【摘要】 本发明公开了一种3D模型的计算全息图快速生成方法，在世界坐标系中的三角面片经过平移和一系列的旋转后，变换到“标准位置”，同时，对三角面片实施的变换，同样在全息面上进行，使全息面与物面中的三角面片的相对位置在三角面片坐标变换后保持不变。通过菲涅耳衍射积分公式推导出全息面上任意一点光场与三角面片顶点光场间的关系，然后将特定三角面片顶点坐标和光场代入公式求出全息面上各采样点光场。本发明极大地节省了计算量、避免了物面的采样误差且可生成任意分辨率的计算全息图。 【专利类型】发明授权 【申请人】暨南大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】510632 广东省广州市黄埔大道西601号 【申请人地区】中国 【申请人城市】广州市 【申请人区县】天河区 【申请号】CN200810220611.1 【申请日】2008-12-30 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101458822B 【公开公告日】2010-08-25 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101458822B 【授权公告日】2010-08-25 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G06T15/00; G06T15/50 【发明人】李军; 李艳辉; 武建华 【主权项内容】一种3D模型的计算全息图快速生成方法，包括以下步骤：(1)根据需要确定全息面的位置与大小，选择全息面上的各采样点的位置，得到各采样点的坐标S(xs，ys，zs)，置此时各采样点S(xs，ys，zs)的光场初值Us(xs，ys，zs)为0；(2)标记3D模型中通过“背面消隐”后保留的三角面片为0，表示其没被处理过，其具体方法是：在3D模型中，根据各三角面片的顶点的排列顺序和3D模型的规定，确定三角面片的正面，通过三角面片的任意两边对应的矢量叉乘后得到其法线；该法线与全息面法线的点乘，除以它们的模可得两法线夹角的余弦，如果该余弦非正，则三角面片背对全息面，标记为1，如果该余弦为正值，则三角面片面对全息面，将其标记为0；(3)选择任意标记为0的三角面片，标记为1，在世界坐标系中，设这个新标记为1的三角面片的三个顶点坐标分别是Aw(xwa，ywa，zwa)、Bw(xwb，ywb，zwb)和Cw(xwc，ywc，zwc)，其中最长边为AwCw，点BW到边AwCw的垂足为V(xv，yv，zv)，则根据下列公式对该标记为1的三角面片进行平移，使垂足V移动到世界坐标系的原点O：则该标记为1的三角面片平移后三个顶点的坐标分别是A1(x1a，y1a，z1a)、B1(x1b，y1b，z1b)和C1(x1c，y1c，z1c)；(4)根据下列公式对步骤(3)中平移后标记为1的三角面片进行旋转：M1为绕z轴旋转的矩阵，M2为绕y轴旋转的矩阵，M3为绕x轴旋转的矩阵，其中 、、、、 、α是该三角面片绕z轴旋转至其最长边到x-z平面内的角度，β是该三角面片绕y轴旋转至其最长边与x轴重合的角度，γ是该三角面片绕x轴旋转至x-y平面内的角度；则该标记为1的三角面片旋转后三个顶点的坐标分别是A(xa，ya，za)、B(xb，yb，zb)和C(xc，yc，zc)；(5)根据步骤(3)的V(xv，yv，zv)和步骤(4)中的M1、M2、M3，对全息面中各采样点S(xs，ys，zs)进行平移和旋转，以保持全息面与该标记为1的三角形面片的相对位置在三角面片坐标变换后保持不变；设变换后的采样点及其坐标为S′(u，v，η)，则通过下式求变换后采样点的位置：(6)根据下列公式计算该标记为1的三角面片作用到全息面上各采样点S′(u，v，η)的光场U(u，v，η)，然后累加到全息面上各采样点旋转前的光场值Us(xs，ys，zs)上：(a)当u≠0且v≠0时：将f1表示成u、v与η的三元多项式的形式，多项式的项分别为u4、u3·v、u3·η、u2·v2、u2·v·η、u·v3、u·v2·η与v3·η：f1的多项式系数计算时，需要先计算其系数r1、r2、r3，其计算公式为：计算多项式项u4的系数时，需要先计算其系数f11、f12、f13，其计算公式为：计算多项式项u3·v的系数时，需要先计算其系数f14、f15、f16，其计算公式为：计算多项式项u3·η的系数时，需要先计算其系数f17、f18、f19，其计算公式为：计算多项式项u2·v2的系数时，需要先计算其系数f31、f32、f33，其计算公式为：计算多项式项u2·v·η的系数时，需要先计算其系数f34、f35、f36，其计算公式为：f35＝j·λ·yb·(xa-xc)2·(Ua-2Ub+Uc)计算多项式项u·v3的系数时，需要先计算其系数f37、f38，其计算公式为：计算多项式项u·v2·η的系数时，需要先计算其系数f41、f42，其计算公式为：计算多项式项v3·η的系数时，需要先计算其系数f43、f44，其计算公式为：f44＝-f43将f2表示成u与v的二元多项式的形式：f2＝f21·u6+f22·u5·v+f23·u4·v2+f24·u3·v3+f25·u2·v4多项式项u6的系数f21用下式计算：多项式项u5·v的系数f22用下式计算：多项式项u4·v2的系数f23用下式计算：多项式项u3·v3的系数f24用下式计算：多项式项u2·v4的系数f25用下式计算：(b)当u＝0且v≠0时：其中，r4、f3、f4、f5、f6及下面要使用的r5这些系数是为了方便计算引入的符号，它们的计算公式如下：f4＝r5·(Ua+Uc-Ub)，f5＝r5·Ub， f6＝2·(Ua+Uc)·(xc-xa)·π-1(c)当u＝0且v＝0时：在上述(a)、(b)、(c)各情形中，j2＝-1，λ为波长，k为波数，定义为k＝2π/λ，e为自然常数，Ua、Ub、Uc是x-y平面内三角面片三个顶点A、B、C的光场；(7)判断是否有标记为0的三角面片，若有，转步骤(3)；若无，则求各采样点S(xs，ys，zs)处参考光的光场，叠加到Us(xs，ys，zs)上，产生计算全息图。dest_path_FSB00000087588200011.tif, dest_path_FSB00000087588200012.tif, dest_path_FSB00000087588200013.tif, dest_path_FSB00000087588200014.tif, dest_path_FSB00000087588200015.tif, F2008102206111C00021.tif, F2008102206111C00022.tif, F2008102206111C00023.tif, F2008102206111C00024.tif, F2008102206111C00025.tif, F2008102206111C00026.tif, F2008102206111C00027.tif, F2008102206111C00028.tif, F2008102206111C00029.tif, F2008102206111C000210.tif, F2008102206111C000211.tif, F2008102206111C000212.tif, F2008102206111C000213.tif, F2008102206111C000214.tif, F2008102206111C00031.tif, F2008102206111C00032.tif, F2008102206111C00033.tif, F2008102206111C00034.tif, F2008102206111C00035.tif, F2008102206111C00036.tif, F2008102206111C00037.tif, F2008102206111C00038.tif, F2008102206111C00039.tif, F2008102206111C000310.tif, F2008102206111C000311.tif, F2008102206111C000312.tif, F2008102206111C000313.tif, F2008102206111C000314.tif, F2008102206111C000315.tif, F2008102206111C000316.tif, F2008102206111C000317.tif, F2008102206111C000318.tif, F2008102206111C000319.tif, F2008102206111C000320.tif, F2008102206111C000321.tif, F2008102206111C000322.tif, F2008102206111C000323.tif, F2008102206111C000324.tif, F2008102206111C00041.tif, F2008102206111C00042.tif, F2008102206111C00043.tif, F2008102206111C00044.tif, F2008102206111C00045.tif, F2008102206111C00046.tif, F2008102206111C00047.tif, F2008102206111C00048.tif 【当前权利人】暨南大学 【当前专利权人地址】广东省广州市黄埔大道西601号 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】1210000045541439X9 【家族被引证次数】10
