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Jun 08, 2023

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Light Publishing Center, Istituto di ottica, meccanica e fisica fine di Changchun, immagine CAS: a, diagramma di un algoritmo CGH per nuvole di punti, che mostra le convenzioni tipiche degli assi. Ogni punto della nave

Centro editoriale leggero, Istituto di ottica di Changchun, meccanica e fisica fine, CAS

immagine: a, diagramma di un algoritmo CGH per nuvole di punti, che mostra le convenzioni tipiche degli assi. Ogni punto della nuvola di punti del modello di nave crea una funzione di diffusione dei punti sul piano dell'ologramma (codice colore: la tonalità corrisponde alla fase, la luminosità all'ampiezza). La sovrapposizione di tutte le funzioni di diffusione dei punti produce l'ologramma finale. b, Diagramma del CGH basato su livelli, che mostra come un oggetto 3D è segmentato in livelli, dove ogni elemento della scena è assegnato al suo fronte d'onda intermedio più vicino. Qui viene mostrato un punto esemplare con la sua regione di influenza PSF sullo strato corrispondente. Tutti gli strati vengono accumulati in un ologramma utilizzando, ad esempio, la propagazione numerica convoluzionale.vedere di più

Crediti: David Blinder, Tobias Birnbaum, Tomoyoshi Ito, Tomoyoshi Shimobaba

L'olografia è una metodologia basata sulla luce coerente in grado di descrivere completamente il campo ottico. Si tratta di un metodo in due fasi, consistente in una registrazione interferometrica e una fase di ricostruzione. La sua capacità di catturare, misurare e riprodurre qualsiasi campo d'onda lo ha reso utile in un'ampia gamma di applicazioni. Esempi sono la microscopia olografica digitale, la caratterizzazione superficiale di oggetti complessi, la velocimetria delle immagini delle particelle e la visualizzazione di contenuti 3D. Una sfida importante in questo contesto èOlografia generata dal computer (CGH) , ovvero la modellazione della diffrazione numerica, calcolando come la luce si propaga nello spazio e interagisce con i materiali. CGH è altamente intensivo dal punto di vista computazionale e richiede algoritmi e hardware specializzati per il calcolo accurato ed efficiente degli ologrammi.

In un nuovo articolo pubblicato su Light Science & Application, frutto di una collaborazione tra ricercatori del Dipartimento di Elettronica e Informatica della Vrije Universiteit Brussel e IMEC (Belgio), e della Graduate School of Engineering, Chiba University (Giappone), presentano un’ampia panoramica dei molteplici aspetti dello stato dell’arte in CGH. Presentano una classificazione dei moderni algoritmi CGH, delle tecniche di accelerazione algoritmica CGH, delle ultime soluzioni hardware dedicate e della valutazione della qualità percettiva.

Gli algoritmi CGH vengono classificati e confrontati in base agli elementi che li rappresentano.Metodi delle nuvole di punti discretizzare gli oggetti in una collezione finita di punti luminosi discreti. Gli oggetti 3D possono anche essere scomposti in un numero relativamente piccolo diprimitive geometriche e funzioni di baseil cui modello di diffrazione può essere calcolato in modo efficiente.Metodi poligonalicodificare i triangoli come pezzi del campo d'onda, sfruttando il fatto che la diffrazione tra i piani può essere calcolata in modo efficiente utilizzando le convoluzioni.Metodi basati su livellisuddividere la scena 3D in strati di profondità, assegnando gli elementi della scena allo strato più vicino, facendo sì che la relativa vicinanza a un piano virtuale limiti la diffusione della diffrazione e quindi migliori la località spaziale.Ray-tracingi metodi approssimano l'ologramma mediante un campo luminoso discretizzato consentendo l'uso di software di grafica computerizzata convenzionale per il rendering, seguito da una conversione dei raggi in piccoli segmenti del fronte d'onda.

Inoltre, la maggior parte degli algoritmi CGH possono essere velocizzati mediante tecniche di accelerazione. Gli esempi sono l'uso discarsità , per cui un segnale può essere modellato da un numero relativamente piccolo di coefficienti significativi quando espresso nello spazio di trasformazione destro, ad esempio, utilizzando piani di registrazione del fronte d'onda, stereogrammi olografici e riduzione dei coefficienti. Altri esempi riguardano l'uso ditabelle di ricerca,accelerazione dinamica del CGHper video olografici eapprendimento approfonditoaccelerazione basata.

Inoltre,software hardwareco-progettazione necessario per ottimizzare il calcolo del CGH. La revisione riguarda ottimizzazioni e