一种全息图像评价方法和装置与流程

本发明涉及全息显示技术领域，尤其涉及一种全息图像评价方法和装置。

背景技术：

随着显示技术的发展，用户已不再仅仅满足于平面显示，因此全息显示受到越来越多的关注。全息显示技术分为：光学全息和运用数字计算机去模拟、运算、处理各种光学过程的计算全息(英文名称：Computer Generated Hologram，简称：CGH)。其中，光学全息是利用光的干涉原理，通过引入一个与物光波相干的参考光波与物光波干涉，将物光波中的相位和振幅信息以干涉条纹的形式记录在某种介质上，利用光波衍射原理，再现原始物光波后形成原物体的3D图像。计算全息是利用计算机设计制作全息图像的技术，与光学全息不同，计算全息术是以广播衍射算法为基础，对被记录物波的数学描述或离散数据进行处理。其实现过程为：将物光波的数学描述函数输入计算机中模拟实际的干涉过程，计算出干涉条纹，绘制出计算全息图，再将计算全息图放到实际光路中获得再现图像。由于光学全息术需要非常稳定的光学系统(无振动，无噪声)以及具有高度相干性和高强度的光，因此大大限制了其应用范围，而计算全息具有噪声低、可重复性好以及可以获得虚拟物体的全息图等显著特点，因此计算全息技术是目前全息显示技术研究的热点。

全息显示技术所显示出来的全息图像的表面形貌与设计时要求的全息图像的表面形貌是否相同是评价全息显示技术的成像质量的核心因素，因此对全息显示技术所显示出来的全息图像的表面形貌进行评价十分重要，然而现有技术中还没有可以评价全息图像的表面形貌的方法。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种全息图像测试方法和装置，用于对全息显示技术显示出来的全息图像的表面形貌进行评价。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种全息图像评价方法，包括:

按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组；其中，m、n均为正整数，且m大于或等于n；

分别根据各个所述全息成像层信号组显示全息图像；

在所述全息图像的深度方向上获取各个所述全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像；

根据各个所述全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对所述全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价。

可选的，所述根据各个所述全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的图像层的外轮廓上的各个点的坐标值判断显示全息图像的表面形貌与设计全息图像的表面形貌是否相同，包括：

以所述全息断面图像的外轮廓所在平面内任一点为原点作多条射线；其中，相邻两条射线的夹角均为预设值；

计算各射线与所述全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值；

根据各射线与所述全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值以及所述设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上与所述交点对应的点坐标值判断显示全息图像的表面形貌与设计全息图像的表面形貌是否相同。

可选的，所述n大于或等于10且小于或等于100。

可选的，所述多条射线将所述全息断面图像的外轮廓分为x份，所述x为3的整数倍。

可选的，所述获取各个全息图像信号组显示在对应的深度平面上的全息断面图像，包括：

通过相机拍摄获取各个全息图像信号组显示在对应的深度平面上的全息断面图像。

第二方面，提供一种全息图像评价装置，包括：

显示单元，用于按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组，并分别根据各个所述全息成像层信号组显示全息图像；其中，m、n均为正整数，且m大于或等于n；

获取单元，用于在所述全息图像的深度方向上获取各个所述全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像；

处理单元，根据各个所述全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对所述全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价。

可选的，所述处理单元具体用于以所述全息断面图像的外轮廓所在平面内任一点为原点作多条射线，计算各射线与所述全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值，根据各射线与所述全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值以及各射线与设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓的交点的坐标值判断显示全息图像的表面形貌与设计全息图像的表面形貌是否相同。

可选的，所述n大于或等于10且小于或等于100。

可选的，所述多条射线将所述全息断面图像的外轮廓分为x份，所述x为3的整数倍。

可选的，所述显示单元为显示屏或空间光调制器；

所述获取单元为位于所述全息图像的深度方向上的照相机。

本发明实施例提供的全息图像评价方法，首先按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组，并分别根据各个所述全息成像层信号组显示全息图像，然后在所述全息图像的深度方向上获取各个所述全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像，最后根据各个所述全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对所述全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价，即本发明的实施例提供了一种可以对全息图像的表面形貌进行评价的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的全息图像评价方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的全息图像的示意图；

图3为本发明实施例提供的全息成像层的示意图；

图4为本发明实施例提供的全息图像评价方法执行主体的示意图；

图5为本发明实施例提供的断面图像的示意图；

图6为本发明实施例提供的射线与外轮廓的交点的示意图；

图7为本发明实施例提供的全息图像的三维网格图；

图8为本发明实施例提供的全息图像评价装置的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供了一种全息图像评价方法，具体的，参照图1所示，该全息图像评价方法包括如下步骤：

S11、按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组。

其中，m、n均为正整数，且m大于或等于n。

示例性的，参照图2所示，图2中以全息显示信号用于显示球形全息图像为例对上述全息图像测试方法中的步骤S11进行说明。

如图2所示，全息图像包括m个全息成像层(全息成像层1、全息成像层2……全息成像层m)，其中，全息成像层1所显示全息图像和全息成像层m所显示全息图像为圆锥体(如图3中a所示)，其余全息成像层所显示全息图像均为圆台体(如图3中b所示)，此外由全息成像层1至全息成像层m全息成像层的深度依次增，m个全息成像层分别对应一个全息成像层信号。

示例性的，若全息图像信号包括400个全息成像层，且将全息图像信号分为50个等深度的全息成像层信号组，则任一全息图像信号组中包括4个相邻的全息成像层。具体的，第1个全息图像信号组对应的全息图像包括：全息成像层1至全息成像层4；第2个全息图像信号组对应的全息图像包括：全息成像层5至全息成像层8；第50个全息图像信号组对应的全息图像包括：全息成像层397至全息成像层400。

需要说明的是，上述实施例中以全息图像显示信号显示球形全息图像为例进行说明，但本发明实施例并不限定于此。任意形状全息图像信号(例如：椭球体、圆台体、圆锥体以及其他不规则形状的)均可以按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组。

可选的，上述实施例中的n大于或等于10且小于或等于100。即，上述实施例中具体可以按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为10-100个等深度的全息成像层信号组。

S12、分别根据各个全息成像层信号组显示全息图像。

可选的，根据各个全息成像层信号组显示全息图像，具体可以为：按照全息成像层的深度依次使各个全息成像层信号组显示全息图像。当然，也可以按照其他显示顺序对根据各个全息成像层信号组显示全息图像，本发明实施例中对各个全息成像层信号组显示全息图像的顺序不做限定，以所有全息成像层信号组均可以分别独立显示全息图像为准。

S13、在全息图像的深度方向上获取各个全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像。

示例性的，参照图4所示，可以通过全息图像显示装置41(显示器或者空间光调制器)显示全息图像，并在全息图像的深度方向上设置照相机42，通过照相机42进行对焦和拍摄获取各个全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像。

示例性的，参照图5所示，图3中圆锥体a和圆台体b所对应的全息断面图像分为圆(图5中a所示)以及圆环(如图5中b所示)。

S14、根据各个全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价。

示例性的，步骤14具体可以通过如下方式来实现：

Ⅰ、将n个全息图像信号组对用的全息图像按照实际尺寸打印出来。

Ⅱ、将打印出来的全息图像分别放在对应的图像深度上，并用工业相机进行对焦拍摄。

Ⅲ、比较不同深度的图片的外轮廓上的各个点的坐标值和其对应的全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值，进而根据不同深度的图片的外轮廓上的各个点的坐标值与全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值的差值对全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价。

此外，还需要说明的是，由于显示、测量过程中均会存在一定的误差，因此上述实施例中判断显示全息图像的表面形貌与设计全息图像的表面形貌相同时，并非要求全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值与设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值完全相同，而是要求全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值与设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值在一定范围之内。具体的范围可以根据具体的显示装置、工业照相机、全息图像以及对评价要求来设定，本发明实施例对此不作限定。

本发明实施例提供的全息图像评价方法，首先按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组，并分别根据各个全息成像层信号组显示全息图像，然后在全息图像的深度方向上获取各个全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像，最后根据各个全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价，即本发明的实施例提供了一种可以对全息图像的表面形貌进行评价的方法。

进一步的，本发明实施例还提供了一种上述步骤S44的实现方式。具体的，上述步骤S44中根据各个全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价包括：

S441、以全息断面图像的外轮廓所在平面内任一点为原点作多条射线。

其中，相邻两条射线的夹角均为预设值。

示例性的，以下以全息断面图像为圆环且以圆环的圆心为原点作射线，相邻两条射线的夹角为30°为例对本发明实施例进行说明。具体的，参照图6所示，以圆环的圆心O为原点，作了射线12条射线(射线1至射线12)，相临相邻两条射线(例如：射线1与射线2、射线12与射线L等)的夹角为均为30°，该12条射线与全息断面图像的外轮廓(圆环的外圆)的具有12个交点(点A至点L)。

需要说明的是，当全息像为不规则图形时，全体图像评价方法的原理相同，不同之处在于，需要根据图像特点设定原点(可以为位于外轮廓内或外轮廓上的任一点)，然后根据原点作多条射线确定交点，并获取射线与外轮廓的交点的坐标值，最后将各个交点的坐标值和理论值进行比较，评价全息图像的成像质量。

S442、计算各射线与全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值。

即，分别计算点A、点B、点C、点D、点E、点F、点G、点H、点I、点J、点K以及点L的坐标值。

S443、根据各射线与全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上与交点对应的点坐标值判断显示全息图像的表面形貌与设计全息图像的表面形貌是否相同。

进一步，如图7所示，依次将第1个全息图像信号组对应的全息图像至第n个全息图像信号组对应的全息图像的断面图像的外轮廓上的点a连接起来、第1个全息图像信号组对应的全息图像至第n个全息图像信号组对应的全息图像的外轮廓上的点b连接起来，直到将第1个全息图像信号组对应的全息图像至第n个全息图像信号组对应的全息图像的外轮廓上的点L连接起来,则可在球形全息图像上获取12个闭合图形，且该12个闭合图形以及各全息图像信号组对应的全息图像的断面图像的外轮廓可以形成全息图像上的三维网格图。

可选的，多条射线将全息断面图像的外轮廓分为x份，x为3的整数倍。示例性的，x可以为12、24、36等值。

设置x为3的整数倍，可以简化后续确定全息图像表面形貌的计算。

本发明在意实施例提供一种与上述实施例提供的全息图像评价方法相对应的全息图像评价装置。具体的，参照图8所示，该全息图像评价装置800包括：

显示单元81，用于按照全息成像层的深度将全息显示信号中的m个不同深度的全息成像层信号分为n个等深度的全息成像层信号组，并分别根据各个全息成像层信号组显示全息图像。

其中，m、n均为正整数，且m大于或等于n。

获取单元82，用于在全息图像的深度方向上获取各个全息成像层信号组显示的全息图像的全息断面图像。

处理单元83，根据各个全息断面图像的外轮廓上的各个点的坐标值以及设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓上的各个点的坐标值对全息显示信号显示的全息图像的表面形貌进行评价。

可选的，处理单元83具体用于以全息断面图像的外轮廓所在平面内任一点为原点作多条射线，计算各射线与全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值，根据各射线与全息断面图像的外轮廓的交点的坐标值以及各射线与设计全息图像中对应的全息成像层的外轮廓的交点的坐标值判断显示全息图像的表面形貌与设计全息图像的表面形貌是否相同。

可选的，n大于或等于10且小于或等于100。

可选的，多条射线将全息断面图像的外轮廓分为x份，x为3的整数倍。

可选的，参照图4所示，显示单元81为显示屏或空间光调制器；

获取单元82为位于全息图像的深度方向上的照相机。

需要说明的是，上述提供的全息图像评价方法的设计原理与本发明实施例提供的全息图像评价装置的设计原理完全相同，因此上述实施例提供的全息图像评价方法中的全部解释说明均可以援引至本发明实施例提供的全息图像评价装置中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。