摘要：传统教具开发大多采用手工制作,存在加工精度不高、演示效果不佳等问题.以视力矫正实验为例,结合solidworks绘图以及激光切割技术,进行视力矫正实验教具的数字化设计与精准制作,弥补浙教版初中科学教材中没有配套实验的不足,制作精度高,实验效果良好,有利于加深学生对近视、远视成因及其矫正方法的理解与应用.

摘要：全息体视图(HS)是一种可加速计算的全息图,能够实现单色全息三维(3D)显示,将其与彩色彩虹全息相结合并实现允许多人围观的半周视彩色彩虹全息3D显示具有实际应用价值。在HS计算原理的基础上,设计单元全息图侧视角及视场角等参数,通过频域复用获得包含红色、绿色和蓝色信息的单元全息图的频谱,对频谱进行傅里叶逆变换后取实部得到该单元全息图,所有单元全息图的组合形成完整的半周视彩色彩虹HS。通过并行加速计算的方法实现分辨率为200800 pixel×200800 pixel、尺寸为64 mm×64 mm的高分辨率半周视彩色彩虹HS仅需15.15 min。采用反射照明的方式进行光学再现,实现了允许多人同时观看的清晰的彩色全息3D显示,其有望应用于3D军事地图、3D沙盘等领域。

摘要：讨论了相息图白光再现的可行性,得到采用在相息图和观察者之间加入狭缝的方法可实现相息图的白光再现的结论.提出了一种通过对彩虹全息图进行复数滤波来制作相息图的方法.根据彩虹全息图中物光的频谱宽度设计有限脉冲响应数字滤波器.对该滤波器进行移频,得到与通带位置物光的频谱位置一致的复系数带通滤波器.对全息图进行空域滤波,去除共轭像和零级,求出调制后物光的位相分布,制作场景相息图.实验观察到了经过此方法制作的相息图在白光下的再现像,表明本文的理论分析正确,所提出的方法可行.

摘要：基于光场图像提出了一种计算机制集成彩色彩虹全息图的快速计算方法,并通过光学实验实现了全息图的彩色三维(3D)显示。首先,将全息图平面分割为多个连续的单元线全息图平面,再根据每个单元线全息图平面的顶点坐标和虚拟狭缝顶点坐标计算单元线全息图平面投影点的3D坐标。然后,以投影点作为虚拟针孔,将3D物体通过虚拟针孔进行投影,将该单元线全息图平面上的光场图像和虚拟针孔处会聚的球面波相位分别作为计算全息图时的物光振幅和相位,并引入参考光编码得到该单元线全息图。最后,用所有单元线全息图组合成彩色彩虹全息图。实验结果表明,用本方法实现一个尺寸为50 mm×50 mm,分辨率为157232 pixel×157232 pixel的全息图仅需43 min,在全息包装、3D广告等领域具有广泛的应用前景。

摘要：传统的频闪照相实验通常在暗室中进行,对操作环境有一定要求。本文设计开发了一种基于USB摄像头的单摆频闪实验系统,可以在明亮的教室中使用,便捷高效。用USB摄像头实时拍摄摆球的运动情况,利用帧间差分法确定摆球的相对位置并一键生成频闪照片,显示摆球运动轨迹,摆球的运动周期通过傅里叶变换计算得到。实验结果表明,该系统具有较高的测量精度,配合投影仪使用,演示效果直观明显,可以很好满足实验教学要求。

摘要：提出了一种高分辨率多视点动态全息3D显示方法,观看视点位置变化时,观看者能够看到连续变化的3D效果。在进行全息图计算时,首先根据针孔阵列投影模型,渲染3D动画中每一帧3D模型的光场图像序列;然后从已渲染的多组光场图像序列中抽取对应视角信息的光场图像进行融合,得到融合后的动态光场图像序列;在进行全息图编码时,以动态光场图像序列中的一帧图像作为物光振幅,以来自于针孔的发散球面波的相位作为物光相位,引入平面参考光进行编码,得到一个单元全息图。由于每个单元全息图的计算是相互独立的,因此在计算过程中使用并行加速计算,实现了尺寸为32 mm×32 mm、分辨率为100000 pixel×100000 pixel的高分辨率全息图,其光场图像融合和全息编码的时间仅需27 min。光学再现结果证明了该方法的可行性。所提出的高分辨率多视点动态全息3D显示方法在全息包装和3D广告等领域具有广泛的应用前景。

摘要：基于相位测量轮廓术和摄像机模型,提出一种结构照明三维成像系统的高精度计算机仿真算法。对于给定的物体三维模型,首先根据系统结构,采用z缓冲技术消除遮挡和阴影部分,得到与摄像机像素点对应的物体表面采样点三维坐标,再使用统一的数学模型和方法处理投影过程。根据摄像机及投影仪的内、外参数,最终得到了摄像机像素点、物体表面采样点和投影仪像素坐标三者之间的对应关系,从而实现了结构照明三维成像系统仿真。为实际系统的结构设计、调整和参数校正提供了参考。

摘要：计算全息能很好地实现传统光学全息干涉衍射过程的数字化模拟,与传统实验相比,实验参数调整方便,现象直观。将计算全息引入到光学实验教学中,可以突破传统实验的诸多限制,拓宽学生的专业知识面,促进学生的综合实验技能培养。