【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及投影显示，特别涉及一种用于车载投影交互的车载投影交互模组及高分辨率纯相位全息图计算方法。
技术介绍
1、随着汽车智能化的发展，用于车载投影交互的显示功能变得逐步普及，比如安装于汽车后视镜底部，向地面投影特定图案用于迎宾，或安装于车尾向地面投影特定图像，通过与投影图像的交互实现汽车后备箱开启关闭功能等。实现这些投影显示可通过微型的投影光机进行投影实现，如lcos投影光机、dmd投影光机或lbs投影光机等向地面投影特定图像，这些车载投影交互中一般使用特定设计图案，或进行一定的动画展示，显示内容较为简单，此时使用微投光机来实现投影功能存在成本过高的问题。在交互时，通过摄像头拍摄投影图像，当拍摄的图像被破坏时，比如人脚踩图像区域导致图像破坏，该结果被采集并触发汽车进行特定动作的操作，如打开车门、开启后备箱、关闭后背箱等，实现交互。
2、使用ld(laser diode，激光二极管)与高分辨率纯相位全息图的组合来实现特定图案或一定动画图案的显示并进行交互是一种低成本高效的方案，然而用于投影的高分辨率纯全息图计算存在一定的困难。纯相位全息图的计算一般采用迭代优化算法，如gs算法、模拟退火算法、遗传算法以及当前较为流行的深度学习算法等。这些算法可以用于计算低分辨率的纯相位全息图，比如分辨率为1920×1080。当需要用于全息投影，并需要较大的投影角度时，全息图的分辨率很高，如采用分辨率为0.5μm的光刻机进行激光直写，制作10mm×10mm的高分辨率纯相位全息图，分辨率为20000×20000，传统的优化算法由于计算
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提出一种用于车载投影交互的车载投影交互模组及高分辨率纯相位全息图计算方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种车载投影交互模组，包括：照明光源、准直透镜、高分辨率纯相位全息图、摄像头和控制面板，所述控制面板与照明光源、摄像头以及车载主机连接。
3、所述准直透镜用于对来自所述照明光源的激光进行准直形成平面波；所述高分辨率纯相位全息图是采用高分辨率纯相位全息图计算方法编码目标投影图像得到的全息图；所述摄像头用于拍摄投影图像，并通过所述控制面板将拍摄的图像传送给所述车载主机，由所述车载主机根据投影图像的变化进行操作；所述控制面板用于控制所述照明光源的开关及所述摄像头拍摄投影图像。
4、本专利技术的进一步技术方案是，所述照明光源采用ld光源，所述ld光源包括红光、绿光和蓝光中的一种或多种，当所述照明光源仅用一种ld光源时，投影图像为与所述ld光源的波长对应的单色投影，当所述照明光源采用多种ld光源时，投影图像为多种激光光谱组合而成的彩色投影图像。
5、本专利技术的进一步技术方案是，所述准直透镜的个数与所述照明光源中ld光源的色数相对应。
6、本专利技术的进一步技术方案是，所述高分辨率纯相位全息图为根据所需投影图像进行优化设计计算得到，在计算过程中，针对所述ld光源中使用ld的波长不同，计算单个纯相位全息图，或者多个纯相位全息图，纯相位全息图的个数与ld使用个数和对应波长一致。
7、本专利技术的进一步技术方案是，所述摄像头为ccd摄像头或者cmos摄像头。
8、为实现上述目的，本专利技术还提出一种高分辨率纯相位全息图计算方法，所述方法应用于如上所述的车载投影交互模组，所述方法包括以下步骤：
9、步骤s1，将高分辨率纯相位全息图分解为多个子单元全息图，每个子单元全息图为一个低分辨率的纯相位全息图，每个子单元全息图计算时相互独立，可并行加速计算；
10、步骤s2，根据投影的视场角设计目标图像有效区域，在所述有效区域内的图像为显示图像，规定所述有效区域的坐标范围；
11、步骤s3，对应任意一个子单元全息图像计算时，将显示图像在所设定的目标区域内进行一定像素的随机位移，位移后的图像为所述子单元全息图像计算时的目标图像；
12、步骤s4，采用迭代优化计算法计算所述子单元全息图，将所有子单元全息图进行拼接获得所需的高分辨率纯相位全息图。
13、本专利技术的进一步技术方案是，所述步骤s1中，h(i，j)为第(i，j)个子单元全息图，(i，j)为其中一个子单元全息图的编号，为正数，满足1≤i≤i；1≤j≤j，其中(i，j)为总的子单元全息图块数；完整的全息图分辨率为m×n，则分割后的子单元全息图分辨率为m＝m/i；n＝n/j；假设全息图的采样间隔为dh，则单元全息图的尺寸为(mdh，ndh)，其中，
14、频域内的采样间隔为：
15、频域的范围为：
16、本专利技术的进一步技术方案是，所述步骤s2包括：
17、在频域中设计投影图像，并且设置为离轴全息图，其中，目标区域设置为：fxs≤fxt≤fxe，fys≤fyt≤fye，(fxt，fyt)表示目标区域；根据波长、衍射角度以及频率的关系给定投影角度，并确定图像的目标区域，其中，θx和θy表示衍射光传播方向与z轴在x方向和y方向的夹角，投影角度的范围为：θxs≤θx≤θxe，θys≤θy≤θye。
18、本专利技术的进一步技术方案是，所述步骤s3包括：
19、每个单元全息图计算时，对目标区域在一定范围内随机位移，表示为：
20、f′xs＝fxs+rdx；f′xe＝fxs+rdx
21、f′ys＝fys+rdy；f′ye＝fye+rdy
22、其中，(rdx，rdy)为频域内的随机位移量；
23、设频域表示为a(fx，fy)，为全0的数组，显示图像表示为im，则目标图像可以表示为：
24、a(f′xs：f′xe，f′ys：f′ye)＝im，表示将目标图像放置于频域指定位置，其中目标区域的分辨率与显示图像分辨率相同，均为s×t，从而可以保证显示图像可以放置在目标区域内。
25、本专利技术的进一步技术方案是，所述步骤s4包括：
26、首先初始化uini表示为一个分辨率为m×n的在[0-2π]之间的随机相位，对uini进行傅里叶变换得到频谱分布u，保持相位不变，对振幅进行约束，使用当前子单元全息图的目标图像ai，j与复振幅u的振幅的权重组合δai，j+(1-δ)abs(u)来表示新的振幅从而得到u′，对u′进行傅里叶逆变换后仅保留相位，更新uini，重复上述迭代多次之后，获得的子单元全息图h(i，j)＝angle(u)，其中，δ为一个权重因子，范围0＜δ＜1，abs(u)表示对u求振幅，angle(u)表示对u求相位。
27、本专利技术车载投影交互模组及高分辨率纯相位全息图计算方法的有益效果是：
28、本专利技术提出的投影交互模组具有体积小成本低等优势，提出的高分辨率纯相位全息图算法具有计算速度快、内存消耗少，可计算更大分辨率全息图的能力，并且可避免直接计算方法耗时长内存不足问题以及直接将低分辨率全息图复制拼接为高分辨率纯相位全息本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种车载投影交互模组，其特征在于，包括：照明光源、准直透镜、高分辨率纯相位全息图、摄像头和控制面板，所述控制面板与照明光源、摄像头以及车载主机连接；
2.根据权利要求1所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述照明光源采用LD光源，所述LD光源包括红光、绿光和蓝光中的一种或多种，当所述照明光源仅用一种LD光源时，投影图像为与所述LD光源的波长对应的单色投影，当所述照明光源采用多种LD光源时，投影图像为多种激光光谱组合而成的彩色投影图像。
3.根据权利要求2所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述准直透镜的个数与所述照明光源中LD光源的色数相对应。
4.根据权利要求2所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述高分辨率纯相位全息图为根据所需投影图像进行优化设计计算得到，在计算过程中，针对所述LD光源中使用LD的波长不同，计算单个纯相位全息图，或者多个纯相位全息图，纯相位全息图的个数与LD使用个数和对应波长一致。
5.根据权利要求1所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述摄像头为CCD摄像头或者CMOS摄像头。
6.一种高分辨
7.根据权利要求6所述的高分辨率纯相位全息图计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，H(i，j)为第(i，j)个子单元全息图，(i，j)为其中一个子单元全息图的编号，为正数，满足1≤i≤I；1≤j≤J，其中(I，J)为总的子单元全息图块数；完整的全息图分辨率为M×N，则分割后的子单元全息图分辨率为m＝M/I；n＝N/J；假设全息图的采样间隔为dh，则子单元全息图的尺寸为(mdh，ndh)，其中，
8.根据权利要求7所述的高分辨率纯相位全息图计算方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
9.根据权利要求8所述的高分辨率纯相位全息图计算方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
10.根据权利要求9所述的高分辨率纯相位全息图计算方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
...【技术特征摘要】
1.一种车载投影交互模组，其特征在于，包括：照明光源、准直透镜、高分辨率纯相位全息图、摄像头和控制面板，所述控制面板与照明光源、摄像头以及车载主机连接；
2.根据权利要求1所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述照明光源采用ld光源，所述ld光源包括红光、绿光和蓝光中的一种或多种，当所述照明光源仅用一种ld光源时，投影图像为与所述ld光源的波长对应的单色投影，当所述照明光源采用多种ld光源时，投影图像为多种激光光谱组合而成的彩色投影图像。
3.根据权利要求2所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述准直透镜的个数与所述照明光源中ld光源的色数相对应。
4.根据权利要求2所述的车载投影交互模组，其特征在于，所述高分辨率纯相位全息图为根据所需投影图像进行优化设计计算得到，在计算过程中，针对所述ld光源中使用ld的波长不同，计算单个纯相位全息图，或者多个纯相位全息图，纯相位全息图的个数与ld使用个数和对应波长一致。
5.根据权利要求1所述的车载投影交互模组，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，侍强，
申请(专利权)人：苏州智云谷汽车电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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