全息显示技术作为三维显示的重要组成,因其能表现三维景物的全部立体信息而成为未来的发展方向,国内外对此展开了广泛的研究。区别于普通显示技术,全息显示通过在承载器件上加载计算机生成的全息图来调控衍射光场波前的振幅、位相等参量,从而对空间中的再现像进行控制。而一个较为完善的全息图像应该具有类似光学全息效果,在连续视角下具有自然光照和遮挡表现,这种图像表现形式被称为“视窗”。目前计算全息算法的研究主要集中在提升成像质量、计算效率等方面,对于全面表现出具有视窗的三维物体立体感的综合性算法和相应的实际高效解决方案较为缺乏,难以提供给观看者足够的立体心理暗示。因此,本文围绕该问题提出一种基于LCOS器件和视窗的点源计算全息算法和配套实用解决方案实现实时动态地调控再现像立体信息的表达,从而能够再现出具有全视差、精准遮挡、各向异性自然光照效果并且可动态交互的三维景物,给予人们更真实生动的三维视觉体验。本文主要内容如下:1.介绍了全息技术的发展、国内外的三维显示技术研究现状,阐述了视窗的概念,对目前基于LCOS的计算全息相关算法进行了分析并比较各自特点。2.通过菲涅耳衍射理论推导了点源法的成像机理以及造成再现像点相互干扰的原因,分析了纯相位型LCOS的光栅化结构对成像造成的影响,并提出动态随机位相、振幅预调制因子、插值背景噪声项等方法加以解决,使像点光强能够被准确、个性化地调制。3.引入计算机图形学理论,遵照光照模型完成光强调控,并基于图形学提出更高效精准的全息遮挡算法,使得三维再现像效果更为自然逼真。基于算法提出了配套的计算机实现方案,利用C++编程语言和OpenGL接口,充分发挥GPU(图形处理器)平台高度并行化的架构特点,设计程序实现了三维模型的数据提取、变换、光照计算、遮挡处理和位相型全息图计算生成的实时自动化运行,同步输出至LCOS并形成可交互的三维立体图像。4.完成了基于LCOS全息系统的像光强分布实验,验证了本文提出的相应算法的有效性。并且搭建了全息动态三维显示系统,实验验证了相关算法和方案的有效性,实现了具有视窗表现的精确遮挡和自然材质的动态交互全息三维再现物体的实时生成。