全息视频显示能传递人类感知三维场景的所有深度信息,是三维成像和显示.的终极目标。一个视频成像系统有许多功能模块,例如获取、压缩、传输和显示单元；显然,获取是重要的一环。与使用干涉记录的方法相比,计算产生全息图或衍射光场计算对光学设备的要求低,并且可表达虚拟场景,有可重复、对环境要求低、灵活性高等优点。但是,衍射光场的计算仍然面临诸多挑战,例如离散化准则以及计算复杂性等问题,本文将针对上述问题进行初步研究。当前,对数字全息成像的三维表现能力存在两种不同的观点。以C. J. R. Sheppard为代表的观点认为二维数字全息图(二维初始波阵面表示)只能表现三维场景的表面形态而不能表现三维体信息,除非三维场景非常稀疏,例如粒子。而以D. J. Brady为代表的观点认为全息术是一种可压缩采样的简约编码器,从二维数字全息图得到三维层析图是可能的。关于上述两种观点的探讨对于全息视频计算具有重要的意义。目前关于场景的计算有多种方法,例如平面法、三角面片法、曲面片法和点云法。本文将采用点云法来计算三维场景的衍射光场,不仅因为它是其他计算方法的基元,而且同时便于对上述两种观点所涉及的基本问题展开讨论。采样问题是衍射光场计算的另一个关键性问题,其中最有影响的是Nyquist, Shannon和Whittaker采样定理,该定理指出一个信号(具有有限带宽)的采样频率至少是信号带宽的两倍。此问题涉及信号处理和光学理论的根本性、基础性问题,也是目前针对衍射光场的理论和数值计算的研究热点。论文将从衍射光场计算方法的角度来探讨采样准则,更具体地说是针对菲涅尔衍射光场进行讨论。论文的主要研究要点和创新工作概述如下：(1)给出了基于点云计算衍射光场的快速算法,其主要思想是利用菲涅尔积分算法的可分离性,将二维衍射光场的计算问题分解成一维衍射光场的计算。通过一个预计算的衍射光场的尺度变换得到不同深度的衍射光场快速计算。通过计算多平面不同深度的衍射光场分布验证二维数字全息图可以得到三维层析图。因为整个平面上计算衍射光场时不同深度场景的衍射光场之间会相互影响。与基于平面迭代法计算方法相比,本文所采用的基于点云法的衍射光场计算可以有效的减小与原始精确场之间的差别,同时有效地减小衍射光场计算的复杂度。同时,用此方法初步验证了D. J. Brady提出的观点是可取的,为后续章节的计算奠定基础。(2)针对衍射光场计算所涉及的横向和纵向采样问题分别展开讨论。根据菲涅尔衍射中的卷积算法与傅立叶变换算法给出菲涅尔衍射光场计算中的横向采样准则,其横向采样间距与传播距离成正比,与采样平面的像素数和采样间距的乘积成反比。对于纵向采样问题,同样给出其采样准则：即纵向采样间距和像素数的平方成正比,与空间频率采样间距的平方成反比。最终通过点云法来计算衍射光场进行了采样准则的数值实验验证。