大規(guī)模電子全息術(shù):用HORN-8處理39萬個點的點云模型

正文

大規(guī)模電子全息術(shù):用HORN-8處理39萬個點的點云模型

技術(shù)背景：

電子全息術(shù)作為一種理想的3D圖像表示方法，吸引了研究人員的目光胳蛮。然而销凑，實時計算和顯示三維數(shù)據(jù)是很困難的，因為這需要大量的計算仅炊。為了加快計算機生成全息圖(CGH)的計算斗幼，一系列方法被提出，如：查找表法(look-up table)抚垄、遞歸關(guān)系法(recurrence relation)蜕窿、波前記錄平面法(wavefront recording plane)、基于稀疏法(sparsity-based)呆馁、塊模型法(patch model)桐经、多邊形模型法(polygon model)、射線-波前轉(zhuǎn)換法(ray-wavefront conversion)智哀、基于層法(layer-based)次询。盡管GPU加速可以用于CGH計算，但是在與頭戴式顯示器結(jié)合時更傾向于專用的計算硬件系統(tǒng)瓷叫。

技術(shù)要點：

日本千葉大學(xué)的Yota Yamamoto(一作兼通訊)屯吊、Tomoyoshi Ito等人在其研發(fā)的專用全息計算硬件系統(tǒng)HORN-8基礎(chǔ)上，證實了其可以計算超出硬件內(nèi)存的點云數(shù)據(jù)(內(nèi)存大小只支持65536個點)摹菠，對有39萬個點的點云模型實現(xiàn)具有10fps的光學(xué)重建盒卸。

HORN:HOlograhic ReconstructioN

(1) 利用時空分割法，即將39萬個點隨機分成6等份次氨，每一份計算出全息圖蔽介，通過SLM顯示，每一份的顯示時間為1/60s煮寡，利用人眼的殘像效應(yīng)虹蓄，可以實現(xiàn)每6份看作一張完整的全息圖，從而實現(xiàn)實際幀率10fps幸撕；

此法可以實現(xiàn)超出SLM像素數(shù)限制和硬件內(nèi)存限制的圖像質(zhì)量薇组。

(2) HORN-8可以處理振幅型和相位型CGH；

(3) HORN-8采用遞歸關(guān)系和余弦近似算來來有效地在FPGA上實現(xiàn)pipelined CGH計算坐儿。

實驗結(jié)果：

由于處理速度不同而導(dǎo)致再現(xiàn)圖像的差異律胀。左：HORN-8集群宋光，中：GPU，右：CPU

附錄：

HORN-8系統(tǒng)描述：(a)兩個HORN-8板置于PC上 (b)HORN-8集群(8張HORN板在四個PC上)

CPU炭菌、GPU罪佳、單個HORN-8板，HORN-8集群系統(tǒng)的性能比較

點云數(shù)和HORN-8集群系統(tǒng)的計算時間關(guān)系曲線

光學(xué)系統(tǒng)黑低。將數(shù)字相機置于輸出透鏡之前赘艳，觀察重建的圖像。

參考文獻：Yota Yamamoto, Hirotaka Nakayama, Naoki Takada, Takashi Nishitsuji, Takashige Sugie, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, and Tomoyoshi Ito, "Large-scale electroholography by HORN-8 from a point-cloud model with 400,000 points," Opt. Express 26, 34259-34265 (2018)

DOI：https://doi.org/10.1364/OE.26.034259

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