上海科技大学介绍CGH新方法，保持高质量同时显著减少计算开销
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在保持高质量3D可视化的同时，能够显著减少计算开销
（映维网资讯）全息显示器为实现具有连续深度感的逼真3D再现提供了一条富有前景的途径，在XR等领域都具有潜在应用。然而，用于生成计算机生成全息图（CGH）的传统方法依赖于重复计算，导致计算复杂性增加，并且对于实时应用而言不切实际。
为了解决这个问题，上海科技大学的研究人员介绍了一种生成CGH的新方法，它在保持高质量3D可视化的同时，能够显著减少计算开销。
通过使用空间光调制（SLM）设备调制计算机生成全息图（CGH），全息显示器可以完全创建具有精确调节提示的真实3D光波场。为了对来自3D对象的包括振幅和相位的整个复波前进行编码，通过对3D对象的发射光波的衍射传播和干涉叠加的数值模拟来生成CGH。所以，CGH可以提供精确的波前控制、精细的对焦控制，没有视觉调节辐辏冲突，同时没有空间角分辨率的权衡。
据介绍，他们的方法利用了基于Split Lohmann透镜的衍射模型，通过一步反向传播计算实现了3D全息图的快速合成。通过将专门设计的虚拟数字相位调制融入Split Lohmann透镜，他们的方法实现了具有精确深度感知的3D场景的高精度重建。
这项研究的意义在于，通过为实时CGH生成提供实用的解决方案，它有可能彻底改变全息显示器的创建。与遭受计算瓶颈的传统方法不同，所提出的方法无论深度采样密度如何都能确保一致的计算速度，从而能够无缝集成到需要沉浸式3D可视化的各种应用中。
为了验证他们的方法的有效性，研究人员进行了模拟和实验，并展示了其生成具有精确深度感知的逼真3D全息显示的能力。
研究人员解释道：“我们提出了一种简单而高速的基于衍射模拟的CGH生成方法，它仅从RGB深度图像到全息图进行一步衍射计算，而不是从点云或层图像进行重复衍射计算。我们提出了一种基于Split Lohmann的衍射模型，它基于RGB图像和全息平面之间的傅立叶全息术系统。在这个衍射模型中，从RGB图像到全息图的光波传播是由预先设计的和深度相关的虚拟Split Lohmann透镜相位调制，生成的CGH可以显示具有空间变化焦距的图像内容，从而提供具有焦平面密集采样的真实3D显示体验。所提出的方法具有输入RGBD内容到SLM调制的全息图图案的近似解析映射。这种超轻的计算足迹使得我们能够使用商品硬件以实时速度轻松生成高分辨率CGH。”
总的来说，团队开发了Split Lohmann计算机全息术，这是一种快速一步生成全息图的新方法。通过使用两个立方相位和一个深度相关相位对基于Split Lohmann透镜的衍射模型中的光波传播进行虚拟调制，可以在一步正向衍射传播中生成全息图，而不是说在传统的基于衍射的方法中从点云或多图像进行可重复的衍射计算。
研究人员的方法以固定的计算时间进行操作，所以可以通过密集的深度采样快速生成3D全息图。团队已经在仿真和实验原型系统中评估了所提出的方法。
