1.一种基于复振幅约束算法的高质量高效全息图生成方法,其特征在于,该方法包括以下三个步骤:第一步,基于三维场景的强度图和深度图对三维场景进行分层处理,得到一组分层图像;第二步,对分层图像进行逆向波前传播计算,生成全息图平面上的初始复振幅场;然后对全息图平面上的初始复振幅场进行波前传播计算,生成目标平面上的目标复振幅场;第三步,利用全息图平面上的初始复振幅场对全息图进行初始化,并对全息图进行波前传播计算,生成全息图在目标平面上的重建的复振幅场;然后利用目标平面上的目标复振幅场对重建的复振幅场进行复振幅约束,通过迭代优化重建的复振幅场,最终生成高质量的全息图;在步骤二中,采用考虑遮挡的波前传播方法生成目标平面上的目标复振幅分布,首先生成每张分层图像的二值化掩膜,其中对应于分层图像非零区域的像素值为0,其余区域的像素值为1,然后,对第一层的分层图像执行逆向波前传播,得到其位于第二层位置处的复振幅分布,并将该复振幅分布与第二层的掩膜相乘,得到被第二层遮挡后的复振幅分布,接着,将遮挡后的复振幅分布与第二层的分层图像相加,继续进行逆向波前传播,得到其在第三层位置处的复振幅分布,重复执行上述利用二值化掩膜进行遮挡和逐层波前传播的过程,直至完成所有层的逆向波前传播计算,得到位于全息图平面上的初始复振幅场,最后,对全息图平面上的初始复振幅场执行波前传播计算,得到目标平面上的目标复振幅场;在步骤三中,首先取全息图平面上的初始复振幅场的相位对全息图进行初始化,初始化的全息图的相位分布范围为[0,2π],其次,通过波前传播得到初始化的全息图在目标平面上重建的复振幅场,特别地,目标平面被分为信号区和噪声区,其中信号区的尺寸通过剪切因子c控制:p signal =(p hologram -p image )/c+p image其中,p signal ,p image 和p hologram 分别表示信号区、图像区和整个全息图区域的像素数,然后,利用步骤二中生成的目标复振幅场对重建的复振幅场进行复振幅约束,复振幅约束算法表示为:其中,U (n+1) 和U (n) 分别表示第(n+1)次和第n次迭代中目标平面上重建的复振幅场,A t 和 分别表示目标复振幅场的振幅和相位,signal region为信号区,free region为噪声区,w为复振幅约束的权重,表示为:w=exp[A t -A (n) ]其中,A (n) 表示第n次迭代时目标平面上的振幅;完成单次复振幅约束后,将目标平面上重建的复振幅场进行逆向波前传播,得到全息图平面上的复振幅场,然后仅保留该复振幅场的相位作为新生成的全息图,最后,在全息图平面和目标平面间重复执行上述波前传播和复振幅约束的过程,直至迭代结束并生成最终的全息图。
2.根据权利要求1所述的一种基于复振幅约束算法的高质量高效全息图生成方法,其特征在于,在步骤一中,三维场景的强度图为具有红、绿、蓝三个通道的彩色图像,三维场景的深度图为单通道的灰度图像,依据三维场景的不同部分具有不同的深度分布,将三维场景的强度图分成一组位于不同深度的分层图像,其中具有相同深度范围的场景位于同一张分层图像中。