掩膜扩展全息显示视角法的成像优化与高效计算

作     者：康佳琛 郝邵文 

作者机构：桂林电子科技大学电子工程与自动化学院 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主　　题：全息显示视角扩展 三维全息图加速 GS算法 带限角谱衍射 GPU并行 

摘      要：本文针对随机相位掩膜扩展全息显示视角法存在的重建图像质量差和三维全息图计算时效性不足的问题提出了改进方法。包括两方面内容：1)引入带限角谱衍射计算到Gerchberg-Saxton(GS)相位迭代过程，提高全息图前附加随机相位掩膜扩大视角后的相位全息图重建质量，结合时间平均法重建有效抑制全息图重建结果中的散斑噪声。2)对GS相位迭代过程进行优化，设计查找表与多CUDA流并行算法结合，显著提高全息图生成效率。数值仿真实验结果显示，带限角谱衍射引入GS算法结合时间平均法后，相比较于传统角谱衍射GS算法结合时间平均法具有更高的成像质量。与仅采用传统GS优化相比，本文方法重建结果散斑对比度由0.41降低至0.2065、PSNR由10.6808提升至18.0546,SSIM由0.2778提升至0.7338。同时，采用本文设计的分层法全息图加速方案后，单幅三维物体全息图计算时间从1410.53秒降低至16.47秒，充分证明了本文方法的可行性。