随着人们对视觉信息获取要求的不断提高,能实现裸眼观测的全息三维显示技术受到越来越多研究者们的关注。计算全息技术速度快,操作便捷,且能实现虚拟物体的重建,更是成为众学者们研究的热点。然而,一般的平面全息图只记录了三维物体单视角的景深信息,只能实现单视角的再现观测,想要实现全视角再现就需要计算不同角度的全息图,从而导致计算复杂度和实验难度都变大。计算圆柱全息图不仅可以实现三维物体不同深度的再现,还可以进行360°全视角的观测。因此,本文研究了能获取较高质量再现结果的圆柱全息三维显示技术,具体研究内容如下:(1)本文介绍了平面计算全息三维显示技术中的菲涅尔衍射全息图和相息图的生成再现原理。利用计算机构建三维地球仪模型,结合层析方法,对三维地球仪模型进行单视角的不同深度的平面分层。得到分层信息之后,分别计算其菲涅尔衍射全息图和相息图,并对两种全息图进行不同深度的再现观测。实验结果表明,菲涅尔全息图或相息图能较好地实现三维物体信息的单视角、不同深度的再现。(2)建立计算圆柱全息系统,系统地分析了基于卷积算法的圆柱型计算全息技术原理。设定物面和全息面为同心圆柱面,保证了系统的平移不变性,可利用快速傅里叶变换(FFT)进行快速计算。并介绍了圆柱面再现和平面再现两种观测方式。推导了系统的空间频率和采样间隔所需满足的条件,通过理论以及实验分析了物体不同圆柱截面半径、波长对空间频率和系统传递函数的影响。采用峰值信噪比(Peak Signal to Noise Rate,PSNR)和均方误差(Mean Squared Error,MSE)来评价再现图质量。分析表明,在满足采样定理的条件下,选取较大的物体圆柱截面半径和较小的波长都有利于获得更清晰的再现像,这为获得较高质量的重建再现结果提供了依据。采用圆柱面物体作为原始物光波生成计算圆柱全息图,通过平面再现方法对原物体进行不同角度的再现观测。再现结果表明本文方法能通过单张计算圆柱全息图实现360°全视角观测。(3)利用圆柱型层析法,建立任意三维物体的圆柱型层析计算全息模型。由于平面层析方法得到的是三维物体单视角、不同深度的信息,为了克服这个缺陷,本文对三维物体进行圆柱面分层。三维物体被分成了不同半径的圆柱物体截面,每层都包含了三维物体景深范围内360°全视角的信息。同时为了保证系统的平移不变性,设定每个圆柱物面与全息面均为同心圆柱面。采用三维地球模型进行圆柱型层析计算全息编码,并进行不同视角以及不同深度的再现。实验结果表明,该方法能得到一般性三维物体的较高质量360°全视角以及不同深度的再现结果。