一種全息圖快速生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全息圖快速生成方法。本發(fā)明應(yīng)用在所需要顯示的內(nèi)容目標(biāo)圖像在一定范圍內(nèi)變化的場(chǎng)景。根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，并將基元原始圖轉(zhuǎn)換成基元全息圖，在需要顯示的時(shí)候根據(jù)目標(biāo)圖像調(diào)用基元全息圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)算生成過(guò)程全息圖，再通過(guò)拼接、疊加或者二者的組合生成目標(biāo)全息圖，最后通過(guò)激光的干涉、衍射還原出目標(biāo)圖像。本發(fā)明可以大大降低實(shí)時(shí)生成全息圖的計(jì)算量，提高計(jì)算速度，降低系統(tǒng)的硬件計(jì)算能力要求，可實(shí)現(xiàn)性較強(qiáng)，具有較好的市場(chǎng)前景。
【專利說(shuō)明】一種全息圖快速生成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全息圖生成方法，更具體的涉及一種快速的生成全息圖的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]普通的數(shù)字圖像無(wú)論其存儲(chǔ)格式如何都需要包括最基本灰階，顏色等信息。將數(shù)字圖片中和顏色和灰階有關(guān)的信息以數(shù)字的形式來(lái)表現(xiàn)其實(shí)就是三個(gè)三基色信息的矩陣，以256灰階為例，其矩陣中單元的范圍在O到255之間，每個(gè)值代表一個(gè)像素點(diǎn)的灰階。
[0003]全息攝影亦稱“全息照相”，一種利用波的干涉記錄被攝物體反射(或透射)光波中信息(振幅、相位)的照相技術(shù)。全息攝影是通過(guò)一束參考光和被攝物體上反射的光疊加在感光片上產(chǎn)生干涉條紋而成。
[0004]為了滿足產(chǎn)生光的干涉條件，通常要用相干性好的激光作光源，而且光和照射物體的光是從同一束激光分離出來(lái)的，感光片顯影后成為全息圖。全息圖并不直接顯示物體的圖象。用一束激光或單色光在接近參考光的方向入射，可以在適當(dāng)?shù)慕嵌壬嫌^察到原物的像，這是因?yàn)榧す馐谌D的干涉條紋上衍射而重現(xiàn)原物的光波。
[0005]計(jì)算全息技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方式計(jì)算出圖像的振幅、相位信息，無(wú)需照相記錄而直接生成全息圖?；谟?jì)算全息技術(shù)的全息投影系統(tǒng)利用光的干涉衍射原理，將照明光的能量引導(dǎo)至顯示區(qū)域，而非如普通投影一般采用遮擋不需要的光來(lái)成像，因而具有亮度高、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]目前的全息圖生成方法通常是將整張?jiān)紙D像通過(guò)快速傅立葉變換并來(lái)生成全息圖，為提高顯示效果，還需要引入一些迭代算法反復(fù)做傅立葉變換，(例如常用的Gerchberg Saxton, GS算法)，由于全息圖的計(jì)算量是和輸出全息圖的大小、使用的算法以及迭代次數(shù)成直接比例關(guān)系，需要生成的全息圖數(shù)學(xué)矩陣越大，計(jì)算量就越大，例如生成一個(gè)1000X 1000的大全息圖，使用GS算法，迭代次數(shù)設(shè)為100，則其計(jì)算量約在19次浮點(diǎn)預(yù)算，其運(yùn)算量較大，難以滿足實(shí)時(shí)的效果。
[0007]在CN 100527018 C中公布了一種多層全息圖的計(jì)算方法，該方法通過(guò)預(yù)設(shè)全息函數(shù)，根據(jù)第幾個(gè)全息圖的判斷來(lái)選擇全息函數(shù)的使用，得到多層全息圖，多層全息圖是多個(gè)全息圖分別顯示在多個(gè)物理器件上(全息照片)，將實(shí)際的物理器件疊加在一起(系統(tǒng)中有多張全息圖及多個(gè)物理器件)，而其全息圖本身并沒(méi)有點(diǎn)乘平移疊加等計(jì)算，而我們專利中的方法是多張全息圖間運(yùn)算后拼接疊加，最后只有一張全息圖顯示在一個(gè)物理器件上，這是二種完全不同的技術(shù)。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

1、本發(fā)明的目的。
[0009]相比傳統(tǒng)的顯不技術(shù)，全息顯不技術(shù)具有超聞売度，聞清晰度，光效聞能耗低、圖像永無(wú)壞點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但一般全息圖生成方法生成具有良好效果的全息圖運(yùn)算量很大，目前普通的電子硬件系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)時(shí)顯示的要求。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的全息圖生成方法中由于計(jì)算量過(guò)大而無(wú)法滿足進(jìn)行快速或?qū)崟r(shí)全息圖轉(zhuǎn)換的需要，提出的一種全息圖快速生成方法。
[0010]2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。
[0011]本發(fā)明應(yīng)用在需要顯示的信息內(nèi)容是預(yù)先設(shè)定好的，但是顯示的位置可以根據(jù)需要調(diào)整，顯示的內(nèi)容限定在一定的范圍內(nèi)的場(chǎng)景中。
[0012]全息圖快速生成方法包括:
a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；
b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
[0013]生成最后目標(biāo)全息圖后，輸出到顯示芯片上再通過(guò)激光照射后的干涉，衍射后還原得所需成像的內(nèi)容。
[0014]更進(jìn)一步:基元全息圖生成有二種形式:
(1)、基元全息圖的尺寸與原始圖的尺寸是一致的；
(2)、基元全息圖的尺寸與原始圖的尺寸是不一致的。
[0015]本發(fā)明的原理是:
本發(fā)明的基元全息圖能夠保存大部分或全部原始圖像的數(shù)據(jù)信息，利用計(jì)算全息的算法可以對(duì)基元全息圖進(jìn)行基本運(yùn)算生成全息圖，如點(diǎn)乘矩陣實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像元素的平移旋轉(zhuǎn)，放大縮小全息圖實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像元素的反向縮小放大等，本方法可擴(kuò)展性很強(qiáng)，并且部分全息圖就能夠還原大部分或全部原始圖像，通過(guò)對(duì)基元全息圖的運(yùn)算和處理后生成包含全部輸出內(nèi)容的新的全息圖。
[0016]3、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:
I)所有需顯示內(nèi)容(目標(biāo)圖像元素)對(duì)應(yīng)的基元全息圖全部預(yù)先計(jì)算完畢。實(shí)際顯示時(shí)無(wú)需再使用需顯示內(nèi)容轉(zhuǎn)換生成全息圖。
[0017]2)采用本發(fā)明的快速全息圖生成方法，在實(shí)際顯示時(shí)根據(jù)需要顯示的內(nèi)容從基元全息圖庫(kù)中調(diào)出相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)基元全息圖，簡(jiǎn)單計(jì)算后生成新的與完整內(nèi)容(所有目標(biāo)圖像元素)對(duì)應(yīng)的完整全息圖，從而避免了顯示內(nèi)容轉(zhuǎn)換生成全息圖的計(jì)算過(guò)程，大大降低了計(jì)算量，節(jié)約了計(jì)算時(shí)間，降低了對(duì)生成全息圖的硬件需求，達(dá)到了既降低實(shí)現(xiàn)成本又快速生成全息圖的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明全息圖快速生成方法的中基元全息圖生成的流程圖。
[0019]圖2為本發(fā)明全息圖快速生成方法的中調(diào)用基元全息圖生成完整全息圖的流程圖。
[0020]圖3為汽車抬頭顯示器。
[0021]圖4為疊加全息圖快速生成流程圖。
[0022]圖5為拼接全息圖快速生成流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0024]在實(shí)際應(yīng)用中很多場(chǎng)景中需要顯示的內(nèi)容也是限定在一定的范圍內(nèi)的，例如汽車抬頭顯示(HUD)應(yīng)用、航空器上的飛行輔助儀器等。
[0025]實(shí)施例1
全息圖快速生成方法包括:
a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；
b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
[0026]所述的基元全息圖為預(yù)先生成存儲(chǔ)，在應(yīng)用時(shí)無(wú)需再次生成，其生成包括如下步驟:
步驟1、內(nèi)容枚舉
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的原始圖所涉及到的顯示信息按最基本的單元信息進(jìn)行內(nèi)容枚舉，對(duì)于一些常用的基本單元信息的組合也可以作為枚舉對(duì)像。例如，假如所顯示的內(nèi)容全部為英文字母，則以基本的24個(gè)英文字母為基本單元信息進(jìn)行枚舉，同時(shí)一些常用英文單詞也可以作為枚舉對(duì)像。
[0027]步驟2、生成基元原始圖
根據(jù)步驟I所述，每種枚舉內(nèi)容或其組合作為基元單位，生成基元原始圖，所述的基元原始圖的大小沒(méi)有限制，由于全息圖取一部分信息即包含原始圖的大部分或全部信息，所選的圖像的大小可以靈活選擇；
步驟3、抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法轉(zhuǎn)換基元全息圖并存儲(chǔ)。根據(jù)基元全息圖生成相應(yīng)運(yùn)算矩陣并存儲(chǔ)。
[0028]將上述基元原始圖通過(guò)全息圖算法轉(zhuǎn)換成基元全息圖，即包含基本元素的基元原始圖預(yù)先通過(guò)全息算法轉(zhuǎn)換成各個(gè)單獨(dú)的基元全息圖并存儲(chǔ)，供后續(xù)調(diào)用，處理。
[0029]如將上述100張1000X1000的基元原始圖轉(zhuǎn)換成100張100X100的基元全息圖，由于基元全息圖是提前運(yùn)算完成，后期調(diào)用時(shí)并不需要再重新利用全息算法生成，只需要對(duì)基元全息圖作簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)算法處理，例如位移、旋轉(zhuǎn)，放大，縮小等，其計(jì)算量相比于直接使用目標(biāo)圖像通過(guò)全息圖算法生成目標(biāo)全息圖要小的多，大約為16次浮點(diǎn)運(yùn)算。
[0030]實(shí)施例2
a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；
b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
[0031]根據(jù)基元全息圖生成目標(biāo)全息圖，步驟如下:
步驟1、根據(jù)顯示的目標(biāo)圖像選擇所需要的基元全息圖；
步驟2、對(duì)所選擇的基元全息圖根據(jù)目標(biāo)圖像(圖像元素)的特征的需求確定基本運(yùn)算方式，即還原的顯示圖像是否需位置變換，放大，縮小，旋轉(zhuǎn)等運(yùn)算；
步驟3、根據(jù)步驟2的結(jié)果生成目標(biāo)全息圖。
[0032]實(shí)施例3
全息圖快速生成方法包括: a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；
b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
[0033]根據(jù)基元全息圖生成目標(biāo)全息圖，步驟如下:
步驟1、根據(jù)顯示的目標(biāo)圖像選擇所需要的基元全息圖；
步驟2、對(duì)所選擇的基元全息圖根據(jù)目標(biāo)圖像(圖像元素)的特征的需求確定基本運(yùn)算方式，即還原的顯示圖像的圖像元素是否需對(duì)相應(yīng)基元全息圖進(jìn)行位移，放大，縮小，旋轉(zhuǎn)等運(yùn)算；
步驟3、根據(jù)步驟2的結(jié)果生成目標(biāo)全息圖。
[0034]所述的步驟2中的運(yùn)算包括對(duì)基元全息圖進(jìn)行點(diǎn)乘矩陣運(yùn)算(所乘矩陣事先生成存儲(chǔ)，起到位移目標(biāo)圖像元素作用)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像中不同元素的位置移動(dòng)。此外，可以在基元全息圖生成目標(biāo)全息圖之后進(jìn)行量化計(jì)算。
[0035]實(shí)施例4
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，對(duì)于基元全息圖進(jìn)行截取運(yùn)算。
[0036]實(shí)施例5
全息圖快速生成方法包括:a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；
b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
[0037]所述的基元全息圖及相關(guān)運(yùn)算矩陣為預(yù)先生成存儲(chǔ)，在應(yīng)用時(shí)無(wú)需再次生成，其生成包括如下步驟:
步驟1、內(nèi)容枚舉
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的原始圖所涉及到的顯示信息按最基本的單元信息進(jìn)行內(nèi)容枚舉，對(duì)于一些常用的基本單元信息的組合也可以作為枚舉對(duì)像。例如，所顯示的內(nèi)容全部為英文字母，則以基本的24個(gè)英文字母為基本單元信息進(jìn)行枚舉，同時(shí)一些常用英文單詞也可以作為枚舉對(duì)像。
[0038]步驟2、生成基元原始圖
根據(jù)步驟I所述，每種枚舉內(nèi)容或其組合作為基元單位，生成基元原始圖，所述的基元原始圖的大小沒(méi)有限制，由于全息圖取一部分信息即包含原始圖的大部分或全部信息，所選的圖像的大小可以靈活選擇；
步驟3、抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)，根據(jù)基元全息圖生成相應(yīng)運(yùn)算矩陣，例如:一張分辨率為1000 X 1000的基元全息圖對(duì)應(yīng)一個(gè)1000 X 1000的橫坐標(biāo)位移5個(gè)像素的位移運(yùn)算矩陣?；D點(diǎn)乘此矩陣后，其所還原的圖像元素都會(huì)在原先基元原始圖的基礎(chǔ)上橫坐標(biāo)平移5個(gè)像素。
[0039]所述基元全息圖的尺寸與目標(biāo)圖像內(nèi)容的尺寸是一致的，合成目標(biāo)全息圖的時(shí)候?qū)⒏骰D進(jìn)行疊加運(yùn)算。
[0040]實(shí)施例6
全息圖快速生成方法包括: a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；
b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
[0041]所述的基元全息圖及相關(guān)運(yùn)算矩陣為預(yù)先生成存儲(chǔ)，在應(yīng)用時(shí)無(wú)需再次生成，其生成包括如下步驟:
步驟1、內(nèi)容枚舉
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的原始圖所涉及到的顯示信息按最基本的單元信息進(jìn)行內(nèi)容枚舉，對(duì)于一些常用的基本單元信息的組合也可以作為枚舉對(duì)像。例如，所顯示的內(nèi)容全部為英文字母，則以基本的24個(gè)英文字母為基本單元信息進(jìn)行枚舉，同時(shí)一些常用英文單詞也可以作為枚舉對(duì)像。
[0042]步驟2、生成基元原始圖
根據(jù)步驟I所述，每種枚舉內(nèi)容或其組合作為基元單位，生成基元原始圖，所述的基元原始圖的大小沒(méi)有限制，由于全息圖取一部分信息即包含原始圖的大部分或全部信息，所選的圖像的大小可以靈活選擇；
步驟3、抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)。
[0043]所述基元全息圖采用基元全息圖的尺寸與目標(biāo)圖像內(nèi)容的尺寸是并不一致的，合成目標(biāo)全息圖的時(shí)候?qū)⒏骰D進(jìn)行拼合處理。
[0044]實(shí)施例7
在以上實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)于基元全息圖生成目標(biāo)全息圖之后進(jìn)行量化計(jì)算。
[0045]采用本發(fā)明的快速全息圖生成方法，在實(shí)際顯示時(shí)根據(jù)目標(biāo)圖像的需求從基元全息圖庫(kù)中調(diào)出相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)基元全息圖通過(guò)拼接、疊加或者二種方式結(jié)合的形式，生成完整目標(biāo)全息圖，從而避免了每次生成目標(biāo)全息圖都需要進(jìn)行全息圖轉(zhuǎn)換的計(jì)算過(guò)程，大大降低了計(jì)算量，節(jié)約了計(jì)算時(shí)間，降低了對(duì)生成全息圖的硬件需求，達(dá)到了既降低實(shí)現(xiàn)成本又快速生成全息圖的目的。
[0046]實(shí)施例8
以汽車抬頭顯示器HUD為例:
基元全息圖生成方法包含以下步驟:
步驟1、內(nèi)容枚舉
分析汽車抬頭顯示器的原始圖的具體情況，判斷顯示區(qū)域的位置固定，顯示內(nèi)容也是在固定范圍內(nèi)調(diào)整變化，有些內(nèi)容是固定不變的情況。如附圖3所示，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用顯示的需要，將待顯示的內(nèi)容按照顯示需要?jiǎng)澐譃閿?shù)個(gè)基本的信息單元，如將汽車抬頭顯示器的顯示區(qū)域分為轉(zhuǎn)速圖形顯示區(qū)a ;多功能顯示區(qū)c ;主數(shù)字顯示區(qū)d ;常用圖標(biāo)顯示區(qū)域等，這些基本的信息單元位置固定，顯示內(nèi)容也是在固定范圍內(nèi)調(diào)整變化，甚至有些內(nèi)容是固定不變的，如圖標(biāo)4至11，只是用高亮和熄滅來(lái)標(biāo)識(shí)相應(yīng)的狀態(tài)或功能。
[0047]步驟2、生成基元原始圖
針對(duì)這種應(yīng)用場(chǎng)景，可以將數(shù)個(gè)顯示區(qū)域中的每個(gè)顯示區(qū)域即枚舉內(nèi)容或其組合作為基元單位，生成基元原始圖。
[0048]步驟3、抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法轉(zhuǎn)換成基元全息圖并存儲(chǔ)將上述經(jīng)過(guò)劃分的基元原始圖通過(guò)全息圖算法生成包含基本元素的基元全息圖。所述的基元全息圖的尺寸與目標(biāo)圖像內(nèi)容的尺寸是一致的，合成目標(biāo)全息圖的時(shí)候?qū)⒏骰D進(jìn)行疊加處理；基本元素的圖片預(yù)先通過(guò)全息算法轉(zhuǎn)換成各個(gè)單獨(dú)的基元全息圖存放在存儲(chǔ)器中供程序后續(xù)調(diào)用，處理。
[0049]如附圖3中主數(shù)字顯示區(qū)域要顯示的內(nèi)容只有數(shù)字0-9，那么只需要將0-9這10個(gè)基本元素的圖片預(yù)先通過(guò)全息算法轉(zhuǎn)換成各個(gè)單獨(dú)的基元全息圖存放在存儲(chǔ)器中供程序后續(xù)調(diào)用，處理。
[0050]實(shí)施例9
以汽車抬頭顯示器HUD為例，基元全息圖生成目標(biāo)全息圖，步驟如下:
步驟1、根據(jù)顯示的目標(biāo)圖像選擇所需要的基元全息圖，根據(jù)目標(biāo)圖像確定需要調(diào)用的基元全息圖。
[0051]步驟2、對(duì)所選擇的基元全息圖根據(jù)目標(biāo)圖像的特征的需求確定基本運(yùn)算方式，判斷還原的顯示圖像是否需位置變換，放大，縮小，旋轉(zhuǎn)等。
[0052]步驟3、進(jìn)行基本運(yùn)算后的過(guò)程全息圖，根據(jù)需要調(diào)用過(guò)程全息圖生成目標(biāo)全息圖。
[0053]通過(guò)簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)基元全息圖還原的顯示圖像的位置變換，放大，縮小，旋轉(zhuǎn)等，生成新的基元全息圖供下一步全息圖組合使用；將上述經(jīng)過(guò)基本處理的單張或多張基元全息圖通過(guò)拼合或疊加的方式進(jìn)行組合生成的目標(biāo)全息圖，輸出到顯示芯片上再通過(guò)激光照射后的干涉，衍射后還原得所需成像的內(nèi)容。
[0054]實(shí)施例10
在實(shí)施例1中汽車抬頭顯示器HUD的另外一種實(shí)施方式，其中所述的基元全息圖的尺寸和它對(duì)應(yīng)的原始圖像在整個(gè)圖像中尺寸是一致的，合成目標(biāo)全息圖的時(shí)候?qū)⒏骰D進(jìn)行疊加處理。
[0055]實(shí)施例11
全息圖通過(guò)點(diǎn)乘一個(gè)相同維度的位置調(diào)整矩陣可以生成新的全息圖，該全息圖經(jīng)過(guò)還原后的圖像內(nèi)容與原始的全息圖內(nèi)容一致，但是可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)容位置的移動(dòng)。
[0056]如圖4所示，假設(shè)在某應(yīng)用場(chǎng)合中所需要顯示的內(nèi)容為一張400X100分辨的圖片，內(nèi)容為4個(gè)字母AB⑶，位置從左到右為1，2，3，4，其中位置是固定的，但是每個(gè)位置需要顯示的字母也只是在A，B, C，D中選擇，針對(duì)這種應(yīng)用，具體的生成全息圖的方法如下:
第一步:生成四張基元原始圖，其內(nèi)容分別如下:
這四張基元原始圖每張上只有一個(gè)字母，位置都是固定在顯示位置I。
[0057]第二步:將上述基元原始圖通過(guò)全息轉(zhuǎn)換算法轉(zhuǎn)到基元全息圖
抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖A，B, C，D，其尺寸(或矩陣大小)是和原始的圖像尺寸是一致的；生成平移運(yùn)算矩陣，每個(gè)矩陣包含400X100的點(diǎn)。矩陣I點(diǎn)乘基元全息圖后可使其對(duì)應(yīng)的原始圖上所有元素的橫軸平移100個(gè)像素點(diǎn)。矩陣2點(diǎn)乘基元全息圖后可使其對(duì)應(yīng)的原始圖上所有元素的橫軸平移200個(gè)像素點(diǎn)。矩陣3點(diǎn)乘基元全息圖后可使其對(duì)應(yīng)的原始圖上所有元素的橫軸平移200個(gè)像素點(diǎn)。其中矩陣2可以通過(guò)矩陣I點(diǎn)乘矩陣I得到，矩陣3可以通過(guò)矩陣2點(diǎn)乘矩陣I獲得。
[0058]第三步:針對(duì)需要顯示的內(nèi)容，分別調(diào)用不同的基元全息圖進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)位置變換，放大，縮小等，例如需要顯示的內(nèi)容為BDCA，由圖3可以看出，需要顯示的內(nèi)容依然是四個(gè)字母，但是每個(gè)字母的位置已經(jīng)發(fā)了生變化，字母A位置為4，故需要對(duì)基元全息圖A進(jìn)行向右移位運(yùn)算后位置為4，所以A的基元全息圖需點(diǎn)乘矩陣3，B的位置與基元全息圖的位置一致，依然為1，所以不需要做移位運(yùn)算，C的位置從基元全息圖的位置I需要轉(zhuǎn)換到位置3，所以C的基元全息圖需點(diǎn)乘矩陣2，D的位置從基元全息圖的位置I需要轉(zhuǎn)換到位置2，所以D的基元全息圖需點(diǎn)乘矩陣1，這樣通過(guò)位置變換運(yùn)算重新生成四張顯示內(nèi)容在需要位置過(guò)程全息圖。
[0059]第四步:將第三步經(jīng)過(guò)運(yùn)算生成過(guò)程全息圖進(jìn)行疊加運(yùn)算，生成目標(biāo)全息圖，然后還原全部AB⑶四個(gè)字母內(nèi)容的目標(biāo)圖像BDCA。
[0060]在上述過(guò)程中所有涉及到的過(guò)程全息圖以及目標(biāo)的全息圖生成都是對(duì)基元全息圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)算處理后生成的，其中的主要運(yùn)算量只是一些對(duì)全息圖矩陣的點(diǎn)乘，相加等，其運(yùn)算量相對(duì)于重新生成一張全息圖要大大減小，并且速度也大大提高。
[0061]實(shí)施例12
如圖5所示，假設(shè)在某應(yīng)用場(chǎng)合中所需要顯示的內(nèi)容為一張400X 100分辨的圖片，內(nèi)容為4個(gè)字母AB⑶，位置從左到右為1，2，3，4，其中位置是固定的，但是每個(gè)位置需要顯示的字母也只是在A，B, C，D中選擇，針對(duì)這種應(yīng)用，具體的生成全息圖的方法如下:
第一步:生成四張基元原始圖，其內(nèi)容分別如下:
這四張基元原始圖片分別每張上只有一個(gè)字母。
[0062]第二步:將上述基元原始圖通過(guò)全息轉(zhuǎn)換算法轉(zhuǎn)換到基元全息圖，這四張基元全息圖尺寸為100X 100，即原來(lái)全息圖的尺寸的1/4大小，由于全息圖的本身的特性，這四張基元全息圖基本上保留了原始圖的大部分信息，除了一些高頻的信息有所損失。生成平移運(yùn)算矩陣，每個(gè)矩陣包含100 X 100個(gè)點(diǎn)。矩陣I點(diǎn)乘基元全息圖后可使其對(duì)應(yīng)的原始圖上所有元素的橫軸平移100個(gè)像素點(diǎn)。矩陣2點(diǎn)乘基元全息圖后可使其對(duì)應(yīng)的原始圖上所有元素的橫軸平移200個(gè)像素點(diǎn)。矩陣3點(diǎn)乘基元全息圖后可使其對(duì)應(yīng)的原始圖上所有元素的橫軸平移200個(gè)像素點(diǎn)。其中矩陣2可以通過(guò)矩陣I點(diǎn)乘矩陣I得到，矩陣3可以通過(guò)矩陣2點(diǎn)乘矩陣I獲得。
[0063]第三步:針對(duì)實(shí)時(shí)圖像需要顯示的內(nèi)容，分別調(diào)用不同的基元全息圖進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)位置變換，放大，縮小等，例如需要顯示的內(nèi)容為BDCA，由圖5可以看出，需要顯示的內(nèi)容依然是四個(gè)字母，但是每個(gè)字母的位置已經(jīng)發(fā)了生變化，字母A位置為4，故需要對(duì)基元全息圖A進(jìn)行向右移位運(yùn)算后位置為4，所以A的基元全息圖需點(diǎn)乘矩陣3，B的位置與基元全息圖的位置一致，依然為1，所以不需要做移位運(yùn)算，C的位置從基元全息圖的位置I需要轉(zhuǎn)換到位置3，所以C的基元全息圖需點(diǎn)乘矩陣2，D的位置從基元全息圖的位置I需要轉(zhuǎn)換到位置2，所以D的基元全息圖需點(diǎn)乘矩陣I，這樣通過(guò)位置變換運(yùn)算重新生成四張顯示內(nèi)容在需要位置的過(guò)程全息圖。
[0064]第四步:采取拼接的方式，即將四張100X 100尺寸的過(guò)程全息圖拼接成尺寸為100 X 400的目標(biāo)全息圖，該目標(biāo)全息圖中包含了原始圖像內(nèi)容的絕大部分信息，通過(guò)還原可以絕大部分的還原出目標(biāo)圖像內(nèi)容信息。
[0065]在實(shí)時(shí)的視頻處理過(guò)程中，由于視頻中的內(nèi)容是實(shí)時(shí)變化，幀與幀之間所包含的內(nèi)容存在較大的差異，就需要利用該轉(zhuǎn)換算法將圖像以幀為單位進(jìn)行實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)換。但是在一些非實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用的場(chǎng)合，如果所需要顯示的內(nèi)容是之前設(shè)定好的，只是每次顯示的內(nèi)容或位置稍作變化，這樣就不需要每次都對(duì)所有的圖像內(nèi)容再次進(jìn)行實(shí)時(shí)的全息算法轉(zhuǎn)換，只需要事先將設(shè)定好的圖像轉(zhuǎn)換成全息圖，在需要顯示的時(shí)候根據(jù)需要調(diào)用不同的基元全息圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)算再通過(guò)拼接、疊加或者二者的組合就可以生成可以實(shí)現(xiàn)全部?jī)?nèi)容還原的目標(biāo)全息圖，再通過(guò)激光的干涉、衍射還原出目標(biāo)圖像，通過(guò)這種方法可以大大降低實(shí)時(shí)生成全息圖的計(jì)算量，提高計(jì)算速度，降低系統(tǒng)的硬件計(jì)算能力要求。
[0066]綜上，本發(fā)明與現(xiàn)在的全息圖生成技術(shù)相比，可以大大降低生成全息圖的運(yùn)算量，提供系統(tǒng)的運(yùn)算速度，降低系統(tǒng)的計(jì)算資源成本。上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全息圖快速生成方法，其特征在于包括: a)根據(jù)原始圖，抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法生成基元全息圖并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中； b)調(diào)用存儲(chǔ)器中的基元全息圖，根據(jù)其屬性及目標(biāo)圖像的需求對(duì)基元全息圖進(jìn)行計(jì)算生成目標(biāo)全息圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖快速生成方法，其特征在于所述的基元全息圖生成包括如下步驟: 步驟1、內(nèi)容枚舉 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的原始圖所涉及到的顯示信息按基本的單元信息或基本單元組合進(jìn)行內(nèi)容枚舉； 步驟2、生成基元原始圖 根據(jù)步驟I所述，每種枚舉內(nèi)容或其組合作為基元單位，生成基元原始圖； 步驟3、抽取基元原始圖，通過(guò)全息圖算法轉(zhuǎn)換成基元全息圖并存儲(chǔ)，根據(jù)基元全息圖生成相應(yīng)的運(yùn)算矩陣并存儲(chǔ)； 將上述基元原始圖通過(guò)全息圖算法轉(zhuǎn)換成基元全息圖，即包含基本元素的基元原始圖預(yù)先通過(guò)全息算法轉(zhuǎn)換成各個(gè)單獨(dú)的基元全息圖存儲(chǔ)，供后續(xù)調(diào)用，處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖快速生成方法，其特征在于根據(jù)基元全息圖生成目標(biāo)全息圖，步驟如下: 步驟1、根據(jù)顯示的目標(biāo)圖像選擇所需要的基元全息圖； 步驟2、對(duì)所選擇的基元全息圖根據(jù)目標(biāo)圖像的特征需求選擇使用基本運(yùn)算； 步驟3、進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)步驟2的結(jié)果生成目標(biāo)全息圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息圖快速生成方法，其特征在于:所述的步驟3中的基元全息圖進(jìn)行點(diǎn)乘運(yùn)算實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像中不同元素的位置移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息圖快速生成方法，其特征在于:對(duì)基元全息圖進(jìn)行截取運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全息圖快速生成方法，其特征在于:將基元全息圖進(jìn)行疊加運(yùn)算生成目標(biāo)全息圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全息圖快速生成方法，其特征在于:所述目標(biāo)全息圖通過(guò)基元全息圖或運(yùn)算后的過(guò)程全息圖拼合處理生成。
8.一種基于權(quán)利要求1或3的任一所述的快速生成方法，對(duì)于基元全息圖、目標(biāo)全息圖進(jìn)行量化計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G03H1/04GK104516255SQ201310462412
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】談順毅, 陳泉泉 申請(qǐng)人:江蘇慧光電子科技有限公司