申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2023-12-15

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117930614A

主分类号：G03H1/04

分类号：G03H1/04;G03H1/08;G02B3/14;G02B26/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：本发明提出一种基于物理模型驱动网络和液体透镜的全息相机，该全息相机由硬件部分和软件部分组成，其中硬件部分是基于液体透镜的液体相机，当改变液体透镜的上电极和下电极的电压时，液体相机能快速获取到真实3D场景的多焦面深度信息，从而快速获取真实3D场景的多焦面深度信息；软件部分是物理模型驱动网络，使用物理模型驱动网络计算和训练真实3D场景的纯相位全息图，从而快速生成真实3D场景的纯相位全息图，该纯相位全息图能够重建出具有真实深度的全息再现像。

主权项：1.一种基于物理模型驱动网络和液体透镜的全息相机，其特征在于，该全息相机由硬件部分和软件部分组成，其中硬件部分是基于液体透镜的液体相机，用于快速获取真实3D场景的多焦面深度信息，软件部分是物理模型驱动网络，用于快速计算真实3D场景的纯相位全息图，该纯相位全息图用于重建出具有真实深度的全息再现像；液体相机由相机外壳、电极线、液体透镜、固体透镜组和CMOS靶面组成，其中，液体透镜用于调节焦距，固体透镜组用于提供主光焦度，电极线连接在液体透镜的电极上，相机外壳用于固定液体透镜、固体透镜组和电极线，CMOS靶面用于接收真实3D场景的信息，液体相机的总光焦度Φ表示为：Φ＝Φs+Φl-dslΦsΦl其中，Φs和Φl分别为固体透镜组和液体透镜的光焦度，dsl为固体透镜组的光学主平面和液体透镜的光学主平面之间的距离；在液体相机中，液体透镜由透镜外壳、两片玻璃基板、疏水层、介电层、上电极、下电极、导电液体和绝缘液体组成，上电极、下电极和两片玻璃基板间形成一个密封空间，空间中充满了绝缘液体和导电液体，两种液体之间形成自然弯曲的液-液界面，上电极的内表面依次涂有介电层和疏水层，下电极直接与导电液体相连，下电极与上电极相互绝缘，当改变液体透镜的上电极和下电极的电压时，液体相机能快速获取到真实3D场景的多焦面深度信息，且无需额外的机械运动；在全息相机中，使用物理模型驱动网络计算和训练真实3D场景的纯相位全息图的过程共分为四个步骤：第一步，利用深度计算和场景融合方法，将液体相机拍摄的真实3D场景的多焦面深度信息处理为真实3D场景的深度图和全聚焦图像，然后将真实3D场景的深度图和全聚焦图像输入编码器与解码器网络1；第二步，利用选取的物理模型，将编码器与解码器网络1生成的真实3D场景的振幅和相位信息正向传播z0的距离，从而得到空间光调制器上的振幅和相位信息，接着，将空间光调制器上的振幅和相位信息输入编码器与解码器网络2，从而快速生成真实3D场景的纯相位全息图；第三步，根据真实3D场景的深度图的灰度值和所选取的分层数i对深度图进行灰度区间划分，从而获得i个二值掩膜，接着，利用选取的物理模型，将真实3D场景的纯相位全息图反向传播zi的距离，以获得i层全息再现像，然后，计算i个二值掩膜和i层全息再现像之间的点积，以获得i层带掩膜的再现像；第四步，将真实3D场景的全聚焦图像输入到非锐化掩膜滤波器中以增强高频信息，从而得到增强的3D场景，然后，将i层带掩膜的再现像进行逐像素点的相加，获得全聚焦的再现像，最后，计算增强的3D场景和全聚焦的再现像之间的损失函数，并基于损失函数优化物理模型驱动网络中的编码器与解码器网络1和编码器与解码器网络2；利用优化后的物理模型驱动网络重新计算新的真实3D场景的纯相位全息图，并重复上述步骤，直到损失函数的值小于设定的阈值，此时编码器与解码器网络2输出的真实3D场景的纯相位全息图即为最终的全息图，将最终的全息图加载到空间光调制器上，当激光照射空间光调制器时，重建出真实深度信息的真实3D场景的全息再现像。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于物理模型驱动网络和液体透镜的全息相机

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD