本公開涉及全息圖像技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于生成計算全息圖的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全息顯示技術(shù)分為傳統(tǒng)的光學全息和運用數(shù)字計算機去模擬、運算、處理各種光學過程的計算全息。傳統(tǒng)的光學全息是利用光的干涉原理，通過引入一個與物光波相干的參考光波與物光波干涉，將物光波中的相位和振幅信息以干涉條紋的形式記錄在某種介質(zhì)上，然后，利用光波衍射原理，再現(xiàn)原始物光波后形成原物體的3D圖像。然而，光學全息術(shù)需要非常穩(wěn)定的光學系統(tǒng)(例如，無振動，無噪聲等)以及具有高度相干性和高強度的光源，從而大大限制了其應(yīng)用范圍。為此，人們開始研究用計算機模擬運算的計算全息術(shù)。

計算全息圖的制作和再現(xiàn)過程主要分為以下五個步驟：第一、抽樣，得到物體或波面在離散樣點上的值；第二、計算，計算物光波在全息平面上的光場分布；第三、編碼，把全息平面上光波的復振幅分布編碼成為全息圖的透過率變化；第四、成圖，在計算機控制下，將全息圖的透過率變化繪制成圖，如果繪圖設(shè)備分辨率不夠，則繪制一個較大的圖，再縮版得到使用的全息圖；第五、再現(xiàn)，這一步與光學全息圖的再現(xiàn)相同。計算全息和光學全息相比具有噪聲低、可重復性好以及可以獲得虛擬物體的全息圖等顯著特點。

在觀察真實物體時，觀察到的一般是物體表面的反射光，大部分表面材質(zhì)對光線的反射具有明顯的各向異性。這樣，在實際觀察時，在不同的觀察視角，表面各點的亮度將呈現(xiàn)與材質(zhì)對應(yīng)的變化。然而，在目前的計算全息術(shù)中，實體物體或虛擬物體的三維模型被抽樣為離散化的多個體素，僅有表面的亮度信息會被保留下來，模型表面的紋理細節(jié)信息被丟棄。即，體素僅是一個具有一定亮度的點。這樣，在計算全息圖的生成過程中，物體的各個體素的發(fā)光強度的各向異性并沒有體現(xiàn)出來。因此，當從不同的角度觀察再現(xiàn)的全息像時，各個體素的亮度幾乎沒有變化，與實際觀察的物體具有明顯的差異。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題的至少一個方面，本公開提供一種用于生成計算全息圖的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)在生成計算全息圖的過程中考慮了物體的體素在不同方向觀察時亮度的各向異性，從而使得計算全息再現(xiàn)像更加接近真實物體。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種用于在生成計算全息圖的過程中計算光場分布的方法，包括：

對待生成全息圖的對象進行三維建模，以獲得該對象的三維模型；

確定該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性；和

基于各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布。

根據(jù)一些實施例，基于建立的三維模型，通過雙向反射分布函數(shù)(BRDF)計算該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，通過數(shù)學模型計算該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，當所述對象為實體三維模型時，通過實際測量的方式確定該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)從該體素輻射出的光波的復振幅的幅度和該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角計算出。

根據(jù)一些實施例，各個體素的物光波在全息平面上的光場分布由各個體素的物光波在全息平面上的復振幅表示，

并且，基于各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布的步驟包括：

計算各個體素的物光波在全息平面上的復振幅加權(quán)相應(yīng)的體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性的結(jié)果。

根據(jù)一些實施例，一個體素的物光波在全息平面上的光場分布根據(jù)如下公式計算：

其中，U(AP)表示體素A的物光波在全息平面內(nèi)的點P處的復振幅，θ表示該體素A在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素A在方位角θ處的發(fā)光特性，a表示該體素A的物光波的初始振幅，r為該體素A至點P的距離，k為波矢量。

根據(jù)一些實施例，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度，BRDF(0)和BRDF(θ+α)分別表示根據(jù)BRDF函數(shù)計算出的沿0°和(θ+α)°反射方向的值。

根據(jù)一些實施例，當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度。

根據(jù)一些實施例，當所述對象為實體三維模型時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性通過實際測量的方式根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，θ₀、θ₁、……θ_n-1、θ_n分別表示各次實際測量時對應(yīng)的方位角，l₁、l₂、……l_n分別表示各次實際測量時獲得的發(fā)光特性值。

根據(jù)本公開的另一方面，提供一種用于生成計算全息圖的方法，包括：

計算步驟：根據(jù)上述實施例任個所述的方法計算三維模型的各個體素的物光波在由空間光調(diào)制器的多個像素形成的全息平面上的光場分布；

編碼步驟：將計算出的所述全息平面上的光場分布編碼成全息圖的透過率變化；和

成圖步驟：在計算機控制下，將全息圖的透過率變化繪制成全息圖。

根據(jù)本公開的又一方面，還提供一種用于生成計算全息圖的系統(tǒng)，包括：

建模模塊，該建模模塊被構(gòu)造為對待生成全息圖的對象進行三維建模，以獲得該對象的三維模型；

發(fā)光特性確定模塊，該發(fā)光特性確定模塊被構(gòu)造為確定該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性；和

光場分布計算模塊，該光場分布計算模塊被構(gòu)造為基于各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：基于建立的三維模型，通過雙向反射分布函數(shù)(BRDF)計算該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，通過數(shù)學模型計算該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：當所述對象為實體三維模型時，通過實際測量的方式確定該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：根據(jù)從一個體素輻射出的光波的復振幅的幅度和該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角計算出該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

根據(jù)一些實施例，該光場分布計算模塊具體被構(gòu)造為：計算各個體素的物光波在全息平面上的復振幅加權(quán)相應(yīng)的體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，以獲得各個體素的物光波在全息平面上的光場分布。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度。

根據(jù)一些實施例，該發(fā)光特性確定模塊具體被構(gòu)造為：當所述對象為實體三維模型時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性通過實際測量的方式根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，θ₀、θ₁、……θ_n-1、θ_n分別表示各次實際測量時對應(yīng)的方位角，l₁、l₂、……l_n分別表示各次實際測量時獲得的發(fā)光特性值。

根據(jù)一些實施例，所述系統(tǒng)還包括：編碼模塊，該編碼模塊被構(gòu)造為將計算出的所述全息平面上的光場分布編碼成全息圖的透過率變化；和成圖模塊，該成圖模塊被構(gòu)造為將全息圖的透過率變化繪制成全息圖。

根據(jù)本公開的再一方面，還提供一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲器，其中，該存儲器存儲有指令，當所述指令被執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行根據(jù)上述實施例中任一個所述的方法。

在根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法和系統(tǒng)中，考慮體素在不同角度的發(fā)光特性，具體地，在全息復振幅計算中加權(quán)發(fā)光特性，使得計算全息圖中的體素能夠真實反映實際物體表面的發(fā)光特性，使得在不同的觀察視角計算全息圖中的對象的表面上各點的亮度將呈現(xiàn)與材質(zhì)對應(yīng)的變化，從而使得計算全息再現(xiàn)像更加接近真實物體。

附圖說明

通過下文中參照附圖對本公開所作的描述，本公開的其它目的和優(yōu)點將顯而易見，并可幫助對本公開有全面的理解。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在生成計算全息圖的過程中計算光場分布的方法的流程圖；

圖2是示出多視點下的體素多向輻射的示意圖；

圖3是示出物體表面上的入射光和反射光的示意圖；

圖4是根據(jù)雙向反射分布函數(shù)計算發(fā)光特性的示意圖；

圖5是根據(jù)朗伯輻射體原理計算發(fā)光特性的示意圖；

圖6是示出基于體素發(fā)光特性計算光場分布的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于生成計算全息圖的方法的流程圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于生成計算全息圖的系統(tǒng)的框圖；和

圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于生成計算全息圖的電子設(shè)備的框圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本公開的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本公開實施方式的說明旨在對本公開的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當理解為對本公開的一種限制。

另外，在下面的詳細描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細節(jié)以提供對本披露實施例的全面理解。然而明顯地，一個或多個實施例在沒有這些具體細節(jié)的情況下也可以被實施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡化附圖。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在生成計算全息圖的過程中，數(shù)字三維模型的表面被分割或抽樣為一系列面元，然后每一個面元會被抽象為一個體素。在生成計算全息圖的過程中，首先需要計算各個體素在全息平面上的光場分布。本文中的“光場分布”表示某一時刻光波在空間的分布，具體地，可以表示某一時刻物體的體素的光波在全息平面上的分布。在一個示例中，體素在全息平面上的光場分布可以由到達全息平面上的光波的復振幅表示。根據(jù)本發(fā)明的一個示例，每個體素根據(jù)與全息平面的相對位置、表面亮度與照明波長會生成一個基元全息復振幅函數(shù)。所有體素生成的基元全息復振幅函數(shù)的疊加將構(gòu)成三維模型的完整的全息復振幅函數(shù)。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于在生成計算全息圖的過程中計算光場分布的方法的流程圖。

在步驟S10中，對待生成全息圖的對象進行三維建模，以獲得該對象的三維模型。具體地，當待生成全息圖的對象為實體三維物體時，采用已知的三維建模方法(例如，三維掃描)對該實體三維物體進行建模，從而獲得其數(shù)字三維模型。當待生成全息圖的對象為虛擬三維物體(即，數(shù)字三維物體)時，那么根據(jù)計算機圖形學理論，該虛擬三維物體本身通常存在對應(yīng)的數(shù)字三維模型。

在步驟S20中，確定該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。具體地，在步驟S10中建立的數(shù)字三維模型的表面被分割為一系列面元，該每一個面元被抽樣為一個體素，然后確定該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。在一個示例中，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性可以根據(jù)從該體素輻射出的光波的復振幅的幅度和該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角計算出。具體的確定發(fā)光特性的方法將在下文中更詳細地說明。

在步驟S30中，基于各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布。具體地，基于步驟S20中計算的每一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，計算每一個體素的物光波在全息平面上的光場分布，每一個體素的物光波在全息平面上的光場分布組合形成所述對象在全息平面上的整體光場分布。

下面，具體描述根據(jù)本發(fā)明實施例的確定一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖2所示，基于建立的三維模型，通過雙向反射分布函數(shù)(Bidirectional Reflectance Distribution Function，簡稱為BRDF)計算該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

人們觀察一個表面的過程，實際上是周圍環(huán)境的光照射到表面上，然后該表面將一部分光反射到人眼中。雙向反射分布函數(shù)BRDF用于描述表面入射光和反射光的關(guān)系。具體地，雙向反射分布函數(shù)BRDF用來定義給定入射方向上的輻射照度(irradiance)如何影響給定出射方向上的輻射率(radiance)。一般地說，它描述了入射光線經(jīng)過某個表面反射后如何在各個出射方向上分布——這可以是從理想鏡面反射到漫反射、各向同性(isotropic)或者各向異性(anisotropic)的各種反射。

例如，如圖3所示，L表示入射光方向，v表示反射光反向(對應(yīng)觀察方向)，n表示表面的法線方向。對于一個方向的入射光，表面會將光反射到表面上半球的各個方向，不同方向反射的比例是不同的，我們用BRDF來表示指定方向的反射光和入射光的比例關(guān)系，BRDF可以定義為：

其中，f表示BRDF函數(shù)，l表示入射光方向，v表示觀察方向；L_o(v)表示表面反射到v方向的反射光的輻射率，dL_o(v)表示表面反射到v方向的反射光的微分輻射率；dE(l)表示表面上來自入射光方向l的微分輻照度，其中，表面接收到的輻照度為E，其來自上半球所有方向的入射光線的貢獻，而微分輻照度dE(l)特指來自于方向l的入射光。

目前，建立起來的BRDF模型多達百種，它們大體上可以被分為經(jīng)驗統(tǒng)計模型、物理模型和半經(jīng)驗?zāi)Ｐ?類。其中，物理模型又主要有輻射傳輸模型、幾何光學模型、混合模型和計算機模擬模型4類。常用的物理模型包括Lambert、Phong、Cook-Torrance、Ward、Oren-Nayar等模型。

根據(jù)上述BRDF理論，結(jié)合圖4所示，在圖4中，A表示體素，AZ表示水平方向，一個體素A在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角θ處的發(fā)光特性可以根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度，BRDF(0)和BRDF(θ+α)分別表示根據(jù)BRDF函數(shù)計算出的沿0°和(θ+α)°反射方向(即，圖4中的光源方向和觀察方向)的值。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，如圖5所示，當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，可以通過數(shù)學模型計算該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。對于某種材料的表面輻射的物理機理，一般可以定性描述為：物體表面受光照射后，物體的一些原子或分子從“激發(fā)態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗湍軕B(tài)”，然后能量就以電磁波輻射的形式發(fā)射出來。目前，一些材料的表面輻射的物理機理是已知的，例如，朗伯輻射體，其輻射強度可以采用公式化的數(shù)學模型計算出。這樣，當所述對象由這些表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，例如，當所述對象是朗伯輻射體時，輻射強度隨觀察方向與面源法線之間的夾角θ的變化遵守余弦規(guī)律，那么，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性可以根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，當所述對象為實體三維模型時，可以通過實際測量的方式確定該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。具體地，當所述對象為實體三維模型時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性通過實際測量的方式根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，θ₀、θ₁、……θ_n-1、θ_n分別表示各次實際測量時對應(yīng)的方位角，l₁、l₂、……l_n分別表示各次實際測量時獲得的發(fā)光特性值。應(yīng)理解的是，由θ₀、θ₁、……θ_n-1、θ_n構(gòu)成的方位角區(qū)間對應(yīng)觀察的視角范圍。

上面詳細描述了計算體素在方位角θ處的發(fā)光特性L(θ)的方法，可以基于各個體素在方位角θ處的發(fā)光特性，計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布，從而使得在不同的觀察方位角對象的表面上的各點的亮度呈現(xiàn)與材質(zhì)對應(yīng)的變化。

根據(jù)一個示例，各個體素的物光波在全息平面上的光場分布由各個體素的物光波在全息平面上的復振幅表示。并且，在步驟S30中，基于各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布的步驟包括：計算各個體素的物光波在全息平面上的復振幅加權(quán)相應(yīng)的體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性的結(jié)果。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，數(shù)學意義上的“權(quán)”通常表示“系數(shù)”，“加權(quán)”一般意指乘以系數(shù)。

具體地，如圖6所示，由A點發(fā)出的光線向全息平面的位置P進行光線反向追跡，得到光波的復振幅分布。在圖6所示的示例中，體素A的物光波在全息平面上的光場分布可以根據(jù)如下公式計算：

其中，U(AP)表示體素A的物光波在全息平面內(nèi)的點P處的復振幅，θ表示該體素A在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素A在方位角θ處的發(fā)光特性，a表示該體素A的物光波的初始振幅，r為該體素A至點P的距離，k為波矢量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，如圖7所示，還提供一種用于生成計算全息圖的方法，該方法可以包括以下步驟：

步驟S710：根據(jù)上述的方法計算三維模型的各個體素的物光波在由全息平面上的光場分布；

步驟S720：將計算出的所述全息平面上的光場分布編碼成全息圖的透過率變化；和

步驟S730：在計算機控制下，將全息圖的透過率變化繪制成全息圖。

在一個示例中，全息平面可以由空間光調(diào)制器形成，即，計算全息圖生成在空間光調(diào)制器中?？臻g光調(diào)制器是基于液晶分子電致雙折射效應(yīng)而制作的空間光調(diào)制器，其受控單元為獨立的像素單元，像素單元在空間上排列成一維或二維陣列。每個單元可獨立接收光信號或電信號等控制信號，可對輸入光波進行像素級的調(diào)制，靈活改變光波的波前。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，如圖8所示，還提供一種用于生成計算全息圖的系統(tǒng)800，包括：

建模模塊810，該建模模塊被構(gòu)造為對待生成全息圖的對象進行三維建模，以獲得該對象的三維模型；

發(fā)光特性確定模塊820，該發(fā)光特性確定模塊被構(gòu)造為確定該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性；和

光場分布計算模塊830，該光場分布計算模塊被構(gòu)造為基于各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，計算各個體素的物光波在全息平面上的光場分布。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，發(fā)光特性確定模塊820具體被構(gòu)造為：基于建立的三維模型，通過雙向反射分布函數(shù)(BRDF)計算該三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性；或者，當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，通過數(shù)學模型計算該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性；或者，當所述對象為實體三維模型時，通過實際測量的方式確定該對象的三維模型的各個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

在一個實施例中，發(fā)光特性確定模塊820具體被構(gòu)造為：根據(jù)從一個體素輻射出的光波的復振幅的幅度和該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角計算出該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性。

在一個實施例中，光場分布計算模塊830具體被構(gòu)造為：計算各個體素的物光波在全息平面上的復振幅加權(quán)相應(yīng)的體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性，以獲得各個體素的物光波在全息平面上的光場分布。

在一個實施例中，發(fā)光特性確定模塊820具體被構(gòu)造為：一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度，BRDF(0)和BRDF(θ+α)分別表示根據(jù)BRDF函數(shù)計算出的沿0°和(θ+α)°反射方向(即，圖4中的光源方向和觀察方向)的值。

在一個實施例中，發(fā)光特性確定模塊820具體被構(gòu)造為：當所述對象由表面輻射的物理機理已知的材料構(gòu)成時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，α表示光源在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，L₀表示光源方向的輻射強度。

在一個實施例中，發(fā)光特性確定模塊820具體被構(gòu)造為：當所述對象為實體三維模型時，一個體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的各個方位角處的發(fā)光特性通過實際測量的方式根據(jù)如下公式計算：

其中，θ表示該體素在待形成的全息圖的視角范圍內(nèi)的方位角，L(θ)表示該體素在方位角θ處的發(fā)光特性，θ₀、θ₁、……θ_n-1、θ_n分別表示各次實際測量時對應(yīng)的方位角，l₁、l₂、……l_n分別表示各次實際測量時獲得的發(fā)光特性值。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，如圖8所示，上述系統(tǒng)800還可以包括：編碼模塊840，該編碼模塊被構(gòu)造為將計算出的所述全息平面上的光場分布編碼成全息圖的透過率變化；和成圖模塊850，該成圖模塊被構(gòu)造為將全息圖的透過率變化繪制成全息圖。在一個示例中，該編碼模塊840和成圖模塊850可以由空間光調(diào)制器形成。

圖9是示出了根據(jù)本公開實施例的圖8所示系統(tǒng)(或設(shè)備)800的示例硬件布置900的框圖。硬件布置900包括處理器906(例如，微處理器(μP)、數(shù)字信號處理器(DSP)等)。處理器906可以是用于執(zhí)行本文描述的方法的不同步驟的單一處理單元或者是多個處理單元。布置900還可以包括用于從其他實體接收信號的輸入單元902、以及用于向其他實體提供信號的輸出單元904。輸入單元902和輸出單元904可以被布置為單一實體或者是分離的實體。

此外，布置900可以包括具有非易失性或易失性存儲器形式的至少一個可讀存儲介質(zhì)908，例如是電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存、和/或硬盤驅(qū)動器。可讀存儲介質(zhì)908包括計算機程序910，該計算機程序910包括代碼/計算機可讀指令，其在由布置900中的處理器906執(zhí)行時使得硬件布置900和/或包括硬件布置900在內(nèi)的設(shè)備800可以執(zhí)行上文描述的方法及其任何變形。

盡管上面結(jié)合圖9所公開的實施例中的代碼手段被實現(xiàn)為計算機程序模塊，其在處理器906中執(zhí)行時使得硬件布置900執(zhí)行上文描述的方法，然而在備選實施例中，該代碼手段中的至少一項可以至少被部分地實現(xiàn)為硬件電路。

處理器可以是單個CPU(中央處理單元)，但也可以包括兩個或更多個處理單元。例如，處理器可以包括通用微處理器、指令集處理器和/或相關(guān)芯片組和/或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?例如，專用集成電路(ASIC))。處理器還可以包括用于緩存用途的板載存儲器。計算機程序可以由連接到處理器的計算機程序產(chǎn)品來承載。計算機程序產(chǎn)品可以包括其上存儲有計算機程序的計算機可讀介質(zhì)。例如，計算機程序產(chǎn)品可以是閃存、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、EEPROM，且上述計算機程序模塊在備選實施例中可以用UE內(nèi)的存儲器的形式被分布到不同計算機程序產(chǎn)品中。

需要說明的是，在上文的描述中以及附圖中，為了描述以及表示方便，所有角度α、θ均采用了平面角度，但是，在實際應(yīng)用中角度α、θ及二者的和和/或差均可以是三維空間中的立體角度。

雖然結(jié)合附圖對本公開進行了說明，但是附圖中公開的實施例旨在對本公開的實施方式進行示例性說明，而不能理解為對本公開的一種限制。

雖然本公開的總體發(fā)明構(gòu)思的一些實施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本公開的總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。