一种柱面计算全息高阶衍射像问题的解决方法

本发明涉及一种全息显示技术，特别是全息图的生成方法。

背景技术：

1、全息显示作为一种最理想的真三维显示技术，一直受到极大的关注。而柱面计算全息因其具有360度的观察域而成为近期的一个研究热点。但是，柱面计算全息高阶衍射像问题此前从未被研究和解决过。与平面计算全息，柱面计算全息中的高阶衍射图像问题更值得解决。主要原因有两个：其一是对于在水平方向具有360度观察区域的圆柱模型来说，高阶衍射像总是与重建图像重叠，导致质量下降。另一个原因是，4f系统通常用于消除平面计算全息中的高阶衍射像，但对于圆柱形模型来说，4f系统实现难度非常大。因此，如何解决柱面计算全息中高阶衍射像造成的重建质量下降问题是具有研究前景的。

技术实现思路

1、本发明针对柱面计算全息中高阶衍射像造成的重建质量下降问题，提供了一种柱面计算全息高阶衍射像问题的解决方法，其特征在于按如下方法进行：①初始化一个随机相位θ，作为全息图us＝exp(i*θ)；②将相位全息图us利用柱面高阶衍射模型进行重建，获得再现光场ud，柱面高阶衍射模型的重建过程可表示为其中un表示全息图的频谱，sinc(·)表示辛克函数，γ表示衍射阶数，和y分别是方位角和垂直方向的空域坐标，ky是垂直方上向的频域坐标，α和β分别是方位角和垂直方向上的填充因子，和δy分别是方位角和垂直方向上的采样间隔，rd和rs分别是目标面和全息图面的半径，表示第二类汉克函数，kr＝sqrt(2*π/λ-ky)，其中λ为波长；③将再现光场的振幅ampr与目标图像ampt代入损失函数中，进行计算，得到损失值l，表示为l＝loss(ampr,ampt)；④根据损失值，计算其关于全息图相位θ的梯度⑤沿损失值梯度下降的方向，以步长step进行搜索，进行的相位更新；⑥重复②-⑤操作，不断进行更新全息图相位，当满足设定的优化次数n或者达到预期的重建质量时，终止迭代，得到最终的全息图。

2、该发明方法有效地解决柱面计算全息中高阶衍射像造成的重建质量下降问题，具有极大的应用前景。

技术特征：

1.一种柱面计算全息高阶衍射像问题的解决方法，其特征在于按如下方法进行：①初始化一个随机相位θ，作为全息图us＝exp(i*θ)；②将相位全息图us利用柱面高阶衍射模型进行重建，获得再现光场ud，柱面高阶衍射模型的重建过程可表示为

2.根据权利要求1所述的一种柱面计算全息高阶衍射像问题的解决方法，其特征在于，步骤③所述的损失函数可以是均方误差、结构性相似度，也可以是其它损失函数。

技术总结本发明针对柱面计算全息中高阶衍射像造成的重建质量下降问题，提供了一种柱面计算全息高阶衍射像问题的解决方法。该方法基于柱面高阶衍射模型，使用梯度下降优化法同时对所有衍射阶进行优化，能够得到高质量的重建图像。该发明方法有效地解决柱面计算全息中高阶衍射像造成的重建质量下降问题，具有极大的应用前景。技术研发人员：王君,周杰受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13