该算法改进了全息显示

美国斯坦福大学的一个研究小组开发了一种技术，可以减少常规激光全息显示中经常出现的斑点失真，以及一种更真实地表示适用于 3D 场景的物理的技术，如果它存在于现实世界中。该技术可能会在虚拟和增强现实耳机中实现更逼真的显示。相关研究发表在《Science Advances》上。

图1，全息显示原型的照片。 由斯坦福计算成像实验室提供。

该研究面临这样一个事实，即当前的增强现实和虚拟现实耳机只向观众的每只眼睛显示 2D 图像，而不是 3D 或全息图像。

斯坦福计算成像实验室负责人、电气工程副教授戈登·韦茨斯坦（Gordon Wetzstein）说：“它们在感知上并不现实。”

现有全息显示器的图像质量受到限制，Wetzstein说，创建一个与LCD显示质量相当的全息显示器是一个挑战。很难以全息图的分辨率控制光波的形状，无法克服模拟中发生的事情与真实环境中相同场景之间的差距，这也阻碍了进步。

科学家们试图创建算法来解决这两个问题，Wetzstein和他的同事以前开发了使用神经网络的算法，一种称为神经全息术的方法。

Wetzstein说：“人工智能几乎彻底改变了工程和其他领域的所有方面。”。“但在全息显示或计算机全息这一特定领域，人们才刚刚开始探索人工智能技术。”

在目前的工作中，博士后研究员彭一凡（Yifan Peng）是这篇研究论文的主要共同作者，他帮助设计了一个用于全息显示的光学引擎，该团队的神经全息显示包括训练一个神经网络来模拟真实世界中显示器中发生的物理现象，并能够生成实时图像。该团队随后将其与AI启发的算法相结合，为使用相干光源（LED 和 SLED）的全息显示提供了一个改进的系统。这些光源因其成本、尺寸和能量要求而受到青睐，它们还有可能避免由于依赖于激光等相干光源的系统产生的散斑图像。

然而，帮助部分相干光源避免斑点的相同特性往往会导致图像模糊，缺乏对比度。通过构建特定于部分相干光源物理的算法，研究人员使用 LED 和 SLED 制作了第一张高质量和无斑点的全息 2D 和 3D 图像。