A quick algorithm of high-resolution raster synthesis for digital holography

Abstract

В статье рассматривается обобщенный алгоритм двумерного субпиксельного сканирова-ния для увеличения разрешения при записи цифровых голограмм. В данном подходе формиру-ется набор кадров с низким разрешением, из которого синтезируется высокоразрешающий растр, c числом пикселей, равным общему числу пикселей низкоразрешающих кадров. Это необходимо для разработки цифровых голографических систем с пространственным разреше-нием 1000…3000 лин/мм и более. Однако время синтезирования кадра является существенным ограничением для использования подобных алгоритмов. Для синтеза высокоразрешающего растра необходимо находить решение системы линейных алгебраических уравнений большой размерности. Для ускорения вычислений система уравнений преобразуется к блочно-ленточному виду, что позволяет значительно повысить производительность вычислений. Нахождение решения системы уравнений производится для каждого блока независимо. Это позволяет использовать в качестве вычислителя графический процессор, выполняющий парал-лельные вычисления (технология GPGPU/CUDA).Данный подход позволяет значительно ускорить время синтеза высокоразрешающего изображения и выполнять его в режиме реального времени. Предложенный метод повышения разрешающей способности матричных фотоприемников может быть использован при решении широкого класса прикладных задач голографической интерферометрии и построения высоко-точных оптических систем измерения рельефа.