【技术实现步骤摘要】
用于显示视频数据和图像数据的方法和设备本申请为于2017年1月10日提交、申请号为201580037846.5、专利技术名称为“应用于成像、照明和投影的高效的动态高对比度透镜作用”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2015年6月3日，国际申请号为PCT/CA2015/050515。相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月3日提交的美国专利申请第62/007341号和于2015年2月20日提交的美国专利申请第62/118945号的优先权。为了美国的目的，本申请按照35U.S.C§119要求于2014年6月3日提交的题为DYNAMICFREEFORMLENSINGWITHAPPLICATIONSTOHIGHDYNAMICRANGEPROJECTION的美国专利申请第62/007341号和于2015年2月20日提交的题为EFFICIENT,NUMERICALAPPROACHESFORHIGHCONTRASTFREEFORMLENSING的美国专利申请第62/118945的权益，并且出于各种目的，将其通过引用并入本文。技...
【技术保护点】
1.一种用于显示视频数据的方法，所述视频数据指定以帧速率显示的视频帧，所述方法包括：/n实时地处理所述视频数据来以所述帧速率得到相位调制器控制信号的序列，/n将所述相位调制器控制信号应用于被照射的二维空间相位调制器，以及/n将所得到的经相位调制的光引导至观看区域。/n
【技术特征摘要】
20140603 US 62/007,341;20150220 US 62/118,9451.一种用于显示视频数据的方法，所述视频数据指定以帧速率显示的视频帧，所述方法包括：
实时地处理所述视频数据来以所述帧速率得到相位调制器控制信号的序列，
将所述相位调制器控制信号应用于被照射的二维空间相位调制器，以及
将所得到的经相位调制的光引导至观看区域。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：对经相位调制的光进一步进行幅度调制。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，对经相位调制的光进一步进行幅度调制包括：对经相位调制的光的路径中的空间光调制器进行控制。
4.根据权利要求3所述的方法，包括：计算经相位调制的光中的模糊，并且控制所述空间光调制器以减少所述模糊。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，处理所述视频数据包括：
在目标光图案中的点与所述光调制器上的对应点之间建立映射；
使用所述映射，通过将所述目标光图案映射到所述相位调制器的坐标空间中来导出相位函数p，所述相位函数p提供控制值；以及
在所述相位调制器的坐标空间中处理所映射的目标光图案。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，处理所映射的目标光图案包括：基于所映射的目标光图案在所述相位调制器上的点处的强度与所述相位函数在所述点的邻近区域的相应光学性质的比较，来优化试验相位函数。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述相应光学性质包括放大率。
8.根据权利要求6或7所述的方法，包括：基于所述相位函数在所述对应点处的拉普拉斯算子来确定所述光学性质。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：使用离散拉普拉斯算子来确定所述相位函数的拉普拉斯算子。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在频域中执行处理所述视频数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，处理所述视频数据包括：生成优化函数；对所述优化函数执行傅立叶变换；在所述频域中生成相位函数；以及对所述相位函数执行傅立叶逆变换。
12.根据权利要求11所述的方法，包括：在被配置成执行傅立叶变换的硬件中执行傅立叶变换。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述相位调制器具有最大相位延迟，并且所述方法包括：从所述相位函数的超过所述相位调制器的最大相位延迟的相移中减去2π的倍数。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述处理包括：
基于所述图像数据来确定目标函数的近邻算子；
将所述近邻算子变换到频率空间中；
在所述频率空间中评估经变换的近邻算子以获得所述频率空间中的相位函数，并且对所述相位函数进行逆变换以获得解相位函数，所述解相位函数将所述相位调制器的相位与二维位置相关联。
15.一种用于控制相位调制器以显示由图像数据限定的图像的方法，所述方法包括：
基于所述图像数据来确定目标函数的近邻算子；
将所述近邻算子变换到频率空间中；
在所述频率空间中评估经变换的近邻算子以获得所述频率空间中的相位函数，并且对所述相位函数进行逆变换以获得解相位函数，所述解相位函数将所述相位调制器的相位与二维位置相关联。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，变换所述近邻算子包括：计算所述近邻算子的傅立叶变换。
17.根据权利要求16所述的方法，包括：在变换之前，将所述图像数据扩展为具有周期性边界条件，并且使所述近邻算子基于经扩展的图像数据。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，扩展所述图像数据包括：跨越所述图像数据的每个边界形成所述图像数据的镜像。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述目标函数是最小二乘目标函数。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，所述近邻算子包括用于偏离输入变元的成本。
21.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，所述方法被迭代地执行，并且在多次迭代中的每一次中，所述近邻算子的输入变元是先前迭代的解相位函数。
22.根据权利要求21所述的方法，包括：高速缓存所述先前迭代的解相位函数的傅立叶变换，并且在当前迭代中应用所述解相位函数的经高速缓存的傅立叶变换。
23.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，所述近邻算子由下式给出：
proxγF(q)＝(γ+ATA)-1(γq+ATb)。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，评估经变换的近邻算子包括：确定
25.根据权利要求23所述的方法，其中，
26.根据权利要求24所述的方法，其中，
27.根据权利要求24所述的方法，其中，α>0是正则化参数。
28.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：初始化相位表面作为恒定值。
29.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，针对不同点并行执行评估经变换的近邻算子。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，在图形处理单元中执行评估。
31.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，包括：通过根据所述解相位函数控制所述相位调制器的像素同时照射所述相位调制器，来显示图像。
32.根据权利要求31所述的方法，包括：使用准直光均匀地照射所述相位调制器。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述相位调制器包括液晶像素阵列，并且所述方法包括：根据所述解相位函数来设置至所述像素的控制信号。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述相位调制器是LCoS相位调制器。
35.根据权利要求33所述的方法，其中，所述相位调制器是可变形反射镜。
36.根据权利要求33所述的方法，其中，所述相位调制器上的点的最大数值孔径为0.21或更小。
37.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，所述相位调制器具有最大相位延迟，并且所述方法包括：从所述相位函数的超过所述相位调制器的最大相位延迟的相移中减去2π的倍数。
38.一种用于显示视频数据的设备，所述视频数据指定以帧速率显示的视频帧，所述设备包括数据处理器，所述数据处理器被配置成：
实时地处理所述视频数据来以所述帧速率得到相位调制器控制信号的序列；
将所述相位调制器控制信号应用于被照射的二维空间相位调制器；并且
对所述空间相位调制器进行控制，以将所得到的经相位调制的光引导至观看区...
【专利技术属性】
技术研发人员：格温·丹贝格，詹姆斯·格雷格森，沃尔夫冈·海德里希，
申请(专利权)人：MTT创新公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
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