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首页计算全息新算法:基于三角网格的仿射变换快速方法
"基于三角模型的计算全息快速算法" 本文主要探讨了一种创新的计算全息技术,该技术采用三角网格结构为基础,结合几何学中的仿射变换理论,提出了一种快速的全息计算算法。在传统的计算全息方法中,通常需要对物体的每个像素或网格进行傅里叶变换来获取频谱信息,这导致了较大的计算负担和较低的运算效率。然而,这种新算法通过解析表达式直接表示三角网格的二维傅里叶频谱,避免了对每个网格单独进行傅里叶变换,从而显著减少了计算量,提升了处理速度。 在算法实现过程中,三角网格的特性被充分利用,通过仿射变换,可以将复杂的图像处理问题简化为对更小数量的参数进行操作。这种方法不仅简化了计算流程,还保持了全息重建图像的质量。实验结果证实,这种基于三角模型的快速算法在保持良好重建效果的同时,极大地提高了计算效率,是解决计算全息计算速度瓶颈的有效手段。 全息技术是利用光波干涉和衍射原理记录并再现物体光场的一种技术。傅里叶变换在全息计算中起着核心作用,因为它能将空间域的图像转换到频域,揭示图像的频率成分。而三角网格作为一种几何表示方法,能够有效地描述复杂形状,适应性强,适用于各种物体的表示。 仿射变换是一种线性映射,它保持平行性和比例关系,但不保证保距性。在本文的算法中,仿射变换用于简化三角网格的频谱计算,使得原本复杂的计算过程得以简化,加快了计算速度。 这篇研究为计算全息领域提供了一个高效且实用的新工具,对于未来在三维成像、虚拟现实、光学信息处理等领域有着广阔的应用前景。通过优化计算全息的算法,可以进一步推动全息技术在实际应用中的发展,如在生物医学成像、微纳光学以及安全防伪等方面发挥重要作用。
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书书书
第
40
卷
第
7
期
中
国
激
光
Vol.40
,
No.7
2013
年
7
月
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2013
基于三角模型的计算全息快速算法
张亚萍
张建强
陈
伟
王
鹏
吴
上
李俊昌
(昆明理工大学理学院,云南 昆明
650500
)
摘要
提出了一种新的基于三角网格结构的计算全息快 速 算 法,此 算 法 利 用 几 何 中 的 仿 射 变 换 原 理,用 解 析 表 达
式表示出三角网格的二维傅里叶频谱信息,不需要对 物 体 中 的 每 一 个 三 角 网 格 进 行 傅 里 叶 变 换,从 而 大 大 减 少 了
计算量,提高了运算效率。实验结果证明,此算法简洁、快速,且能够取得较好 的 全 息 重 建 像,是 一 种 提 高 计 算 全 息
运算速度的有效方法。
关键词
全息;傅里叶频谱;三角网格;计算全息;仿射变换
中图分类号
O438
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
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090.1760
;
090.1995
;
090.2870
收稿日期:
20130106
;收到修改稿日期:
20130306
基金项目:国家自然科学基金(
61007061
、
11172116
)、云南省自然科学基金(
2010CD034
)
作者简介:张亚萍(
1978-
),女,博士,副教授,主要从事计算全息及三维显示等方面的研究。
Email
:
y
a
p
in.zhan
g
@
g
mail.com
1
引
言
随着数字 计算机 与计算 技术的 迅速发 展,人 们
广泛地使用 计 算 机 来 模 拟、运 算、处 理 各 种 光 学 过
程
[
1-6
]
。计算全息 (
CGH
)是 在 数 字 计 算 与 现 代 光
学的基础 上建立 起来的,它与传 统的光 学全息 术
[
7
]
和现在比较热门的数字全息术相比,具有操作灵活、
低噪声、对实现环境要求低等优点。因此,计算全息
在科学研究领域也越来越得到人们的重视。随着对
其研究的不断深入,新 的 计算 全 息算 法 和编 码 方法
不断出现,但在面对复杂面形物体时效率都很低,因
为对于复杂物体的计算全息来说,它具有数据量大,
对计算机存储量、硬件要求高的缺点,这些阻碍最终
使得复杂物体的实时再现受到了很大限制。故目前
最为迫切的问题是复杂形体全息图的计算以及通过
尝试新的 优 化 算 法 以 提 高 再 现 像 的 质 量 并 抑 制 噪
声,复杂三维物体的算 法 改进 与 实现 具 有重 要 的价
值和意义。
在
1966
年随着
Waters
[
8
]
提出将 物体看 做许多
独立发光点的组合体 的设 想 后,很多 学 者采 用 引入
快速傅里叶变换算法、简化全息图的编码过程、压缩
全息图带宽、利用“差分 法”快速 求 解菲 涅 耳全 息 图
等等多种提高计算效 率的 方 法,因为 计 算需 要 对每
个发光点的球面波进行模拟,致使物体采样点过多,
计算量过大,对计算机硬件要求过高
[
9
]
。但是,当全
息面尺寸过大(或近场 纪录)时,由于 近 似算 法 引入
的相位误差增大,易导致再现像扭曲和变形,故如何
07090011
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