)線性增長(zhǎng)，相應(yīng)地，用于獲得WRP (和全息圖)的計(jì)算資源量也會(huì)增長(zhǎng)。
[0036]為此目的，在這里給出了用于有效產(chǎn)生(例如快速地以數(shù)值方式產(chǎn)生)真實(shí)或合成的3D目標(biāo)場(chǎng)景的全視差三維(3D)全息圖(例如3D菲涅耳全息圖)的技術(shù)。全息圖生成器組件(HGC)可以接收(例如獲取)真實(shí)的3D目標(biāo)場(chǎng)景(例如捕獲到的場(chǎng)景)，或者可以產(chǎn)生或接收合成的3D目標(biāo)場(chǎng)景。所述HGC包括一個(gè)全息圖增強(qiáng)器組件(HEC)，所述組件可以產(chǎn)生全視差的數(shù)字3D全息圖(例如菲涅耳全息圖)，以便產(chǎn)生或重建可以呈現(xiàn)或重建原始的真實(shí)或合成3D目標(biāo)場(chǎng)景的全視差數(shù)字3D全息圖像(例如菲涅耳全息圖像)。
[0037]HEC可以用規(guī)定的下采樣因數(shù)來(lái)下采樣3D目標(biāo)場(chǎng)景。對(duì)于3D目標(biāo)圖像的下采樣處理可以減小3D目標(biāo)場(chǎng)景的復(fù)雜度。HEC可以至少部分基于規(guī)定的一個(gè)或多個(gè)全息圖生成判據(jù)來(lái)識(shí)別、確定、選擇和/或使用規(guī)定的下采樣因數(shù)。作為示例，規(guī)定的全息圖生成判據(jù)(例如用于識(shí)別、確定或選擇規(guī)定的下采樣因數(shù))有可能涉及3D目標(biāo)場(chǎng)景的原始圖像的分辨率，與3D目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的全息圖像的預(yù)期分辨率，將會(huì)或預(yù)計(jì)將會(huì)顯示全息圖像的一個(gè)或多個(gè)顯示設(shè)備的分辨率，可用于產(chǎn)生全息圖或是相關(guān)聯(lián)的全息圖像的計(jì)算資源，可用于產(chǎn)生全息圖或相關(guān)全息圖像的時(shí)間量等等。舉例來(lái)說(shuō)，所述HEC可以根據(jù)規(guī)定的一個(gè)或多個(gè)全息圖生成判據(jù)來(lái)識(shí)別、確定、選擇和/或使用規(guī)定的下采樣因數(shù)，以便在重建的全息3D圖像與計(jì)算效率之間獲取預(yù)期的平衡或折中。
[0038]經(jīng)過(guò)下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景可以包括多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)(例如陣列)，其中每一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)可以分別與一個(gè)相應(yīng)的窗口相關(guān)聯(lián)(例如處于其內(nèi)部或中心)。根據(jù)不同的實(shí)施方式，HEC可以產(chǎn)生下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景，其中與下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景的目標(biāo)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的所有、部分窗口(例如相鄰窗口)彼此可以部分重疊或者都不重疊。
[0039]HEC可以從下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生可以鄰近3D目標(biāo)場(chǎng)景放置的中間目標(biāo)波前記錄平面(WRP)。所述HEC可以從下采樣3D目標(biāo)場(chǎng)景的每一個(gè)采樣目標(biāo)點(diǎn)的累積貢獻(xiàn)中得到或確定所述WRP，其中每一個(gè)采樣目標(biāo)點(diǎn)都可以投射出一個(gè)條紋圖案窗口。HEC可以產(chǎn)生下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景，由此，與采樣目標(biāo)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的所有或部分的條紋圖案窗口(例如相鄰窗口)彼此可以部分重疊或者都不重疊。
[0040]HEC可以擴(kuò)展和/或插值WRP，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)或重建原始的3D目標(biāo)場(chǎng)景的全視差3D全息圖(例如菲涅耳全息圖)和/或相應(yīng)的全視差全息3D圖像(例如菲涅耳全息圖像)。所述HEC可以使用一個(gè)或多個(gè)查找表來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)圖像區(qū)域的波前圖案，并且可以使用一個(gè)或多個(gè)查找表中的波前圖案來(lái)幫助減少在獲取用于產(chǎn)生全息圖和/或產(chǎn)生或重建呈現(xiàn)或重塑原始3D目標(biāo)場(chǎng)景的全息3D圖像的過(guò)程中的計(jì)算操作。HEC使用的插值操作有助于補(bǔ)償下采樣3D目標(biāo)場(chǎng)景的稀疏度，并且可以由HEC使用相對(duì)較少的計(jì)算來(lái)執(zhí)行(例如由HEC采用近乎沒(méi)有計(jì)算的方式來(lái)實(shí)施)，這樣可以有效使用計(jì)算資源和時(shí)間(例如數(shù)量相對(duì)較少)。
[0041]在一些實(shí)施方式中，對(duì)于將要產(chǎn)生3D全息圖的3D目標(biāo)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，HEC可以產(chǎn)生所述3D目標(biāo)場(chǎng)景中的每一個(gè)3D圖像區(qū)域的波前圖案，和/或可以將每一個(gè)3D圖像區(qū)域的波前圖案保存在一個(gè)或多個(gè)查找表中(例如保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中)，以便減少在獲取WRP和/或產(chǎn)生全息圖或是相應(yīng)的全息圖像的過(guò)程中的計(jì)算操作。所述HEC可以從一個(gè)或多個(gè)查找表中檢索每一個(gè)3D圖像區(qū)域(例如方形區(qū)域)的波前圖案(例如預(yù)先存儲(chǔ)的波前圖案)，并且可以使用這些波前圖案來(lái)促成以有效的方式產(chǎn)生3D圖像的WRP的處理(例如以最小的計(jì)算量或是在沒(méi)有計(jì)算量的情況下使用存儲(chǔ)的波前圖案來(lái)產(chǎn)生WRP)。
[0042]對(duì)于3D目標(biāo)場(chǎng)景實(shí)施的下采樣處理有可能導(dǎo)致所述場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)3D圖像變得稀疏，而這會(huì)使得相應(yīng)的重建3D全息圖像降級(jí)。如果在3D圖像的采樣?xùn)鸥裰写嬖诖罅靠瞻卓臻g，那么可能會(huì)導(dǎo)致較差的信噪比(SNR)。本公開主題可以通過(guò)使用插值波前記錄平面(IffRP)來(lái)克服這些和其他潛在缺陷。
[0043]在某些實(shí)施方式中，HEC可以通過(guò)用方形圖像塊替換場(chǎng)景的下采樣3D圖像中的每一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)來(lái)使用IWRP，并且HEC可以記錄WRP上的方形圖像塊的波前圖案。所述HEC可以預(yù)先計(jì)算下采樣3D圖像的每一個(gè)方形區(qū)域的波前圖案，并且將其保存在一個(gè)或多個(gè)查找表中，所述查找表則可以保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。由于HEC可以在產(chǎn)生與原始3D圖像相對(duì)應(yīng)的3D全息圖的時(shí)候使用已存儲(chǔ)的波前圖案來(lái)獲取WRP，而不用對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，因此，這樣做有助于減少在獲取WRP的過(guò)程中的計(jì)算操作的數(shù)量。作為產(chǎn)生與原始3D圖像相對(duì)應(yīng)的3D全息圖的處理的一部分，HEC可以從一個(gè)或多個(gè)查找表中檢索或獲取3D圖像的每一個(gè)方形區(qū)域的已存儲(chǔ)波前圖案，并且可以使用這些波前圖案來(lái)獲取WRP，以便以有效的方式(例如以最少的計(jì)算或是未計(jì)算的情況下使用已存儲(chǔ)的波前圖案來(lái)獲取WRP)產(chǎn)生3D全息圖(例如全視差的3D菲涅耳全息圖)。
[0044]在一些實(shí)施方式中，HEC可以將3D目標(biāo)場(chǎng)景(例如下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景)分解或分離成3D目標(biāo)場(chǎng)景的多個(gè)多相圖像組件。所述HEC可以為每一個(gè)多相圖像組件產(chǎn)生相應(yīng)的WRP或IWRP。為每一個(gè)多相圖像組件產(chǎn)生相應(yīng)的WRP或IWRP的處理可以是地計(jì)算量或近乎無(wú)計(jì)算量的處理。HEC可以求取多相圖像組件的WRP或IWRP的總和。在某些實(shí)施方式中，HEC可以使用GPU或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來(lái)幫助求取使用了紋理融合的多相圖像組件的WRP或IWRP的總和，并且該處理可以是一個(gè)復(fù)雜度相對(duì)較低的處理。在某些實(shí)施方式中，HEC可以使用分別對(duì)融合或相加的WRP進(jìn)行擴(kuò)展和/或插值，以便產(chǎn)生3D全息圖(例如全視差的3D菲涅耳全息圖)的擴(kuò)展器組件和/或插值器組件。所述3D全息圖可被用于(例如由HGC或別的組件)產(chǎn)生或重建可以呈現(xiàn)或重塑原始3D目標(biāo)場(chǎng)景的3D全息圖。舉例來(lái)說(shuō)，HEC可以使用在頻率空間中實(shí)施的2D插值來(lái)對(duì)融合或相加的WRP進(jìn)行插值，以便產(chǎn)生與相應(yīng)的多相圖像組件相關(guān)聯(lián)的融合或相加的IWRP，以便補(bǔ)償和/或減小(例如填充或填補(bǔ))與關(guān)聯(lián)于下采樣的3D目標(biāo)場(chǎng)景的相應(yīng)采樣目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的采樣之間的空白空間。
[0045]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，并且首先參考圖15-19。圖15示出的是通過(guò)產(chǎn)生和使用全息圖來(lái)從二維(2D)媒體(例如膠卷)中再現(xiàn)3D目標(biāo)場(chǎng)景的例示官學(xué)全息處理的圖示。作為光學(xué)全息處理1500的一部分，舉例來(lái)說(shuō)，如1502所述，3D目標(biāo)場(chǎng)景1504可以用激光器和/或捕獲設(shè)備來(lái)記錄或獲取，以便產(chǎn)生可能包含了 2D圖像(例如來(lái)自不同視角的3D目標(biāo)圖像的2D圖像)的全息圖1506。所述全息圖1506可被記錄在媒體(例如膠卷之類的2D媒體)上。作為光學(xué)全息處理1500的另一部分，如1508所述，激光器(例如參考光束)可被應(yīng)用于全息圖1506，以便產(chǎn)生或重建可以呈現(xiàn)或重塑原始3D目標(biāo)場(chǎng)景的3D全息圖像1510。
[0046]圖16描述的是供計(jì)算機(jī)產(chǎn)生合成3D目標(biāo)場(chǎng)景的3D計(jì)算機(jī)圖形模型的全息圖的例示計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)處理1600的圖示。所述CGH處理1600可以用于以數(shù)值方式來(lái)從3D計(jì)算機(jī)生成模型中產(chǎn)生全息圖，其中所述3D計(jì)算機(jī)生成模型合成的是現(xiàn)實(shí)世界中不存在的3D目標(biāo)場(chǎng)景。
[0047]作為CGH處理1600的一部分，在1602，3D目標(biāo)場(chǎng)景的計(jì)算機(jī)圖形模型可被生成(例如由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生)。所述3D目標(biāo)場(chǎng)景的計(jì)算機(jī)圖形模型可以從不同的角度描述3D目標(biāo)場(chǎng)景(例如包含360度的全景)。在1604，計(jì)算機(jī)(例如使用圖像生成器)可被用于產(chǎn)生與1606所示的3D目標(biāo)場(chǎng)景的計(jì)算機(jī)圖形模型相關(guān)聯(lián)的全息圖文件。所述全息圖文件可以是一個(gè)電子文件，其中該文件包含了用于所述場(chǎng)景的每一個(gè)3D圖像且與來(lái)自共同(例如在整合到一起的時(shí)候)構(gòu)成(例如重建)3D圖像的所述3D圖像的不同視角的預(yù)期數(shù)量的2D圖像相對(duì)應(yīng)或是關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0048]在1608，打印機(jī)(例如條紋打印機(jī))可被用于產(chǎn)生全息圖(例如菲涅耳全息圖)，其中如1610所示，所述全息圖可被記錄、打印或包含在預(yù)期媒體(例如膠卷之類的2D媒體)上。對(duì)于3D目標(biāo)圖像或場(chǎng)景(例如3D目標(biāo)場(chǎng)景的計(jì)算機(jī)圖形模型)來(lái)說(shuō)，CGH處理1600可以采用數(shù)值方式來(lái)產(chǎn)生菲涅耳全息圖，以此作為目標(biāo)(例如3D目標(biāo)圖像)和平面參考波的實(shí)部。3D菲涅耳全息圖像或嘗盡可以用菲涅耳全息圖以及參考光束(例如激光)來(lái)重建。
[0049]舉例來(lái)說(shuō)，平面目標(biāo)可以產(chǎn)生一個(gè)衍射圖案D (X，y)，所述衍射圖案可以在添加了
參考光束之后產(chǎn)生全息圖。在給出了一組3D目標(biāo)點(diǎn)
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件的存儲(chǔ)器；以及 至少一個(gè)促使運(yùn)行所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件的處理器，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件包括: 全息圖生成器組件，該組件從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間目標(biāo)波前記錄平面，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)；以及 全息圖增強(qiáng)器組件，該組件借助于使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生用以呈現(xiàn)與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件借助于使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生全視差的三維菲涅耳全息圖。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件依照規(guī)定的下采樣因數(shù)來(lái)下采樣三維目標(biāo)場(chǎng)景，以便產(chǎn)生下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景。
4.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件至少部分基于以下各項(xiàng)的至少一項(xiàng)來(lái)識(shí)別規(guī)定的下采樣因數(shù):三維目標(biāo)場(chǎng)景的分辨率，呈現(xiàn)三維目標(biāo)場(chǎng)景的全息圖像的分辨率，顯示器設(shè)備的分辨率，可用于產(chǎn)生三維全息圖的計(jì)算資源量，可用于產(chǎn)生三維全息圖的時(shí)間量。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件從關(guān)聯(lián)于下采樣三維目標(biāo)場(chǎng)景的相應(yīng)采樣目標(biāo)點(diǎn)的貢獻(xiàn)累積量中得到中間目標(biāo)波前記錄平面，其中所述相應(yīng)的采樣目標(biāo)點(diǎn)透射相應(yīng)的條紋圖案窗口。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中相應(yīng)條紋圖案窗口中的至少一個(gè)窗口與相應(yīng)條紋圖案窗口中的另一個(gè)窗口部分重疊，或者相應(yīng)條紋圖案窗口相對(duì)于彼此都不重疊。`
7.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件使用在頻率空間中實(shí)施的二維插值處理來(lái)對(duì)中間目標(biāo)波前記錄平面執(zhí)行插值，以便產(chǎn)生插值中間目標(biāo)波前記錄平面。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件將關(guān)聯(lián)于相應(yīng)采樣目標(biāo)點(diǎn)的相應(yīng)方形區(qū)域的相應(yīng)波前圖案保存在查找表中。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件從查找表中檢索相應(yīng)的波前圖案，以便幫助產(chǎn)生插值中間目標(biāo)波前記錄平面。
10.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件將下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景分解成多個(gè)多相圖像組件。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件為所述多個(gè)多相圖像組件中的各個(gè)多相圖像組件產(chǎn)生相應(yīng)的中間目標(biāo)波前記錄平面。
12.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件使用加法處理或融合處理中的至少一種來(lái)求取多個(gè)多相圖像組件的相應(yīng)的中間目標(biāo)波前記錄平面的總和，以便產(chǎn)生經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件使用圖形處理單元或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中的至少一個(gè)并通過(guò)使用紋理融合來(lái)求取多個(gè)多相圖像組件的相應(yīng)的中間目標(biāo)波前記錄平面的總和，以便產(chǎn)生經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面。
14.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中全息圖增強(qiáng)器組件通過(guò)擴(kuò)展經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面來(lái)產(chǎn)生三維全息圖，并且其中所述全息圖增強(qiáng)器組件使用在頻率空間中實(shí)施的二維插值處理來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面進(jìn)行插值，以便于擴(kuò)展經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面，從而產(chǎn)生三維全息圖。
15.—種方法,包括: 包含至少一個(gè)處理器的系統(tǒng)從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間的目標(biāo)波前記錄平面，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于所述下采樣目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)；以及 該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換所述中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)了與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
16.權(quán)利要求15的方法,還包括: 依照規(guī)定的下采樣因數(shù)來(lái)下采樣三維目標(biāo)場(chǎng)景，以便產(chǎn)生下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景。
17.權(quán)利要求15的方法，還包括: 使用插值處理來(lái)轉(zhuǎn)換中間目標(biāo)波前記錄平面，以便于產(chǎn)生呈現(xiàn)三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
18.權(quán)利要求17的方法，還包括: 從關(guān)聯(lián)于下采樣三維目標(biāo)場(chǎng)景的相應(yīng)采樣目標(biāo)點(diǎn)的貢獻(xiàn)累積量中得到中間目標(biāo)波前記錄平面，其中所述相應(yīng)的采樣目標(biāo)點(diǎn)透射相應(yīng)的條紋圖案窗口。
19.權(quán)利要求18的方法，還包括: 將相應(yīng)條紋圖案窗口中的至少一個(gè)窗口與相應(yīng)條紋圖案窗口中的另一個(gè)窗口部分重疊。
20.權(quán)利要求18的方法，還包括: 使用在頻率空間中實(shí)施的二維插值處理來(lái)對(duì)中間目標(biāo)波前記錄平面執(zhí)行插值，以便產(chǎn)生插值中間目標(biāo)波前記錄平面。
21.權(quán)利要求20的方法，還包括: 將關(guān)聯(lián)于相應(yīng)采樣目標(biāo)點(diǎn)的相應(yīng)方形區(qū)域的相應(yīng)波前圖案保存在查找表中。
22.權(quán)利要求21的方法，還包括: 從查找表中獲取相應(yīng)的波前圖案；以及 至少部分基于相應(yīng)的波前圖案來(lái)產(chǎn)生插值中間目標(biāo)波前記錄平面。
23.權(quán)利要求15的方法，還包括: 將下采樣的目標(biāo)場(chǎng)景分解成多相圖像組件子集；以及 為多相圖像子集中的各個(gè)多相圖像組件產(chǎn)生相應(yīng)的中間目標(biāo)波前記錄平面。
24.權(quán)利要求23的方法，還包括: 求取 多相圖像子集的相應(yīng)中間目標(biāo)波前記錄平面的總和，以便產(chǎn)生經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面； 使用在頻率空間中實(shí)施的二維插值處理來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面進(jìn)行插值，以便于擴(kuò)展經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面，從而產(chǎn)生三維全息圖；以及通過(guò)轉(zhuǎn)換經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面來(lái)產(chǎn)生三維全息圖。
25.權(quán)利要求24的方法，還包括: 使用紋理融合來(lái)求取多相圖像組件的中間目標(biāo)波前記錄平面的總和，以便產(chǎn)生經(jīng)過(guò)修改的中間目標(biāo)波前記錄平面。
26.一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包含了響應(yīng)于運(yùn)行而促使包含處理器的系統(tǒng)執(zhí)行操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述操作包括: 從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間目標(biāo)波前記錄平面，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于所述下采樣目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)；以及 使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖。
27.權(quán)利要求26的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括響應(yīng)于運(yùn)行而促使系統(tǒng)執(zhí)行操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述操作包括: 使用在頻率空間中實(shí)施的二維插值處理來(lái)對(duì)中間目標(biāo)波前記錄平面執(zhí)行插值，以便產(chǎn)生插值中間目標(biāo)波前記錄平面。
28.—種系統(tǒng),包括: 用于從下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景中產(chǎn)生中間目標(biāo)波前記錄平面的裝置，其中所述中間目標(biāo)波前記錄平面處于所述下采樣目標(biāo)場(chǎng)景的規(guī)定距離以內(nèi)；以及 使用插值處理來(lái)擴(kuò)展中間目標(biāo)波前記錄平面，以便產(chǎn)生呈現(xiàn)了與下采樣的三維目標(biāo)場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)的三維目標(biāo)場(chǎng)景的三維全息圖的裝置。
29.權(quán)利要求28的系統(tǒng)，包括: 使用在頻率空間中實(shí)施的二維插值處理來(lái)對(duì)中間目標(biāo)波前記錄平面執(zhí)行插值，以便產(chǎn)生插值中間目標(biāo)波前記錄平面的裝置。
【文檔編號(hào)】G06T19/00GK103632398SQ201310308885
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】曾偉明 申請(qǐng)人:香港城市大學(xué)