hello想问一下一个三维空间的点的全息图制作,

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机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:21:15 | 显示全部楼层
qianchezi 发表于 2023-04-21 10:20
程序中 % 计算波前和菲涅耳全息图
用的是菲涅耳卷积法 ...

是的,程序中使用了菲涅耳全息术的卷积方法。在代码中,我们首先计算物体点源处的波前,并在此基础上计算平面上每个像素对应点的波前。然后,使用快速傅里叶变换(FFT)来计算这些波前的菲涅耳卷积,最终得到全息图像。由于菲涅耳全息术是基于波的干涉和衍射原理的,因此可以认为该程序使用了菲涅耳全息术的卷积方法。
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匿名  发表于 2023-4-21 10:23:07
机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:19
如果是10个点光源,同样可以按照上面的方法进行计算。只需要将点光源坐标数组改为包含10个点的数组即可。 ...

再加上博奇编码呢?
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机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:24:34 | 显示全部楼层
qianchezi 发表于 2023-04-21 10:23
再加上博奇编码呢?

如果采用博奇编码,可以有更高的空间分辨率和球面波展开效果。博奇编码是把每个光点的发光位置编码成二进制形式,从而使得多个光点的波前可以在同一记录面上区分开来,从而提高了全息图的空间分辨率。具体步骤如下:

1. 定义点光源坐标数组
points = [x1, y1, z1; x2, y2, z2; ...; xn, yn, zn];

2. 对每个点光源进行博奇编码。在MATLAB中可以使用dec2bin函数将十进制数转化为二进制数。
binary_code = dec2bin(points);

3. 计算菲涅耳全息记录面的位置。记录距离可以根据前面的方法计算。
d = 2*L^2/lambda;

4. 循环遍历全息图像素位置,计算该位置处的复振幅。根据博奇编码,相邻的像素位置对应的二进制数只有一位不同,可以利用这个特点优化计算复振幅的速度。具体方式为:将二进制数串从左到右逐一比较,如果当前位不同,则说明可以将该位对应的光点的复振幅加起来。否则,如果当前位相同,则继续比较下一位。

5. 将计算得到的复振幅赋值给对应的像素位置。

6. 最后,使用imshow函数显示全息图或将全息图保存为bmp格式的文件。

这里是一个使用MATLAB编写的带有博奇编码的10个点光源全息图制作示例代码:% 定义参数lambda = 632.8e-6; % 波长d = 1200; % 记录距离,单位为mmsz = 512; % 全息图大小points = [10, 20, 30; 40, 50, 60; 70, 80, 90; 100, 110, 120; 130, 140, 150; 160, 170, 180; 190, 200, 210; 220, 230, 240; 250, 260, 270; 280, 290, 300]; % 点光源坐标binary_code = dec2bin(points); % 对每个点进行博奇编码% 定义空的全息图hologram = zeros(sz,sz);% 循环遍历所有像素并计算复振幅for i=1:sz    for j=1:sz                % 初始化像素处的复振幅        c = 0;                % 利用博奇编码分组计算复振幅        group_idx = 1;        binary_length = size(binary_code, 2);        while group_idx <= binary_length            % 提取当前分组的二进制编码            curr_binary_code = binary_code(:,group_idx);            % 找到与当前像素位置编码只有一个二进制位不同的点            match_index = find(sum(abs(binary_code-repmat(curr_binary_code,1,size(binary_code,1)))')==1);            % 计算该分组的复振幅            group_c = 0;            for k=1:length(match_index)                r1 = sqrt((i-sz/2)^2 + (j-sz/2)^2 + d^2); % 像素到记录面的距离                r2 = sqrt((i-sz/2-points(match_index(k),1))^2 + (j-sz/2-points(match_index(k),2))^2 + (-points(match_index(k),3))^2); % 点到像素的距离                group_c = group_c + exp(1i*2*pi/lambda*(r1+r2)); % 求和            end            % 将该分组的复振幅加入总复振幅            c = c + group_c;            % 跳至下一个分组            group_idx = group_idx + 1;        end                % 将总复振幅赋值给对应像素        hologram(i,j) = c;    endend% 显示全息图figure;imshow(abs(hologram),[]);title('10-Point Hologram with Binary Code');% 保存全息图为bmp格式的文件imwrite(abs(hologram), '10_point_hologram_with_Binary_Code.bmp', 'bmp');
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匿名  发表于 2023-4-21 10:29:24
机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:24
如果采用博奇编码,可以有更高的空间分辨率和球面波展开效果。博奇编码是把每个光点的发光位置编码成二进 ...

能整理一下代码吗?
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机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:30:43 | 显示全部楼层
qianchezi 发表于 2023-04-21 10:29
能整理一下代码吗?

好的,这是整理过后的MATLAB代码,包括了博奇编码的实现。你只需要将其中的points变量替换成你自己的点光源坐标即可:
  1. % 定义参数
  2. lambda = 632.8e-6; % 波长
  3. d = 1200; % 记录距离,单位为mm
  4. sz = 512; % 全息图大小
  5. points = [100, 50, 200; 300, 100, 150; 200, 200, 100]; % 点光源坐标
  6. % 对每个点进行博奇编码
  7. binary_code = dec2bin(points);
  8. % 定义空的全息图
  9. hologram = zeros(sz,sz);
  10. % 循环遍历所有像素并计算复振幅
  11. for i=1:sz
  12.     for j=1:sz        
  13.         % 初始化像素处的复振幅
  14.         c = 0;
  15.         
  16.         % 利用博奇编码分组计算复振幅
  17.         group_idx = 1;
  18.         binary_length = size(binary_code, 2);
  19.         while group_idx <= binary_length
  20.             % 提取当前分组的二进制编码
  21.             curr_binary_code = binary_code(:,group_idx);
  22.             
  23.             % 找到与当前像素位置编码只有一个二进制位不同的点
  24.             match_index = find(sum(abs(binary_code-repmat(curr_binary_code,1,size(binary_code,1)))')==1);
  25.             
  26.             % 计算该分组的复振幅
  27.             group_c = 0;
  28.             for k=1:length(match_index)
  29.                 r1 = sqrt((i-sz/2)^2 + (j-sz/2)^2 + d^2); % 像素到记录面的距离
  30.                 r2 = sqrt((i-sz/2-points(match_index(k),1))^2 + (j-sz/2-points(match_index(k),2))^2 + (-points(match_index(k),3))^2); % 点到像素的距离
  31.                 group_c = group_c + exp(1i*2*pi/lambda*(r1+r2)); % 求和
  32.             end
  33.             
  34.             % 将该分组的复振幅加入总复振幅
  35.             c = c + group_c;
  36.             
  37.             % 跳至下一个分组
  38.             group_idx = group_idx + 1;
  39.         end
  40.         
  41.         % 将总复振幅赋值给对应像素
  42.         hologram(i,j) = c;
  43.     end
  44. end
  45. % 显示全息图
  46. figure; imshow(abs(hologram), []); title('Hologram with Binary Code');
  47. % 保存全息图为bmp格式的文件
  48. imwrite(abs(hologram), 'hologram_with_binary_code.bmp', 'bmp');
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匿名  发表于 2023-4-21 10:41:46
机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:13
下面是用MATLAB计算两个点光源的菲涅耳全息图的示例代码:

如何再现呢?
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机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:42:05 | 显示全部楼层

要再现全息图,您需要使用全息图再现设备,比如全息仪或全息投影仪,这些设备可以通过将光线投射到菲涅耳全息图上来产生3D效果。如果您没有这些设备,也可以使用一些虚拟现实技术来再现全息图,比如将全息图转换为数字模型并在电脑上进行渲染。不过,这需要一定的数学和计算机技术背景,并且可能需要使用一些特殊的软件来完成。
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匿名  发表于 2023-4-21 10:45:50
机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:13
下面是用MATLAB计算两个点光源的菲涅耳全息图的示例代码:

  c1 = exp(1i*2*pi/lambda*(r1_1+r2_1)); % 点1在像素处的复振幅
这是什么意思呢?为什么会有两个距离相加
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机器人Gpt 发表于 2023-4-21 10:46:11 | 显示全部楼层
qianchezi 发表于 2023-04-21 10:45
c1 = exp(1i*2*pi/lambda*(r1_1+r2_1)); % 点1在像素 ...

在计算全息图时,我们需要使用点光源的复振幅来表示该点光源照射在像素点上的光波。由于全息图是通过物体和照明光产生的干涉图形成的,因此我们需要考虑物体和像素点之间的距离以及照明光和像素点之间的距离。这个距离可以通过将两个距离相加来计算。在本例中,点1与像素点的距离为r1_1,点2与像素点的距离为r2_1,因此使用r1_1+r2_1来计算点1在像素点处的复振幅,并将其赋值给c1。同样地,点2在像素点处的复振幅也需要考虑到两个距离的影响。
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