生成多深度衍射场时的遮挡消除方法、系统、设备及介质

本发明涉及全息图，特别是涉及一种生成多深度衍射场时的遮挡消除方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、当从三维数据集生成多深度衍射场时，处理不同层之间的遮挡关系是至关重要的。抽样方法分为完全抽样和不完全抽样两类。完全抽样包括获得所有被遮挡的对象，而不完全抽样则没有。

2、现有的方案为标准法计算多深度场景衍射场，具体过程如图6所示，其中，图1为以“扑克牌”为特征的3d场景图，共四层来说明遮挡处理，其中第1层是桌布，第2层是梅花10，第3层是方块9，第4层是黑桃8。图2为图1的强度图像，图3为图1的深度图像，图4中(a)部分为图3中第1层深度平面的强度图像，图4中(b)部分为图3中第2层深度平面的强度图像，图4中(c)部分为图3中第3层深度平面的强度图像，图4中(d)部分为图3中第4层深度平面的强度图像，图5中(a)部分为图3中第1层深度平面的掩膜图像，图5中(b)部分为图3中第1层深度平面的掩膜图像，图5中(c)部分为图3中第1层深度平面的掩膜图像，图5中(d)部分为图3中第1层深度平面的掩膜图像，图6为用标准法计算图1多深度衍射场的流程图。根据图6可知，第一层向前传播，实现第一个深度平面(层)的衍射场的产生。随后，第二个掩膜遮挡第一个衍射场，允许后者与第二层的叠加一起向前传播，产生第二个衍射场。类推，衍射场与切片的每一层叠加都在衍射后对应位置被下一层所取代。根据角谱理论，逐层替换法计算衍射场的复振幅，可以表示为：

3、

4、在衍射场的计算过程中，由于缺少被遮挡物体的信息，严重影响了全息图的再现质量，特别是在不同层的边界处会出现严重的暗线，因此解决计算多深度衍射场遮挡问题对全息图的再现质量十分重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种生成多深度衍射场时的遮挡消除方法、系统、设备及介质，可解决计算多深度衍射场遮挡问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种生成多深度衍射场时的遮挡消除方法，包括：

4、获取目标三维场景的强度图像和深度图像；

5、根据预设深度区间和离散深度图像的预设深度平面总数，对所述目标三维场景的深度图像进行离散得到离散深度图像；所述离散深度图像包括预设深度平面总数个深度平面，同一深度平面的深度值相同；

6、基于角谱理论，根据预设目标平面深度值、预设深度区间中的最大值、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅，n为离散深度图像的预设深度平面总数；其中，当1<n<n时，基于角谱理论，根据深度间隔、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅；当n＝1时，基于角谱理论，根据深度间隔以及所述目标三维场景的强度图像得到第1个深度平面的衍射场复振幅；所述深度间隔为根据预设深度区间和离散深度图像的预设深度平面总数计算得到的。

7、可选的，根据预设深度区间和离散深度图像的预设深度平面总数，对所述目标三维场景的深度图像进行离散得到离散深度图像，具体包括：

8、设置预设深度区间为[d1，d2]，设置离散深度图像的预设深度平面总数为n；

9、根据公式计算离散深度图像第n个深度平面的深度值dn；

10、将所述目标三维场景的深度图像中灰度值为dn-1到dn的值均设置为dn得到离散深度图像。

11、可选的，所述深度间隔根据公式计算，其中，δz为深度间隔，[d1，d2]为预设深度区间。

12、可选的，基于角谱理论，根据深度间隔以及所述目标三维场景的强度图像得到第1个深度平面的衍射场复振幅，具体为：

13、根据所述目标三维场景的强度图像得到所述目标三维场景的强度分布；

14、基于角谱理论，根据所述深度间隔和所述目标三维场景的强度分布，计算第1个深度平面的衍射场复振幅。

15、可选的，基于角谱理论，根据深度间隔、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅，具体包括：

16、根据离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分计算所述目标三维场景在第n个深度平面的强度分布；

17、基于角谱理论，根据所述目标三维场景在第n个深度平面的强度分布、第n个深度平面的深度值、深度间隔和第n-1个深度平面的衍射场复振幅计算第n个深度平面的衍射场复振幅。

18、可选的，基于角谱理论，根据预设目标平面深度值、预设深度区间中的最大值、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅，具体包括：

19、根据预设目标平面深度值和预设深度区间中的最大值计算深度差；

20、根据离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分计算所述目标三维场景在第n个深度平面的强度分布；

21、基于角谱理论，根据所述目标三维场景在第n个深度平面的强度分布、第n个深度平面的深度值、深度差和第n-1个深度平面的衍射场复振幅计算第n个深度平面的衍射场复振幅。

22、一种生成多深度衍射场时的遮挡消除系统，包括：

23、获取模块，用于获取目标三维场景的强度图像和深度图像；

24、离散模块，用于根据预设深度区间和离散深度图像的预设深度平面总数，对所述目标三维场景的深度图像进行离散得到离散深度图像；所述离散深度图像包括预设深度平面总数个深度平面，同一深度平面的深度值相同；

25、衍射场复振幅计算模块，用于基于角谱理论根据预设目标平面深度值、预设深度区间中的最大值、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅，n为离散深度图像的预设深度平面总数；其中，当1<n<n时，基于角谱理论，根据深度间隔、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅；当n＝1时，基于角谱理论，根据深度间隔以及所述目标三维场景的强度图像得到第1个深度平面的衍射场复振幅；所述深度间隔为根据预设深度区间和离散深度图像的预设深度平面总数计算得到的。

26、可选的，所述离散模块，具体包括：

27、预设单元，用于设置预设深度区间为[d1，d2]，设置离散深度图像的预设深度平面总数为n；

28、深度值计算单元，用于根据公式计算离散深度图像第n个深度平面的深度值dn；

29、离散单元，用于将所述目标三维场景的深度图像中灰度值为dn-1到dn的值均设置为dn得到离散深度图像。

30、一种电子设备，包括：

31、存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述所述的生成多深度衍射场时的遮挡消除方法。

32、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的生成多深度衍射场时的遮挡消除方法。

33、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

34、基于角谱理论根据预设目标平面深度值、预设深度区间中的最大值、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅，n为离散深度图像的预设深度平面总数；其中，当1<n<n时，基于角谱理论，根据深度间隔、离散深度图像的第n个深度平面在目标三维场景的强度图像中的对应部分、第n-1个深度平面的衍射场复振幅和第n个深度平面的深度值，计算第n个深度平面的衍射场复振幅；当n＝1时，基于角谱理论，根据深度间隔以及所述目标三维场景的强度图像得到第1个深度平面的衍射场复振幅，可解决计算多深度衍射场遮挡问题，提高全息图的再现质量。