三維顯示可以分為立體顯示(stereoscopic display,基于幾何光學(xué))叹谁、光場(chǎng)顯示(light-field display,基于幾何光學(xué))和全息顯示(基于波動(dòng)光學(xué))三種饲梭。由于立體顯示和光場(chǎng)顯示只能記錄和重建光的強(qiáng)度，在圖像的三維重建過程中造成相位丟失焰檩，因此三維圖像的質(zhì)量可能會(huì)下降憔涉。相比之下，由于全息顯示器可以將光的強(qiáng)度和相位都記錄為全息圖析苫，因此全息顯示可以準(zhǔn)確重建光的相位监氢，從而可以重建具有深度的高質(zhì)量三維圖像布蔗。電子全息術(shù)可以通過在空間光調(diào)制器上顯示全息圖來(lái)重建運(yùn)動(dòng)圖像。為了使用電子全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維顯示浪腐，科研人員已經(jīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)空間中的三維信息獲取纵揍、CGH計(jì)算和三維圖像重建進(jìn)行了大量研究。雖然已經(jīng)報(bào)道了使用真實(shí)三維對(duì)象的三維信息進(jìn)行三維圖像重建议街，但這些研究并未實(shí)時(shí)執(zhí)行從獲取三維信息到連續(xù)重建三維圖像的處理泽谨。為了實(shí)現(xiàn)利用電子全息技術(shù)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)重建，需要不斷地執(zhí)行從獲取三維信息到重建三維圖像的一系列過程特漩。
使用電子全息顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)重建深度真實(shí)場(chǎng)景的三維視頻
技術(shù)背景：
三維顯示可以分為立體顯示(stereoscopic dISPlay,基于幾何光學(xué))、光場(chǎng)顯示(light-field display,基于幾何光學(xué))和全息顯示(基于波動(dòng)光學(xué))三種涂身。由于立體顯示和光場(chǎng)顯示只能記錄和重建光的強(qiáng)度雄卷，在圖像的三維重建過程中造成相位丟失，因此三維圖像的質(zhì)量可能會(huì)下降蛤售。相比之下丁鹉，由于全息顯示器可以將光的強(qiáng)度和相位都記錄為全息圖，因此全息顯示可以準(zhǔn)確重建光的相位悴能，從而可以重建具有深度的高質(zhì)量三維圖像揣钦。電子全息術(shù)可以通過在空間光調(diào)制器上顯示全息圖來(lái)重建運(yùn)動(dòng)圖像。為了使用電子全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維顯示漠酿，科研人員已經(jīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)空間中的三維信息獲取冯凹、CGH計(jì)算和三維圖像重建進(jìn)行了大量研究。雖然已經(jīng)報(bào)道了使用真實(shí)三維對(duì)象的三維信息進(jìn)行三維圖像重建炒嘲，但這些研究并未實(shí)時(shí)執(zhí)行從獲取三維信息到連續(xù)重建三維圖像的處理宇姚。為了實(shí)現(xiàn)利用電子全息技術(shù)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)重建，需要不斷地執(zhí)行從獲取三維信息到重建三維圖像的一系列過程夫凸。
已有使用光場(chǎng)技術(shù)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)電子全息重建的報(bào)道空凸。光場(chǎng)相機(jī)可以獲取實(shí)際物體的三維信息作為光場(chǎng)。由于光場(chǎng)技術(shù)可以很容易地實(shí)現(xiàn)遮擋剔除寸痢，當(dāng)眼睛位置發(fā)生變化時(shí)，可以正確重建三維圖像的遮擋紊选。在使用光場(chǎng)技術(shù)時(shí)啼止，如果三維物體與微透鏡陣列之間的距離較長(zhǎng)，則獲取的三維物體的圖像質(zhì)量會(huì)明顯下降兵罢。盡管可以使用與光場(chǎng)相機(jī)的位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光線采樣平面來(lái)解決這個(gè)問題献烦，但是為了清晰地獲取三維對(duì)象的三維信息，需要在改變深度的同時(shí)多次采集圖像卖词。換言之巩那，使用光場(chǎng)技術(shù)無(wú)法一次清楚地獲取深度較深的三維對(duì)象的三維信息吏夯。由于有效獲取深度較深的三維信息需要花費(fèi)大量時(shí)間，因此很難捕捉到人的運(yùn)動(dòng)等動(dòng)態(tài)場(chǎng)景即横。這是實(shí)現(xiàn)基于電子全息的下一代三維電視系統(tǒng)面臨的嚴(yán)峻問題。
技術(shù)要點(diǎn)：
基于此东囚，日本千葉大學(xué)的Hidenari Yanagihara和Tomoyoshi Ito等人提出一種不采用光場(chǎng)技術(shù)的實(shí)時(shí)電子全息系統(tǒng)跺嗽，成功重建了一個(gè)人在現(xiàn)實(shí)世界空間中移動(dòng)的三維實(shí)時(shí)視頻(單色為14fps，全彩為5fps)页藻。
(1) 使用RGB-D相機(jī)獲取真實(shí)空間中三維對(duì)象的三維信息作為具有顏色和位置信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)(一次拍攝就可獲取深度三維對(duì)象的三維信息)桨嫁；
(2) 剔除背景信息，只提取人的三維信息份帐，減少物體點(diǎn)璃吧，提高CGH計(jì)算速度；
(3) 使用GPU加速CGH的計(jì)算(NVIDIA废境，"GeForce GTX 1080 Ti");
(4) 將計(jì)算所得CGH顯示在空間光調(diào)制器上畜挨，通過用重建光照射來(lái)重建三維圖像。
圖1 系統(tǒng)示意圖
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
顯示系統(tǒng)
單色重建
全彩重建
附錄：
重建全彩三維圖像的光學(xué)裝置彬坏。AP:aperture, CL:collimator lens, DM:dichroic mirror, F:field lens,H:half mirror,L:laser, M:mirror, OL: objective lens, RL:relay lens, S:SLM
參考文獻(xiàn)：Hidenari Yanagihara, Takashi Kakue, Yota Yamamoto, Tomoyoshi Shimobaba, and Tomoyoshi Ito, "Real-time three-dimensional video reconstruction of real scenes with deep depth using electro-holographic display system," Opt. Express 27, 15662-15678 (2019)
DOI：https://doi.org/10.1364/OE.27.015662
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是國(guó)內(nèi)知名光電產(chǎn)品專業(yè)代理商朦促，代理品牌均處于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展前沿；產(chǎn)品包括各類激光器栓始、光電調(diào)制器务冕、光學(xué)測(cè)量設(shè)備、精密光學(xué)元件等幻赚，涉及應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了材料加工禀忆、光通訊、生物醫(yī)療落恼、科學(xué)研究箩退、國(guó)防及更細(xì)分的前沿市場(chǎng)如量子光學(xué)、生物顯微佳谦、物聯(lián)傳感戴涝、精密加工、先進(jìn)激光制造等钻蔑；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝啥刻，培訓(xùn)，硬件開發(fā)咪笑，軟件開發(fā)可帽，系統(tǒng)集成等優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
您可以通過昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息窗怒，或直接來(lái)電咨詢4006-888-532映跟。
本文章經(jīng)光學(xué)前沿授權(quán)轉(zhuǎn)載,商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系獲得授權(quán)蓄拣。
