автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Исследование и разработка методов визуализации объемных изображений

004615676

На правах рукописи

Кольцов Михаил Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Специальность: 05.12.04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства

телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

-2 ДЕК 2010.

Санкт-Петербург - 2010

004615676

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Кузнецов Сергей Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лебедько Евгений Георгиевич кандидат технических наук, доцент Манцветов Андрей Александрович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Защита диссертации состоится <ЛХ_» Ы^Ал 2010 года в

часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертации Д 212.238.03 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5. ,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « У( »

2010 года.

Учёный секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Баруздин С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Системы визуализации объемных изображений в настоящее время интенсивно развиваются во всех передовых странах мира с использованием различных современных технологий. До недавнего времени развивались в основном стереосистемы, основанные на «обмане мозга» наблюдателя, но в последнее время они вызывают меньший интерес у потребителей из-за существенных непреодолимых недостатков. Развивающиеся в настоящее время классические голографические системы, использующие дифракцию оптических полей на двумерных динамических голограммах являются наиболее перспективными по качественным показателям, но пока далеки по своим основным параметрам от практической реализации. Существенно дальше продвинулись методы визуализации объемных изображений, основанные на проекционных системах, формирующих объемные изображения поточечно в реальном или иллюзорном объеме пространства. Такие системы в ближайшее время должны достигнуть по количеству воспроизводимых точек качества плоских мониторов. Как правило, они используют формирование оптических изображений в виде ряда плоских планов с их переносом в пространстве и увеличением посредством сложных качественных оптических или голо1рафических объективов без применения дифракции оптических полей.

Одна из актуальных задач при разработке топографических систем -синтез динамических голограмм, но она слишком сложна для практической реализации при синтезе голограмм в двумерном виде. В рассматриваемой работе эта задача формулируется применительно к синтезу одномерных динамических голограмм, что резко упрощает ее решение. Синтез таких одномерных голограмм можно применить к имеющим большое практическое значение лазерным проекционным системам визуализации плоских и объемных изображений на базе акустооптических дефлекторов (АОД).

Полученные в диссертации результаты позволяют применить перспективный синтез одномерных голограмм совместно с поточечным формированием объемных изображений, что обусловливает актуальность работы.

Цель работы и задачи исследований.

Цель диссертационной работы заключается в исследовании дифракции когерентных оптических полей на ультразвуковых голограммах и разработке лазерной проекционной системы визуализации объемных и плоских изображений на основе этой технологии с применением акустооптического дефлектора (АОД).

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- обзор направлений и методов визуализации объемных изображений и выбор и обоснование наиболее перспективных направлений для дальнейшего их развития в диссертационной работе;

- разработка математической модели дифракции поля на ультразвуковой акустической голограмме, обоснование метода синтеза голограммы в виде суммы гармонических дифракционных решеток для параллельного вывода после дифракции оптического поля в виде строки точек, обоснование закона изменения начальных фаз гармонических дифракционных решеток для обеспечения максимальной эффективности дифракции;

- математическое моделирование дифракции когерентного оптического поля на ультразвуковых акустических голограммах при большом количестве точек моделирования (до 20 - 40 миллионов точек) в пространстве, как в дальней, так и в ближней зоне дифракции,

- разработка экспериментальной системы объемной визуализации, построенной по принципу дифракции на ультразвуковых акустических голограммах;

- разработка и отладка алгоритма и программы вывода плоских и объемных изображений и драйвера для системы объемной визуализации;

- экспериментальные исследования и выбор источников трехмерной информации для кодирования, разработка алгоритмов и программ

восстановления трехмерной информации по плоским угловым ракурсам медицинских многоракурсных систем и стереосистем, разработка алгоритмов и программ кодирования информации из пакета трехмерного моделирования (3D Studio Мах) и формирования сигнала, создающего ультразвуковые голограммы в апертуре АОД;

- экспериментальные исследования режимов работы блоков в системе визуализации и анализ их влияния на качество изображений;

- поиск совместных оптимальных режимов работы блоков в системе для получения эффективной дифракции и формы оптических фронтов, на этой основе синтез динамических объемных изображений;

- исследование качества динамических изображений, его оптимизация, коррекция аппаратуры и программного обеспечения.

Методы исследования.

В работе используется математический аппарат теории дифракции, линейной алгебры, многомерного быстрого преобразования Фурье, математический аппарат визуализации трехмерных изображений библиотек Open GL. Для подтверждения разработанного метода в работе используется математический эксперимент на компьютере и физический эксперимент дифракции когерентных оптических полей на акустических голограммах, возбуждаемых радиосигналом в акустооптическом дефлекторе. Для визуализации объемных изображений используются цилиндрические растры микролинз, голограмма светящейся точки и вращающийся визуализатор.

Научная новизна.

В диссертации получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана математическая модель дифракции поля на акустической голограмме, обоснован метод синтеза ультразвуковой голограммы в виде суммы гармонических дифракционных решеток для параллельного вывода после дифракции оптического поля в виде массива подсвеченных точек.

2. Обоснован закон изменения начальных фаз гармонических дифракционных решеток для обеспечения максимальной эффективности

дифракции.

3. Разработан алгоритм и программа восстановления трехмерной информации по плоским угловым ракурсам медицинских многоракурсных систем и стереосистем, разработан алгоритм и программа кодирования этой информации и информации из пакета трехмерного моделирования (3D Studio Мах) в выборки радиосигнала, формирующего ультразвуковые голограммы в апертуре АОД.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод синтеза одномерной динамической ультразвуковой голограммы на основе обратного дискретного преобразования Фурье заданного амплитудного и фазового распределения оптического поля, позволяющий параллельно в дальней зоне дифракции формировать строку светящихся точек, причем каждая точка строки имеет свою амплитуду и радиус волнового фронта.

2. Закон распределения начальных фаз гармонических составляющих ультразвуковой голограммы, позволяющий получить максимальную эффективность дифракции - до 90% от дифракции на гармонической дифракционной решетке при сохранении точности воспроизведения оптического поля в дальней зоне дифракции.

3. Алгоритм математического моделирования распределения когерентных оптических полей в пространстве после дифракции на ультразвуковых голограммах с применением быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров как в ближней, так и в дальней зоне для ускорения расчетов и повышения точности.

4. Алгоритм восстановления координаты глубины точек по стереопаре изображений на основе целочисленных операций, позволяющий вести обработку в реальном времени.

Практическая ценность новых научных результатов.

Разработанная система позволяет выводить динамические плоские изображения ТВЧ формата повышенного качества и яркости на большие экраны и на любые криволинейные поверхности (шар, цилиндр), поскольку разработанный метод формирует оптическое изображение высокой четкости в пределах большого пространства дальней зоны дифракции по продольной координате.

Разработанная лазерная проекционная система формирует объемные изображения при применении в качестве визуализатора, как растра микролинз с голограммой светящейся точки, так и вращающегося экрана.

Предложенное алгоритмическое обеспечение на основе быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров для моделирования распределения оптических полей после дифракции ускоряет расчеты в 6-8 раз по сравнению с применением алгоритмов численного решения интегрального уравнения дифракции.

Разработанный алгоритм восстановления координаты глубины точек по стереопаре изображений на основе целочисленных операций аппаратно позволяет реализовать восстановление координаты глубины залегания пикселей для стандартных видеопотоков в реальном времени, что до настоящего времени на практике не реализовывалось.

Основные положения диссертации защищены патентом на полезную модель №60233 от 10.01.2007.

Реализация и внедрение результатов работы.

Основные результаты работы получены в процессе выполнения двух хоздоговорных НИОКР в 2006 - 2008 в ЗАО «Системы объемной визуализации и анимации» (ГК от 30.06.2006 г. № 4462р/6849 и от 28.12.2007 г. № 5568р/6849) и госбюджетной НИР федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» в 2009 -2010 г. на кафедре РЭС СПбГЭТУ (ЛЭТИ) (ГК от 29.10.2009 г. № П1927).

На основе материалов диссертации была разработана система захвата, визуализации и архивации плоских и объемных динамических изображений для ангиографических установок. Система была внедрена в СПб ГУЗ «Городская многопрофильная больница №2» на ангиографическую установку фирмы Siemens. Она в 2 раза увеличила количество проводимых диагностических исследований и неинвазивных операций с применением высокотехнологичного цифровой рентгеноскопии, повысила их эффективность. Также материалы диссертации использованы в научных разработках кафедры и в учебном процессе.

Апробация работы.

Основные теоретические и практические результаты диссертации были доложены и обсуждались на 1-ой международной молодежной научной конференции по интеллектуальным технологиям и системам «ЮНИ-ИНТЕЛ, 2010» (озеро Селигер, 20 Юг), международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте» (Одесса, 20 Юг), а также на внутривузовских научно-технических конференциях в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2006-2010 гг. и на научных семинарах кафедры радиоэлектронных средств СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Публикации.

Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 5 статьях и докладах, из них по теме диссертации 5, среди которых 2 статьи в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК, 3 публикации в других изданиях. Доклады доложены и получили одобрение на 2 международных научно-практических конференциях.

Структура и объем.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, 10 приложений и списка литературы, включающего 89 наименований. Основная часть работы изложена на 166 страницах и содержит 78 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемых проблем, сформулирована цель диссертационной работы и её основные задачи, определена практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе диссертации приводится обзор методов визуализации объемных изображений, а также рассмотрены их преимущества и недостатки.

Вторая глава диссертации посвящена разработке параллельного метода синтеза сигнала возбуждения акустооптического дефлектора для формирования ультразвуковой акустической голограммы. Перед разработкой экспериментальной установки для подтверждения эффективности разрабатываемой технологии было проведено ее математическое обоснование и моделирование.

Проекционная система на основе такой технологии представляет собой следующую математическую модель (рис. 1).

Рис. 1. Математическая модель проекционной системы. Сигнал /(х,у) на входе системы является гауссовым когерентным пучком, излучаемым лазером. Сигнал дифрагирует на АОД с функцией пропускания г, (*,>-), преобразуется свободным пространством А {/¡+ (х.у)}.

далее фокусируется собирающей линзой, представляющей из себя модулятор с функцией пропускания и затем снова преобразуется свободным

пространством {/2+ (х,.у)}.

В представленной математической модели можно выделить три основных оператора, воздействующих на сигнал:

1. Акустооптический дефлектор

2. Оператор свободного пространства

3. Линза

Для получения точек изображения под различными углами необходимо последовательно возбуждать в дефлекторе акустические волны различной длины (частоты). Развертка формируется суммированием по апертуре АОД гармонических сигналов с различными амплитудами и частотами, определяющими яркости и углы отклонения после дифракции. В результате после дифракции в дальней зоне формируется строка точек с заданной яркостью.

При высокой скорости сканирования, когда в апертуре дефлектора одновременно находятся звуковые волны нескольких длин, происходит расщепление оптического пучка. Амплитуды и фазы у парциальных пучков определяются спектральным составом акустических волн, т. е. создается пространственное распределение оптического поля, после дифракции на акустических волнах, как это происходит в голограмме. Сумма синфазных колебаний различных длин, определяющих отклонения парциальных лучей на необходимые углы, порождает результат, стремящийся к 8-функции, т. е. в апертуре дефлектора возникает сигнал с высоким пик фактором, что существенно снижает эффективность дифракции, то есть при дифракции Брэгга в максимум -1 порядка уходит практически нулевая интенсивность оптического поля.

При распределении оптического поля после дифракции в виде ряда точек одинаковой интенсивности в заданные углы отклонения минимальным пик фактором в дефлекторе обладает сигнал с линейной частотной

модуляцией (ЛЧМ). Спектр такого сигнала с высокой степенью точности постоянен в этой полосе, что позволяет создать строку подсвечиваемых точек заданной длины и положения с равной яркостью пикселей.

При интегрировании гармонических сигналов с заданным фазовым законом, аналогичным фазовому закону ЛЧМ сигнала, по всему диапазону занимаемых частот получается следующий вид сигнала возбуждения в АОД ультразвуковой голограммы, обладающим минимальным пикфактором:

У(Ш) = £ Л(к) ссфя^ + М/)Дг(1 + * -1) + 2л(1 -М/ 2)Г, (к) Дг2 / т], к=1

Где И- число гармоник в диапазоне Г; к -номер гармоники; г -индекс по времени; Д/ -шаг дискретизации по частотам гармоник; Дг -минимальный шаг дискретизации сигнала во времени; Т - длительность импульса; - начальная частота радиосигнала в диапазоне частот возбуждения АОД; М - число дискретов акустического сигнала в апертуре АОД, вводимое для управления локализацией светящейся точки по глубине; (к) - девиация частоты, задающая кривизну волнового фронта после дифракции света на парциальной ультразвуковой решетке.

Добавление линейного изменения частоты к несущей частоте каждой к-той гармоники в подобной ультразвуковой голограмме незначительно снижает эффективность дифракции, но позволяет управлять не только положением точек в строке по горизонтальной оси и их яркостью, но и положением в пространстве по глубине.

Математический аппарат, необходимый для реализации описанной выше модели основывается на преобразовании Фурье. Использование методов, основанных на алгоритмах быстрого преобразования Фурье (БПФ) осуществляется с наименьшим теоретически возможным асимптотическим количеством элементарных операций (вычисления тригонометрических функций и умножений), что позволяет существенно сократить время вычислительных процедур.

Ниже представлена универсальная вычислительная схема, с помощью которой можно промоделировать явление саморепродукции, многофокусную систему и пространственную фильтрацию.

Если объект /(х,у) расположен на расстоянии г от предметной плоскости, а в Фурье-плоскости помещен транспарант с функцией пропускания Н(и,у), тогда поле в выходной плоскости может быть найдено как

¡¿{и'+у1)

0(и, у) = Н(и, V) • е2к -Р(и,у) ё(х<У) где

_ кх _ку

В соответствии с изложенными алгоритмами было разработано программное обеспечение, выполняющее все необходимые математические процедуры с дальнейшим выводом распределения результирующего поля на экран в трехмерной аксонометрии.

Результат программного моделирования полностью повторяет пространственное распределение оптического поля, образованного от дифракции на двух плоских акустических волнах и дает вблизи фокуса линзы известное распределение с перетяжкой в фокусе линзы, что позволило считать программу достоверной.

Опираясь на математические эксперименты на базе верифицированной программы моделирования, разработан метод синтеза радиосигнала, формирующего голограмму в апертуре АОД. Метод опирается на суммирование синусоидальных сигналов. Каждый синусоидальный сигнал возбуждает в дефлекторе акустическую волну, являющуюся дифракционной решеткой, на которой дифрагирует оптическое поле, образуя в дальней зоне перетяжку в виде светящейся точки на голограмме. Амплитуда каждого сигнала определяет яркость точки, частота сигнала определяет положение точки по поперечной координате X на голограмме.

Для более точной оценки степени ухудшения качества изображения и эффективности дифракции, было проведено моделирование распределения поля после дифракции при формировании двумерных изображений с применением акустооптического модулятора, возбуждаемого радиосигналом, сформированным по заданному закону распределения начальной фазы. Эффективность дифракции при синтезе изображения с использованием заданного закона распределения начальной фазы составляет 90% от эффективности дифракции с применением ЛЧМ сигнала.

Эффективность дифракции при синтезе изображения с применением случайного распределения начальных фаз гармонических радиосигналов по равномерному закону составляет 76% от эффективности дифракции с применением ЛЧМ сигнала. Также появилась четко выраженная дисперсность изображения.

Третья глава диссертации посвящена выбору источников трехмерной информации для формирования объемных изображений и разработке системы визуализации объемных изображений. В качестве источников трехмерной информации были выбраны объемные сцены трехмерного пакета моделирования 3D Studio Мах, а также плоские угловые ракурсы медицинских многоракурсных систем и стереосистем. Задача восстановления третьей координаты для стереоизображений и плоских угловых ракурсов является наиболее сложной.

Разработанный алгоритм позволяет определить диспарантность для пары стереоизображений. Глубина точек сцены при известной диспарантности может быть найдена элементарными преобразованиями, учитывающими параметры стереоскопической системы.

Алгоритм опирается на следующие операции:

•медианная фильтрация изображения с целью повышения помехоустойчивости;

•разбиение каждого изображения стереопары на области, условно принадлежащие одному объекту, т. е. выделение объектов или их частей из

общего ландшафта двух ракурсов изображения по критерию близкой цветности;

•обнаружение соответствующих друг другу областей на левом и правом изображениях стереопары по максимуму корреляционной функции при смещении областей и нахождение диспарантности по величине этого смещения.

Экспертная оценка результирующей объемной сцены показала, что качество изображения вполне приемлемо; на двух аксонометриях под разными углами просматривается рельефность снимков, т. е. смещение деталей в зависимости от глубины залегания объектов сцены.

Рис. 2. Структурная схема трехмерного лазерного дисплея. На рис. 2 приведена структурная схема трехмерного лазерного дисплея, который реализует "рельефный" принцип формирования изображения. При этом строки пикселей выводятся параллельно по горизонтальной координате с заданной глубиной залегания каждого пикселя. Расположение каждой строки по вертикальной координате управляется по второму каналу АО Д.

Трехмерный лазерный дисплей включает следующие основные устройства:

•визуализатор, состоящий из растра микролинз и проецирующей голограммы (аналог сферического зеркала);

•блок синхронизации заполнения звукопровода АОД ультразвуковой голограммой и вспышек лазера;

• импульсный лазер с коллимирующими и фокусирующими оптическими элементами;

•двухкоординатный АОД, управляющий сканированием лазерного луча, его фокусировкой и модулирующий его яркость;

•двухканальный радиоэлектронный блок, формирующий радиосигналы для возбуждения АОД;

•цифровой блок, включающий двухканальную буферную видеопамять; •компьютерный интерфейс.

Закодированное в виде выборок радиосигнала для АОД объемное изображение считывается из памяти управляющего компьютера и через шину передается в буферную видеопамять цифрового блока объемного дисплея (рис. 2). Далее цифровой блок передает информацию через цифро-аналоговый преобразователь в радиоэлектронный блок синхронно с лазерными импульсами. Блок синхронизации синхронизирует считывание выборок из видеопамяти с импульсами лазера. Радиоэлектронный блок усиливает радиосигналы и возбуждает акустические волны в АОД. Оптический пучок лазера, продифрагировавший в АОД, проходит систему линз и попадает на растр микролинз. В каждую микролинзу попадает парциальный оптический пучок после дифракции, образующий горизонтальную строку пикселей. Усредненный фазовый фронт каждого пикселя строки определяет глубину залегания его фокуса после микролинзы. Вертикальное положение строки определяется радиосигналом второго канала АОД. Голограмма световой точки действует как сферическая линза, перепроецирующая полученное световое распределение в свой задний объем с необходимым изменением масштаба.

В четвёртой главе диссертации проводятся экспериментальные исследования системы визуализации объемных изображений, а также производится поиск оптимальных режимов работы отдельных блоков системы.

Совместные оптимальные режимы работы в системе визуализации обеспечивают два важнейших параметра:

•максимальную эффективность дифракции в полосе пропускания акустооптических кристаллов парателлурита;

•максимальную разрешающую способность изображения, обеспечивающую не только четкость и резкость плоского изображения, но и правильное воспроизведение оптических фронтов для каждой светящейся точки, что создаст эффект объемности изображения при прохождении через растр микролинз и голограмму светящейся точки.

Учитывая особенности разработанной системы визуализации, применение экспериментального образца оказалось востребованным в высокотехнологичной медицине, в частности в цифровом рентгене.

Для подключения системы визуализации к ангиографической установке была произведена разработка аппаратно-программного комплекса.

По результатам апробации системы в городской многопрофильной больнице №2 из-за малых углов видимости и недостаточной глубины объемных изображений было принято решение заменить микрорастр с голограммой на вращающийся визуализатор. При этом углы обзора изображения существенно расширяются, а объем изображения становится виден практически под любым угловым ракурсом, кроме того плоские дифракционные линзы вокруг объема визуализации увеличивают кажущийся размер объема в 2 - 4 раза.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В результате проделанной работы проведено исследование дифракции когерентных оптических полей на ультразвуковых голограммах и разработана лазерная проекционная система визуализации объемных и плоских изображений на основе этой технологии с применением АО Д.

При этом решены следующие задачи:

1. Проведен обзор направлений и методов визуализации объемных изображений, выбраны и обоснованы наиболее перспективные направления исследований.

2. Разработана математическая модель дифракции поля на ультразвуковой акустической голограмме, обоснован метод синтеза ультразвуковой голограммы в виде суммы гармонических дифракционных решеток для параллельного вывода после дифракции оптического поля в виде строки с общим количеством от 600 до 1200 точек.

3. Проведено математическое моделирование дифракции когерентного оптического поля на ультразвуковых акустических голограммах с количеством точек моделирования в пространстве 20 - 40 миллионов, с охватом дальней и ближней зоны дифракции.

4. Разработаны функциональные и принципиальные схемы электронных блоков системы объемной визуализации, построенной по принципу дифракции на ультразвуковых акустических голограммах, разработаны печатные платы.

5. Разработаны и отлажены программа вывода плоских и объемных изображений и драйвер для системы объемной визуализации.

6. Проведены экспериментальные исследования и выбраны источники трехмерной информации для кодирования, разработаны алгоритмы и программы восстановления трехмерной информации по плоским угловым ракурсам медицинских многоракурсных систем и стереосистем, разработаны алгоритмы и программы кодирования этой информации из пакета трехмерного моделирования (3D Studio Мах) в выборки сигнала, формирующего ультразвуковые голограммы в апертуре АОД.

7. Проведены экспериментальные исследования режимов работы блоков в системе и анализ их влияния на качество изображений.

8. Проведен поиск совместных оптимальных режимов работы блоков в системе для получения эффективной дифракции и формы оптических

фронтов, по результатам поиска проведен синтез динамических объемных изображений.

9. Проведены исследования качества динамических изображений, их оптимизация, откорректирована аппаратура и программное обеспечение.

Опубликованные научные работы по теме диссертации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Кольцов, М.М. Разработка метода и визуализации объемных изображений [Текст] / М.М. Кольцов, C.B. Кузнецов // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2010. - № 2. - С. 47-55.

2. Кольцов, М.М. Синтез системы передачи и визуализации объемных изображений на основе акустооптического дефлектора [Текст] / М.М. Кольцов, C.B. Кузнецов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2010. - Т. 53 № 7. - С. 61-66.

и в других изданиях:

1. Голографический проекционный лазерный объемный дисплей [Текст]: пат. 60233 Рос. Федерация: МПК G 03 H 3/00/ A.B. Воронов, A.A. Головков, М.М. Кольцов, C.B. Кузнецов; заявитель и патентообладатель ЗАО «СОВА». - № 2006115665/22; заявл. 02.05.06; опубл. 10.01.07, Бюл. № 1. - 2 с: ил.

2. Кольцов, М.М. Разработка экспериментального образца лазерного объемного проекционного голографического дисплея [Текст] / М.М. Кольцов // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2010: сб. науч. трудов. - Одесса: Изд-во Черноморье, 2010 - Т. 6. -С. 37-39.

3. Кольцов, М.М. Моделирование сложных систем визуализации изображений [Текст] / М.М. Кольцов // ЮНИ-ИНТЕЛ-2010, Селигер 27-30 июня 2010: сб. науч. трудов. - Спб: Изд-во СПбГЭТУ, 2010 - С. 168-171.

Подписано в печать 08.11.10. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 67.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

•Введение.

Глава 1. Обзор методов визуализации объемных изображений.

Выводы по материалам первой главы. Постановка задачи исследований.

Глава 2. Разработка параллельного метода синтеза сигнала возбуждения акустооптического дефлектора для формирования акустической голограммы.

2.1. Модель дифракции когерентного оптического поля на акустооптическом дефлекторе.

2.1.1. Спектр сигнала с частотно-модулированным заполнением.

2.1.2. Оператор свободного пространства.

2.1.3. Физика работы тонкой линзы.

2.1.4. Построение алгоритмической модели.

2.1.5. Схема вычислений.

2.1.6. Паразитные эффекты компьютерной модели.

2.2. Математическое моделирование оптических полей.

Выводы по результатам исследований второй главы.

Глава 3. Выбор источников трехмерной информации для формирования объемных изображений, разработка- системы визуализации объемных изображений.

3.1. Разработка алгоритма восстановления трехмерной структуры сцен по их плоским изображениям.

3.1.1. Теоретические аспекты восстановления трехмерной структуры сцен по их плоским изображениям.

3.1.2. Разработка алгоритма восстановления третьей координаты объекта по его двум плоским угловым ракурсам.

3.1.2.1. Фильтрация изображения.

3.1.2.2. Выделение одноименных областей на изображениях стереопары.

3.1.2.3. Нахождение диспарантности.

3.2. Кодирование компьютерных 3D изображений и анимации в формате пакета 3D Studio Мах и кодирование стереофильмов.

3.3. Кодирование информации ангиографических сканирующих установок.

3.4. Описание структуры системы визуализации объемных изображений.

3.5. Разработка функциональных схем электронных блоков системы визуализации.

3.5.1. Укрупненная функциональная схема цифрового блока и блока синхронизации.

3.5.2. Разработка принципиальной схемы и печатной платы цифрового блока системы визуализации.

3.5.3. Укрупненная функциональная схема радиоэлектронного блока.

3.5.4. Разработка принципиальной схемы и печатной платы радиоэлектронного блока системы визуализации.

3.6. Разработка драйвера связи с системы визуализации.

3.7. Разработка конструкции оптической части системы визуализации.

3.8. Разработка корпуса проекционного блока, конструкции крепления оптических и электронных блоков.

3.9. Экспериментальная установка системы визуализации объемных изображений.

Выводы по результатам исследований третьей главы.

Глава 4. Экспериментальные исследования системы визуализации объемных изображений, поиск оптимальных режимов работы отдельных блоков системы.

4.1. Настройка отдельных блоков системы визуализации объемных изображений.

Выводы по результатам исследований четвертой главы.

Объемные изображения обладают большей информативностью и в недалеком будущем заменят плоские. Они позволяют интегрально оценивать информацию и принимать быстрые, эффективные решения в экстремальных условиях - высокотехнологичная медицина, управление воздушным движением и т.д. Реалистичные объемные изображения, передаваемые на далекие расстояния через Интернет, позволят выполнять удаленные диагностику и операции, повысят качество удаленного общения. Многие мировые развитые страны приняли национальные программы развития объемного телевидения.

Системы визуализации объемных изображений в настоящее время интенсивно развиваются во всех передовых странах мира с использованием различных современных технологий. До недавнего времени развивались в основном стерео - системы, основанные на «обмане мозга» наблюдателя, но в последнее время они вызывают меньший интерес у потребителей из-за существенных непреодолимых недостатков. Развивающиеся в настоящее время классические голографические системы, использующие дифракцию оптических полей на двумерных динамических голограммах являются наиболее перспективными по качественным показателям, но пока далеки по своим основным параметрам от практической реализации. Существенно дальше продвинулись методы визуализации объемных изображений, основанные на проекционных системах, формирующих объемные изображения поточечно в реальном или иллюзорном объеме пространства. Такие системы в ближайшее время должны достигнуть по количеству воспроизводимых точек качества плоских мониторов. Как правило, они используют формирование оптических изображений в виде ряда плоских планов с их переносом в пространстве и увеличением посредством сложных качественных оптических или голографических объективов без применения дифракции оптических полей.

Одна из актуальных задач при разработке голографических систем -синтез динамических голограмм, но она слишком сложна для практической реализации при синтезе голограмм в двумерном виде. В рассматриваемой работе эта задача формулируется применительно к синтезу одномерных динамических голограмм, что резко упрощает ее решение. Синтез таких одномерных голограмм можно применить к имеющим большое практическое значение лазерным проекционным системам визуализации плоских и объемных изображений на базе акустооптических дефлекторов (АОД). Полученные в диссертации результаты позволяют применить перспективный синтез одномерных голограмм совместно с поточечным формированием объемных изображений, что обусловливает актуальность работы.

Цель работы - исследование дифракции когерентных оптических полей на сложных ультразвуковых голограммах и разработка лазерной проекционной системы визуализации объемных и плоских изображений на основе этой технологии с применением АОД. Для достижения этой цели ставятся следующие задачи:

- обзор направлений и методов визуализации объемных изображений, выбор и обоснование наиболее перспективных направлений для дальнейшего их развития в диссертационной работе,

- разработка математической модели дифракции поля на сложной акустической голограмме, обоснование метода синтеза сложной голограммы в виде суммы гармонических дифракционных решеток для параллельного вывода после дифракции оптического поля в виде строки точек, причем каждая точка в строке имеет свою амплитуду и радиус волнового фронта, обоснование закона изменения начальных фаз гармонических дифракционных решеток для обеспечения максимальной эффективности дифракции,

- математическое моделирование дифракции когерентного оптического поля на сложных акустических голограммах при большом количестве точек моделирования (до 20 - 40 миллионов точек) в пространстве, как в дальней, так и в ближней зоне дифракции,

- разработка функциональных и принципиальных схем электронных блоков системы объемной визуализации, построенной по- принципу дифракции на сложных акустических голограммах, разработка печатных плат,

- разработка и отладка программы вывода плоских и объемных изображений и драйвера для системы объемной визуализации,

- экспериментальные исследования и выбор источников трехмерной информации для кодирования, разработка алгоритмов и программ восстановления трехмерной информации по плоским угловым ракурсам медицинских многоракурсных систем и стерео - систем, разработка алгоритмов и программ кодирования этой информации и информации из пакета 3D Studio Мах в выборки радиосигнала, формирующего ультразвуковые голограммы в апертуре АОД,

- экспериментальные исследования режимов работы блоков в системе и анализ их влияния на качество изображений,

- поиск совместных оптимальных режимов работы блоков в системе для получения эффективной дифракции и формы оптических фронтов, на этой основе синтез динамических объемных изображений,

- исследование качества динамических изображений, его оптимизация, коррекция аппаратуры и программного обеспечения.

В работе используется математический аппарат теории дифракции, линейной алгебры, многомерного быстрого преобразования Фурье, математический аппарат визуализации трехмерных изображений пакета Open GL. Для подтверждения разработанного метода в работе используется математический эксперимент на компьютере и физический эксперимент дифракции когерентных оптических полей на акустических голограммах, возбуждаемых радиосигналом в акустооптическом дефлекторе. Для визуализации объемных изображений используются цилиндрические растры микролинз, голограмма светящейся точки и вращающийся визуализатор.

Основные положения, выносимые на защиту.

Метод синтеза одномерной динамической ультразвуковой голограммы на основе обратного дискретного преобразования Фурье заданного амплитудного и фазового распределения оптического поля, позволяющий параллельно в дальней зоне дифракции формировать строку светящихся точек, причем каждая точка строки имеет свою амплитуду и радиус волнового фронта.

Закон распределения начальных фаз гармонических составляющих сложной голограммы, позволяющий получить максимальную эффективность дифракции — до 90% от дифракции на гармонической дифракционной решетке при сохранении точности воспроизведения оптического поля в дальней зоне дифракции.

Алгоритм математического моделирования распределения когерентных оптических полей в пространстве после дифракции на сложных голограммах с применением быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров как в ближней, так и в дальней зоне для ускорения расчетов и повышения точности.

Алгоритм восстановления координаты глубины точек по стерео - паре изображений на основе целочисленных операций, позволяющий вести обработку в реальном времени.

В процессе проведения исследований получены новые научные результаты:

Теоретического характера:

Предложен новый метод синтеза одномерной динамической ультразвуковой голограммы, опирающийся на обратное дискретное преобразование Фурье, который позволяет сочетать простоту поточечных методов формирования объемных изображений с голографическими методами, основанными на синтезе пространственного распределения поля после дифракции.

Обоснован не применявшийся ранее закон распределения начальных фаз гармонических составляющих сложной голограммы, позволяющий получить максимальную эффективность дифракции.

Прикладного характера:

Разработано алгоритмическое обеспечение на основе быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров для моделирования распределения оптических полей после дифракции, которое позволило повысить скорость расчетов в несколько раз по сравнению с традиционным численным решением уравнения дифракции.

Предложен алгоритм восстановления координаты глубины точек по стерео - паре изображений на основе целочисленных операций, впервые позволивший восстанавливать глубину залегания в кадре пикселей видеопотока в реальном времени.

Предлагаемый метод синтеза одномерной динамической ультразвуковой голограммы обосновывается исходя из свойств линейно изменяющегося по частоте сигнала.

Достоверность предлагаемого нового метода синтеза одномерной динамической ультразвуковой голограммы и эффективность дифракции при его применении с обоснованным законом распределения начальных фаз гармоник подтверждается как математическим моделированием, так и экспериментами на разработанной аппаратуре.

Точность воспроизведения пространственного распределения оптического поля после дифракции при применении предлагаемого быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров верифицируется моделированием известных распределений оптических полей после дифракции на гармонических дифракционных решетках.

Достоверность предлагаемого алгоритма восстановления координаты глубины точек по стереопаре изображений на основе целочисленных операций подтверждается кодированием реальных стерео - изображений и стерео — фильмов с экспертной оценкой качества восстановленной координаты глубины на объемных изображениях.

Теоретическая значимость результатов работы заключается в том, что предложен новый метод синтеза одномерных динамических голограмм с максимальной эффективностью дифракции и точностью воспроизведения оптического поля.

Практическая ценность работы состоит в том, что на основе предложенного метода разработана лазерная проекционная система визуализации плоских и объемных изображений на основе АОД, защищенная патентом на полезную модель [3].

Разработанная система позволяет выводить динамические плоские изображения ТВЧ формата повышенного качества и яркости на большие экраны и на любые криволинейные поверхности (шар, цилиндр), поскольку разработанный метод формирует оптическое изображение высокой четкости в пределах большого пространства дальней зоны дифракции по продольной координате.

Разработанная лазерная проекционная система формирует объемные изображения при применении в качестве визуализатора, как растра микролинз с голограммой светящейся точки, так и вращающегося экрана.

Предложенное алгоритмическое обеспечение на основе быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров для моделирования распределения оптических полей после дифракции ускоряет расчеты в 6-8 раз по сравнению с применением алгоритмов численного решения интегрального уравнения дифракции.

Разработанный алгоритм восстановления координаты глубины точек по стереопаре изображений на основе целочисленных операций аппаратно позволяет реализовать восстановление координаты глубины залегания пикселей для стандартных видеопотоков в реальном времени, что до настоящего времени на практике не реализовывалось.

Области внедрения системы визуализации плоских и объемных изображений — это высокотехнологичная медицина, системы управления воздушным движением, рекламный рынок и т.д.

На основе предложенного метода была разработана система захвата, визуализации и архивации плоских и объемных динамических изображений для ангиографических установок. Такая система внедрена в СПб ГУЗ «Городская многопрофильная больница №2» на установку фирмы Siemens. Она в 2 раза увеличила количество проводимых диагностических исследований и неинвазивных операций с применением высокотехнологичного цифрового рентгена, повысила их эффективность.

Выводы по результатам исследований четвертой главы

1. Проведены экспериментальные исследования режимов работы блоков в системе и анализ их влияния на качество изображений.

2. Проведен поиск совместных оптимальных режимов работы блоков в системе для получения эффективной дифракции и формы оптических фронтов.

3. По результатам поиска совместных оптимальных режимов работы блоков в системе проведен синтез динамических объемных изображений.

4. Проведено исследование качества динамических изображений, его оптимизация, коррекция аппаратуры и программного обеспечения.

Заключение

В результате проделанной работы проведено исследование дифракции когерентных оптических полей на сложных ультразвуковых голограммах и разработана лазерная проекционная система визуализации объемных и плоских изображений на основе этой технологии с применением АОД.

Технические параметры разработанного макетного образца системы:

Тип лазера:

БРББ импульсный лазер в режиме модуляции добротности - с длиной волны 532 нМ, средняя мощность 150 мВт,

Число пикселей в одном объемном кадре - 600x800x6.

Модулятор света - двухкоординатный акустооптический дефлектор, материал ТеОг, полоса частот возбуждения - 50 - 100 МГц, угол отклонения - 2,5°, мощность сигнала возбуждения - 1 Вт.

Частота смены кадров - 25 Гц.

Развертка чересстрочная, 50 Гц.

Размер изображения: 0,3x0,4x0,1 М.

При этом решены следующие задачи:

- проведен обзор направлений и методов визуализации объемных изображений, выбраны и обоснованы наиболее перспективные направления исследований,

- разработана математическая модель дифракции поля на сложной акустической голограмме, обоснован метод синтеза сложной голограммы в виде суммы гармонических дифракционных решеток для параллельного вывода после дифракции оптического поля в виде строки с общим количеством от 600 до 1200 точек,

- проведено математическое моделирование дифракции когерентного оптического поля на сложных акустических голограммах с количеством точек моделирования в пространстве 20 - 40 миллионов, с охватом дальней и ближней зоны дифракции,

- разработаны функциональные и принципиальные схемы электронных блоков системы объемной визуализации, построенной по принципу дифракции на сложных акустических голограммах, разработаны печатные платы,

- разработаны и отлажены программа вывода плоских и объемных изображений и драйвер для системы объемной визуализации,

- проведены экспериментальные исследования и выбраны источники трехмерной информации для кодирования, разработаны алгоритмы и программы восстановления трехмерной информации по плоским угловым ракурсам медицинских многоракурсных систем и стерео - систем, разработаны алгоритмы и программы кодирования этой информации и информации из пакета 3D Studio в выборки радиосигнала, формирующего ультразвуковые голограммы в апертуре АОД,

- проведены экспериментальные исследования режимов работы блоков в системе и анализ их влияния на качество изображений,

- проведен поиск совместных оптимальных режимов работы блоков в системе для получения эффективной дифракции и формы оптических фронтов, на этой основе проведен синтез динамических объемных изображений,

- проведены исследования качества динамических изображений, их оптимизация, откорректирована аппаратура и программное обеспечение.

В результате проделанной работы следующие основные положения выносятся на защиту диссертации:

Метод синтеза одномерной динамической ультразвуковой голограммы на основе обратного дискретного преобразования Фурье заданного амплитудного и фазового распределения оптического поля, позволяющий параллельно в дальней зоне дифракции формировать строку светящихся точек, причем каждая точка строки имеет свою амплитуду и радиус волнового фронта.

Закон распределения начальных фаз гармонических составляющих сложной голограммы, позволяющий получить максимальную эффективность дифракции - до 90% от дифракции на гармонической дифракционной решетке при сохранении точности воспроизведения оптического поля в дальней зоне дифракции.

Алгоритм математического моделирования распределения когерентных оптических полей в пространстве после дифракции на сложных голограммах с применением быстрого преобразования Фурье и перемножения пространственных спектров как в ближней, так и в дальней зоне для ускорения расчетов и повышения точности.

Алгоритм восстановления координаты глубины точек по стереопаре изображений на основе целочисленных операций, позволяющий вести обработку в реальном времени.

Результаты диссертации внедрены в СПб ГУЗ «Городская многопрофильная больница №2».

1. Кольцов, М.М. Разработка метода и визуализации объемных изображений Текст. / М.М. Кольцов, C.B. Кузнецов // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2010. - № 2. - С. 47-55.

2. Кольцов, М.М. Синтез системы передачи и визуализации объемных изображений на основе акустооптического дефлектора Текст. / М.М. Кольцов, C.B. Кузнецов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2010. - Т. 53 № 7. - С. 61-66.

3. Кольцов, М.М. Моделирование сложных систем визуализации изображений Текст. / М.М. Кольцов // ЮНИ-ИНТЕЛ-2010, Селигер 27-30 июня 2010: сб. науч. трудов. Спб: Изд-во СПбГЭТУ, 2010 - С. 168-171.

4. В. Парамонов, "На японском рынке появились ЗБ-телевизоры"

5. Текст. / В. Парамонов // (http://hitech.tomsk.ru/hitech/8449-na-japonskom-rynke-pojavilis-3d.html)

6. Э. Кошкина, "Объем и аромат. Телевидение ближайшего будущего" Текст. / Э. Кошкина // (http://www.mirf.ru/Articles/artl569.htm)

7. А. Бумагин, "30-невидаль" Текст. / А. Бумагин // (http://offline.computerra.ru/2008/726/351940Г)

8. М. Бабенков, "ЗБ-монитор А.С.Т. Kern LCD 2010Х" Текст. / M. Бабенков // (http://www.compress.ru/article.aspx?id=9885&iid=414)

9. Genuth, "The Return of the 3D Crystal Ball" Текст. /1. Genuth // (http://thefutiireofthings.com/articles/32/the-return-of-the-3d-crystal-ball.html)

10. Зинченко О.Н, "Обзор современных жидкокристаллических стереомониторов" Текст. / Зинченко О.Н., Смирнов А.Н., Чекурин А.Д.// (http://www.racurs.ru/?page:=416)

11. С. Книгин, "Обзор 3D Дисплеев" Текст. / С. Книгин // (http://www.trigonal.ru/article3 ddispl/3 ddispl .htm)

12. Golovkov, A. Image formation in the three-dimensional laser display

13. Текст. / A. Golovkov, S. Kuznetsov, A. Voronov // Pattern recognition and image analysis. 1996. Vol. 6, № 4. P. 823-826.

14. Камбелл Д. Формирование реальных трехмерных изображений при помощи вращающегося диска Текст. / Камбелл Д. // Электроника, Т.63, 1990, N19(847), с.3-4.

15. А. Будик Создан обновляемый голографический ЗО-дисплей Текст. /1. A. Будик //http://wvvw.3dnews.ru/news/sozdanobnovlyaemiigolograficheskii3ddisplei)

16. Грегори, Р. Л. Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия

17. Текст. / Грегори, Р. Л. // М., Прогресс, 1979, 270 с.

18. Р. Кей Истинно объемное изображение Текст. / Р. Кей //http://www.osp.ru/cw/2002/28-29/54537/)

19. Ребрин Ю. К., Управление оптическим лучом в пространстве Текст. /РебринЮ. К. //М.: Сов. радио, 1977. 336 с.

20. Гоноровский И. С., Радиотехнические цепи и сигналы Текст.: учеб. для вузов / И. С. Гоноровский // М.: Радио и связь, 1986. 512 с.

21. Теория когерентных изображений Текст.: / П. А. Бакут [и др.] под ред. Н. Д. Устинова. М.: Радио и связь, 1987. 264 с.

22. Баранский К. Н., Теория когерентных изображений Текст. / К. Н. Баранский //М.: изд-воМГУ, 1991. 143 с.

23. Балакший В.И., Физические основы акустооптики Текст. / Балакший

24. B.И., Парыгин В.Н., Чириков Л.Е. // М.: Радио и связь, 1985. 279 с.

25. Цифровая обработка изображений в информационных системах

26. Текст.: учебник / Афанасьев Ю.А и др.] под ред. Вострикова А. С. Новосибирск: НГТУ, 2002.-351 с.

27. Л.М. Сороко Основы голографии и когерентной оптики Текст. / Л.М. Сороко // М., Наука, 1971, 616 с.

28. Х.Бётхер, Современные системы регистрации информации Текст. / Х.Бётхер, И.Эпперляйн, А.В.Ельцов // Санкт-Петербург, "Синтез", 1992, 328 с.

29. Chinnock, С. Volumetric imaging provides a walk-around view Текст. / Chinnock С. // Laser focus world. 1994. Vol. 30, № 9. P. 20-22.

30. Bains S. Radial scanning produces 3-D image on flat screen Текст. / Bains S. // Laser focus world. 1993. Vol. 29, № 1. P. 41-42.

31. Bulichev A., Syntheses, compression and visualization of 3d image for laser full space display Текст. / Bulichev A., Golovkov A., Kokonen M., Kuznetsov S. // Proc. of SPIE. Image processing for 3D information displays. 2005. Vol. 5821. P. 137-143.

32. Литвак И. И., Основы построения аппаратуры отображения в автоматизированных системах. Под ред. А. Я. Брейтбарта. Текст. / Литвак И. И., Ломов Б. Ф., Соловейчик И. Е. // М.: Сов. радио, 1975, 352 с.

33. Garner Н. Digital micromirrors enable holographic video display Текст. / Garner H., Huebschman M., Munjuluri B. // Laser focus world. 2004. Vol. 40, № 5.P. 111-116.

34. Luneburg R. K., Mathematical theory of optics Текст. / Luneburg R. K. // Berkeley-Los Angeles, Univ. of California Press, 1964. 448 p.

35. Wolf E. Electromagnetic diffraction in optical system Текст. / Wolf E. // Proc. R. Soc., London. 1959. - Ser. A 253. - pp. 349-357.

36. Борн M., Основы оптики. Текст. / Борн М., Вольф Э. // М.; Наука, 1970. с. 856.

37. Флегонтов Ю. А. Дифракция электромагнитных волн на оптических транспарантах из проводника и диэлектрика Текст. / Флегонтов Ю. А. // Опт. и спектр. 1994. - т. 77, вып. 5. - с. 833-838.

38. Полетаева А. И. Дифракция электромагнитных волн на оптических транспарантах с просветленным входным окном Текст. / Полетаева А. И. // Опт. и спектр. 1994. - т. 77, вып. 5. - с. 839-842.

39. Гудмен Дж. Введение в фурье-оптику Текст. / Гудмен Дж. // М., 1970.

40. Старк Г. Применение методов фурье-оптики Текст. / Старк Г. // М., Радио и связь, 1988. с. 536.

41. Игнатовский В. С. Диффракция в линзах с произвольно большой апертурой Текст. / Игнатовский B.C.// Известия Гос. Оптич. института.1919. -том I, выпуск IV.

42. Hopkins Н. Н. The Airy disc formula for systems of higher relative apertures Текст. / Hopkins H. H. // Proc. Phys. Soc., London. 1943. - V. 55. -pp. 116-128.

43. Hrynevych M., Diffraction by a circular aperture: a generalization of Fresnel diffraction theory Текст. / Hrynevych M., Sheppard С J. R., // J. Opt. Soc. Amer., A.-1992. vol. 9, N2. - pp. 274-281.

44. Brouch E., Derivation and simulation of higher numerical aperture scalar aerial images Текст. / Brouch E., Cole D. C, Hollerbach U., Orszag S.A.// Jap. J. Appl. Phys. Pt. 1. 1992. - vol. 31, N128. - pp. 4110-4119.

45. Brouch E., Derivation and simulation of higher numerical aperture scalar aerial images Текст. / Brouch E., Cole D. C, Hollerbach U., Orszag S. A. // Jap. J. Appl. Phys. Pt. 1. 1992. - vol. 31, N128. - pp. 4110-4119.

46. Сулейменов И. Э., К возможности обобщения фурье-оптики Текст. / Сулейменов И. Э., Толмачев Ю. А. // Опт. и спектр. 1994. - т. 76, вып. 6. -с.999-1000.

47. Сулейменов И. Э., Обобщенная фурье-оптика I. Отражение монохроматического илучения от зеркал произвольной формы Текст. / Сулейменов И. Э., Толмачев Ю. А. // Опт. и спектр. . 1994. - т. 77, выи. 1.-е. 134-140.

48. Сулейменов И. Э., Обобщенная фурье-оптика II. Применение метода стационарной фазы для описания распространения и отражения фронта волны Текст. / Сулейменов И. Э., Толмачев Ю. А. // Опт. и спектр. . 1994. -т. 77, вып. 3.-е.477-483.

49. Родионов С. А. О дифракции в оптических системах Текст. / Родионов С. А. // Опт. и спектр. . 1979. - т. 46, вып. 4. - с. 776-784.

50. Sumiyoslii A., Almost-Fourier and almost-Fresnel transformations Текст. / Sumiyoshi A., Sheridan J. T. // Opt. Commun. 1995. - vol. 113, N4-6. -pp.385388.

51. Sumiyoshi A., Almost-Fourier and almost-Fresnel transformations Текст. / Sumiyoshi A., Sheridan J. T. // Opt. Commun. 1995. - vol. 113, N4-6. -pp.385388.

52. Pat. USA. Pat. 4 881 068. IKI G 09 G 3/06. Three dimensional display apparatus / Korevaar E. J., Brett S. (USA) Publ. 14.11.88.

53. Pat. USA 4 870 485. IKI H 04 N13/00. Three dimensional generating apparatus having a phosphor / Downing E. A.,Torres В.: FMC Corp. (USA). Publ. 26.09.89.

54. Pat. USA 4 833 528. IKI H 04 N9/10. Color video projection apparatus using acousto-optical deflector / ICobavashi K.: ICowa Co. Ltd (Jap.). Publ. 23.05.89.

55. A.A. Traub, "Stereoscopic display using rapid varifocal mirror oscillations," Текст. / A.A. Traub //Applied Optics, 6(6), pp. 1085-1087, 1967.

56. C. Chinnock, "Researchers demonstrate 3-D volumetric images," Текст. / С. Chinnock // Laser Focus World, 30(11), pp. 28-32, 1994.

57. D. Starkey, "A technique for making realistic three-dimensional images of objects," Текст. / D. Starkey, R.B. Morant // Behaviour Research Methods & Instrumentation, 15(4), pp. 420-423, 1983.

58. C. Chinnock, "Holographic 3-D images float in free space," Текст. / С. Chinnock // Laser Focus World, 31(6), pp. 22-24, 1995.

59. D. Bahr, "FELIX: a volumetric 3D imaging technique" Текст. / D. Bahr, К. Langhans, D. Bezecny, D. Homann, and Carsten Vogt // New Image Processing Techniques and Applications, Proceedings of SPIE, Volume 3101, pp. 202-210, Munich, June 1997.

60. B. G. Blundell, "Volumetric three-dimensional display systems: their past, present and future" Текст. / В. G. Blundell, A. J. Schwarz, D.K. Horrell // Engineering Science and Education Journal, pp. 196-200, Oct. 1993.

61. T. F. Budinger, "An analysis of 3-D display strategies" Текст. / Т. F. Budinger // Processing and Display of Three-Dimensional Data II, Proceedings of SPIE, Vol. 507, pp. 2-8, 1984.

62. J. Fajans, "Three-dimensional display" Текст. / J. Fajans // Advances in Display Technology, Proceedings of SPIE, Vol. 199, pp. 23-28, 1979.

63. I. I. Ют, "Three-dimensional volumetric display in rubidium vapor" Текст. / I. I. Kim, E. Korevaar, and H. Hakakha // Projection Displays II, Proceedings of SPIE, Vol. 2650, pp. 274-284, San Jose, CA, 1996.

64. M. Lasher, "Laser Projected 3-D Volumetric Displays" Текст. / M. Lasher, P. Soltan, W. Dahlke, N. Acantilado, and M. McDonald // Projection Displays II, Proceedings of SPIE, Vol. 2650, pp. 285-295, San Jose, CA, 1996.

65. D. L. Macfarlane, "Voxel-based spatial display" Текст. / D. L. Macfarlane // Stereoscopic Displays and Virtual Reality Systems, Proceedings of SPIE, Vol.2177, pp. 196-202, 1994.

66. D. Solomon, «Volumetric Imaging Launches Graphics Into A 3-D World»

67. Текст. / D. Solomon // Photonics Spectra, pp. 129-134, June 1993.

68. C. Tsao, "Moving Screen Projection: a new approach for volumetric three-dimensional imaging" Текст. / С. Tsao, J. Chen // Projection Displays II, Proceedings of SPIE, Vol. 2650, pp. 254-261, San Jose, CA, 1996.

69. С. Tsao, "Moving Screen Projection: a new approach for volumetric three-dimensional imaging" Текст. / С. Tsao, J. Chen // Projection Displays II, Proceedings of SPIE, Vol. 2650, pp. 254-261, San Jose, CA, 1996.

70. R. D. Williams, "Image Quality Metrics for Volumetric Laser Displays" Текст. / R. D. Williams, D. Donohoo // Electronic Imaging,

71. Proceedings of SPIE, Vol. 1457, 1991.

72. H. Yamada, "A 3-D Display Using a Laser and a Moving Screen" Текст. / H. Yamada, C. Masuda, K. Kubo, T. Ohira, K. Miyaji // Japan Display, pp. 416419, 1986.

73. R. Patterson, "Perceptual issues in the use of head-mounted visual displays" Текст. / R. Patterson, M. Winterbottom, В. Pierce // Human Factors, vol. 48, pp. 555-573, 2006.

74. L. Meesters, "A survey of perceptual evaluations and requirements of 3-Dtv" Текст. / L. Meesters, W. A. Ijsselsteijn, and P. J. H. Seuntiens // IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. 14, no. 3, pp. 381-391, Mar. 2004.

75. J. Konrad, "Enhancement of viewer comfort in stereoscopic viewing: Parallax adjustment" Текст. / J. Konrad // Proc. SPIE, Stereosc. Displ. Appl. X, 1999, vol. 3639, pp. 179-189.

76. S. Pastoor, "3D-television: A survey of recent research results on subjective requirements" Текст. / S. Pastoor // Signal Process.: Image Commun.New York: Elsevier, 1991, p. 23-24.

77. C. W. Smith, "3D TV: The practical requirements" Текст. / С. W. Smith, A. A. Dumbreck// Televis.: J. Roy. Televis. Soc., pp. 12-22, Jan./Feb. 1988.

78. H. Yamanoue, "The relation between size distortion and shooting conditions for stereoscopic images" Текст. / H. Yamanoue // Proc. Asia Displays'95, 1995, pp. 681-664.

79. H. Yamanoue, "Orthostereoscopic conditions for 3D HDTV" Текст. / H. Yamanoue, M. Nagayama, M. Bitou, and J. Tanada // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Appl. IX, 1998, vol. 3295, pp. 111-112.

80. E. Mulkens, "Effects of display geometry and pixel structure on stereo display usability" Текст. / H E. Mulkens, J. W. Roberts // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst. VIII, 2001, vol. 4297, pp. 276-289.

81. J. S. Lipscomb, "Reducing crosstalk between stereoscopic views" Текст. / J. S. Lipscomb, W. L.Wooton // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst.,1994, vol.2177, pp. 92-96.

82. M. Siegel, "Perceptions of crosstalk and the possibilities of a zoneless autostereoscopic display" Текст. / M. Siegel // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst. VIII, 2001, vol. 4297, pp. 34-41.

83. J. H. Park, "Depth-and viewing-angle-enhanced 3-D/2-D convertible display based on integral imaging" Текст. / J. H. Park // Proc. 11th Int. Displ. Workshops, Niigata, Japan, 2004, pp. 1455-1458.

84. P. St. Hilaire, "Modulation transfer function of holographic stereograms"

85. Текст. / P. St. Hilaire, T. Honda // Proc. SPIE, Int. Conf. Appl. Opt. Hologr.,1995, vol. 2577, pp. 41-49.

86. A. R. L. Travis, "Autostereoscopic 3-D display" Текст. / A. R. L. Travis // Appl. Opt., vol. 29, pp. 4341-4342, 1990.

87. S. Hines, "Autostereoscopic video display with motion parallax" Текст. / S. Hines // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst. IV, 1997, vol. 3012, pp. 208-219.

88. H. Isono, "3D flat-panel displays without glasses" Текст. / H. Isono,H.Yasuda,H.Kusaka, and T.Morita // Proc. SID, 1990, vol. 31, no. 3, pp. 263-266.

89. C. Berkel, "Image preparation for 3D-LCD" Текст. / С. Berkel // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Appl. X, 1999, vol. 3639, pp. 84-91.

90. S.-S. Ют, "The optical design and analysis for super multiview 3-D imaging system" Текст. / S.-S. Kim, К. H. Sohn, V. Savaljev, E. F. Pen, J. Y. Son, and J.-H. Chun // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst. VIII, 2001, vol. 4297, pp. 222-226.

91. S. Takahashi, "Full color 3D-video system using grating image" Текст. / S. Takahashi, T. Toda, and F. Iwata // Proc. SPIE Practical Hologr. X, 1996, vol.2652, pp. 54—61.

92. J. R. Moore, "Time-multiplexed color autostereoscopic display" Текст. / J. R. Moore, N. A. Dodgson, A. R. L. Travis, S. R. Lang // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virtual Real. Syst. IV, 1996, vol. 2653, pp. 10-19.

93. H.Morishima, "Rear cross lenticular 3D display without eyeglasses" Текст. / H.Morishima, H. Nose, N. Yaniguchi, K. Inoguchi, S.Matsumura // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Appl. IX, 1998, vol. 3295, pp. 193-201.

94. D. Trayner, "Autostereoscopic display using holographic optical elements" Текст. / D. Trayner, E. Orr // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Appl. VII, 1996, vol.2653, pp. 65-74.

95. S.Mckay, "Stereoscopic display using a 1.3 diameter stretchable membrane mirror" Текст. / S.Mckay, S.Mason, L. S.Mair, P.Waddell, S.M. Fraser // Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst. VI, 1999, vol. 3639, pp. 122-131.

96. G. Dolgoff, "Real-Depth imaging: A new imaging technology with inexpensive direct-view (no glasses) video and other applications" Текст. / G. Dolgoff//Proc. SPIE, Stereoscop. Displ. Virt. Real. Syst. IV, 1997, vol. 3012, pp. 282-288.