随着3D显示技术在各行各业的快速发展,全息三维显示技术也越来越被受关注。由于全息三维显示技术是最有发展前景的三维立体显示技术,它可以提供三维物体真实的深度和色彩信息。目前,影响全息三维显示技术发展的一个原因是计算全息图计算量庞大,很难达到实时显示的需求。另一个原因是如何获得大视场角和高分辨率的再现像。针对问题一,本文主要研究内容是如何利用高性能硬件提高全息图的计算速度。本文内容概述如下:首先,对全息术技术的发展进行了简单的概述,介绍了计算全息的研究意义和国内外全息技术的发展情况、研究方向等内容。主要介绍了以点源模型计算全息图发展的四个方向,同时介绍了各个方法的优缺点。为下文中的全息技术理论介绍和研究方向做铺垫。其次,分析了衍射的角谱理论、基尔霍夫公式、瑞利-索末菲公式、菲涅尔衍射以及夫琅禾费衍射。简要的介绍了传统全息术的原理和分类,以计算全息为重点,研究了计算全息图的不同生成方法,其中本文使用的是具有高度灵活和操作简单的点源模型来完成衍射场的计算。最后,介绍了几种全息图编码的方法,这是计算全息技术中必不可少的一部分。接着,研究了基于CPU和基于GPU的并行计算生成全息图的方法,分别在MATLAB和CUDA编程平台中实现了基于CPU和基于GPU的全息图并行计算算法,对计算结果进行了比较。并对计算机模拟的全息图结果进行了光学实验的验证,结果表明加速算法是正确、有效的。最后,研究了基于多核CPUs-GPU异构系统的计算全息图快速生成算法,实现了CPUs-GPU系统的四种任务分配算法,其中本文使用的是二分搜索算法。通过多次迭代找到最优的任务分配,来指导CPUs-GPU系统的运行。并且研究了异构系统中的数据传输优化问题,提出了串行多次的任务调度和中间结果复用的方法来优化。并且利用基于CUDA的GPU编程做了几种优化处理。使CPUs-GPU系统的性能比单独的CPU或GPU有很大的提升。充分的利用了计算机的计算资源。