全息三维显示使用计算机编码技术,对三维物体信息进行编码,然后加载到相应的显示器件显示三维物体信息,作为一种真三维显示技术,近年来获得了广泛应用。在全息三维显示应用研究中,如何快速生成高质量的计算全息图是其中一个关键问题,也是目前限制全息三维视频实时显示的因素之一。目前在全息计算过程中通常对三维物体进行分割采样的方法主要包括点源分割方法和面元分割方法,因此本文通过对这两种三维物体分割采样方法对应的计算全息图快速生成算法进行研究,并基于全息成像系统的焦深分析,对三维物体点源分割和面元分割对应的计算全息图的快速生成算法进行了改进,并获得了较好的结果。主要研究工作概括如下:1.标量衍射理论是获得物光波场的基础,因此分析了标量衍射的基本理论和光波衍射的数值求解方法,在此基础上,对计算全息的相关理论及全息显示使用的相位型全息编码方法进行了分析。2.对空间光调制器(LCOS)的成像系统的脉冲响应特性进行分析,获得了LCOS重建光场的能量分布范围及重建理想像与实际离焦像之间的关系。在此基础上,研究基于LCOS的点源模型计算全息图的快速生成算法,提出了基于焦深范围内点源三维物体WRP投影计算全息图的快速计算方法及长景深三维物体分层投影的快速计算方法,并与传统WRP方法的成像质量及计算速度做出了比较。通过实际模拟计算及光电再现表明,上述方法能够快速计算生成点云三维物体全息图,再现三维像质量较高。3.研究使用三角形面元分割物体的模型的计算全息图快速生成算法,修正面元法的核心理论:基于仿射变换理论,详细求解计算二维平面基元三角形频谱到任意三角形频谱的计算方法,并由此过渡到三维空间任意三角形频谱的计算方法,修正了前人工作中积分变换和复杂的基元三角形求解表达式形式以及雅克比行列式的求解,消除求解过程中三角形频谱丢失的问题,简化计算,提高计算全息图生成速度。4.基于对焦深范围内点源三维物体投影算法,提出了计算全息焦深范围内面元投影方法:通过仿射变换理论,建立任意空间三角形与基元三角形空域关系,详细推导计算由基元三角形到任意三角形投影变换计算方法,提高计算面元法计算速度,通过模拟计算及光电再现验证该面元投影方法的正确定,讨论了其加速特性并与仿射解析面元法做出比较。