Fourier-inspired neural module for real-time and high-fidelity computer-generated holography

全息术 计算机科学 傅里叶变换 全息显示器 人工神经网络 图像质量 光学 人工智能 卷积神经网络 数字全息术 计算全息 算法 计算机视觉 图像(数学) 物理 量子力学
作者
Zhenxing Dong,Chao Xu,Yuye Ling,Yan Li,Yikai Su
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:48 (3): 759-759 被引量:20
标识
DOI:10.1364/ol.477630
摘要

Learning-based computer-generated holography (CGH) algorithms appear as novel alternatives to generate phase-only holograms. However, most existing learning-based approaches underperform their iterative peers regarding display quality. Here, we recognize that current convolutional neural networks have difficulty learning cross-domain tasks due to the limited receptive field. In order to overcome this limitation, we propose a Fourier-inspired neural module, which can be easily integrated into various CGH frameworks and significantly enhance the quality of reconstructed images. By explicitly leveraging Fourier transforms within the neural network architecture, the mesoscopic information within the phase-only hologram can be more handily extracted. Both simulation and experiment were performed to showcase its capability. By incorporating it into U-Net and HoloNet, the peak signal-to-noise ratio of reconstructed images is measured at 29.16 dB and 33.50 dB during the simulation, which is 4.97 dB and 1.52 dB higher than those by the baseline U-Net and HoloNet, respectively. Similar trends are observed in the experimental results. We also experimentally demonstrated that U-Net and HoloNet with the proposed module can generate a monochromatic 1080p hologram in 0.015 s and 0.020 s, respectively.
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