提高集成成像與集成全息系統(tǒng)成像質(zhì)量方法的研究.pdf

1、在過(guò)去二十年里，許多新興的3D成像和3D顯示技術(shù)被廣泛的研究和應(yīng)用。本文主要研究的集成成像和集成全息技術(shù)就是其中的兩種新型的真三維顯示技術(shù)。雖然集成成像和集成全息技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，但其成像質(zhì)量仍然受限于成像系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的各種設(shè)備參數(shù)。為了提高集成成像系統(tǒng)和集成全息系統(tǒng)的成像質(zhì)量，本文展開(kāi)了以下工作：
　　集成成像部分：
　　1）提出了基于微掃與二維超分辨率算法提高集成成像重構(gòu)質(zhì)量的方法。首先，通過(guò)微掃技術(shù)采集一系列相互之間

2、具有亞像素位移的元素圖像陣列，然后再采用二維超分辨率算法將這些低分辨率的元素圖像陣列生成一組高分辨率的元素圖像陣列，用于集成成像系統(tǒng)再現(xiàn)階段的計(jì)算重構(gòu)或光電顯示。這種時(shí)分復(fù)用的方法能夠有效的恢復(fù)元素圖像中由于衍射光斑、像素采樣等所引起的圖像降質(zhì)部分，從而提高集成成像系統(tǒng)的3D再現(xiàn)像質(zhì)量。
　　2）提出了一種基于集成成像的三維超分辨率重構(gòu)算法。這種算法能夠直接利用一系列低分辨率的元素圖像重構(gòu)出高分辨率的3D圖像。在傳統(tǒng)的集成成像中，

3、3D場(chǎng)景中的每個(gè)深度被多個(gè)透鏡以一定的理想投影視差成像在傳感器平面上。然而，這種視差被傳感器的像素結(jié)構(gòu)所采樣，使得不同視角間視差的亞像素信息丟失。這里，這種亞像素視差信息被本文所提出的基于集成成像的三維超分辨率重構(gòu)算法所恢復(fù)，從而提高了重構(gòu)3D圖像的分辨率。另外，這種三維超分辨率重構(gòu)算法被應(yīng)用在紅外成像系統(tǒng)中，以生成高分辨率的3D紅外場(chǎng)景。
　　集成全息部分：
　　1）分析了集成傅里葉全息系統(tǒng)各個(gè)成像階段的空間帶寬積，以表征

4、該系統(tǒng)的信息傳遞性能。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于微掃技術(shù)的集成全息系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)透鏡陣列進(jìn)行微掃提高系統(tǒng)對(duì)3D場(chǎng)景在空間頻域上的采樣率，從而增加生成傅里葉全息圖所包含的信息量，最終消除重構(gòu)圖像中由空間頻域欠采樣而引起的空域重疊現(xiàn)象。
　　2）首先，基于對(duì)集成傅里葉全息系統(tǒng)信息傳遞性能的分析，提出了通過(guò)合成虛擬視點(diǎn)的元素圖像和虛擬的正交投影視圖作為系統(tǒng)對(duì)3D場(chǎng)景在空域、空間頻域的虛擬采樣率，從而分別消除重構(gòu)圖像中空間頻域的混疊現(xiàn)象和空

5、域的重疊現(xiàn)象的方法。另外，在集成全息系統(tǒng)中，由于重構(gòu)3D圖像的質(zhì)量還受到記錄透鏡陣列中透鏡位置的誤差影響，因此我們還分析了由透鏡陣列的排列誤差而引起的重構(gòu)圖像中的空間扭曲效應(yīng)。并且，提出了采用生成虛擬視點(diǎn)的方法來(lái)矯正系統(tǒng)的采樣分布，從而消除空間扭曲效應(yīng)的方法。最后，提出了通過(guò)智能深度反轉(zhuǎn)模型（SPOC）來(lái)調(diào)制系統(tǒng)空域、空間頻域之間的采樣轉(zhuǎn)換，從而在不增加過(guò)多冗余信息的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)的信息傳遞量與物體的空間帶寬積相匹配、提高重構(gòu)3D圖像的