Holography is a promising display technology capable of realizing 3D images, but it is faced with difficulties due to several limitations. Among them, the excessive amount of computation required to convert a computer-generated complex hologram into a phase-only hologram makes it challenging to implement a real-time display. In this paper, methods to resolve the speed-quality tradeoff relationship in phase-only hologram generation is presented.
A method to improve the quality of the double phase hologram in the noniterative method was presented. By introducing weights, the intensity of peripheral noise, which was unavoidable due to the double phase method's characteristics, was reduced, and the image expression range and diffraction efficiency were increased. In the iterative method, a method of improving the accuracy of initial phase by calculating each hologram after dividing the image and a method of recycling the phase of the previous frame in the video were presented. In addition, a method of improving the hologram quality by using the histogram-adjusted image as a constraint in the initial iteration was suggested.
The proposed methods were verified through computer simulation and optical reconstruction. Since the proposed method does not conflict with the existing improvement algorithms, it was applied together to further improve performance. The result is meaningful in that it presents the possibility of improving performance through numerical optimization in the noniterative methods and the importance of the histogram of the target image in the iterative methods.
홀로그래피는 입체영상을 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 기술이지만, 여러가지 한계들에 직면해 있다. 그 중에서도 컴퓨터로 생성된 복소 홀로그램을 위상전용 홀로그램으로 변환하는데 필요한 과한 연산량은 실시간 디스플레이 구현을 어렵게 만든다. 본 논문에서는 위상전용 홀로그램 생성에서 계산속도와 품질의 상충관계를 해결하기 위한 방법들을 제시한다.
비반복법 방식에서 이중위상법의 홀로그램 품질을 개선하였다. 가중치를 도입하여 이중위상법 방식의 특성상 불가피했던 주변부 노이즈의 세기를 감소시켰고, 이미지 표현 범위 및 회절 효율을 증가시켰다. 반복법에서 이미지를 나누어 각각의 홀로그램을 계산하여 초기 위상을 개선하는 방법, 그리고 비디오에서 이전 프레임의 위상 값을 재사용하는 방법을 제시하였다. 또한 히스토그램이 조절된 이미지를 초기 반복에서의 제약으로 사용하여 품질을 향상시켰다.
제안된 방법들을 컴퓨터 시뮬레이션 및 광학 재생성을 통해 검증하였다. 제안 방식은 기존의 개선 알고리즘들과 상충되지 않기 때문에 함께 적용되어 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있었다. 결과를 통해 비반복법에서의 수치최적화를 통한 성능 향상 가능성과, 반복법에서 목표 이미지의 히스토그램이 갖는 중요성을 보였다.
