一種基于體全息存儲技術(shù)的三維全息顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像的存儲及三維顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的三維成像技術(shù)是采用二維屏幕顯示合成圖像或動態(tài)的二維圖像，利用人眼 的雙目視差（或視覺暫留效應(yīng)）表現(xiàn)三維效果，如采用電子開關(guān)、變換波長或偏振原理構(gòu)建 的立體眼鏡，從多個角度獲取物體的二維圖像而后在不同視窗輸出相應(yīng)圖像的多視圖立體 顯示器，以及采用透鏡陣列制造雙目視差的透鏡陣列立體顯示器等。但這些成像方式只有 心理景深，缺乏真正意義上的三維呈現(xiàn)。理想的三維成像技術(shù)應(yīng)提供所有視點、距離上的深 度感知，無需借助任何輔助裝置就可以在全視景、多角度下觀察到真實的三維影像，使三維 物體表現(xiàn)出既有心理景深，又有物理景深。光學(xué)全息技術(shù)由于能夠記錄物體的相位信息，因 此再現(xiàn)像有明顯的視差特性，被認為是最為理想的三維成像技術(shù)。
[0003] 基于全息原理的三維成像技術(shù)目前主要有兩種，一種是Dennis Gabor全息照相技 術(shù)，其原理是將物體發(fā)射或散射的光場信息與擴束后的參考光束在全息干板上干涉，而后 利用衍射方法實現(xiàn)三維再現(xiàn)。這種記錄方式使記錄介質(zhì)的每一個點均記錄下物體的信息， 因而具有很高的存儲冗余度；采用角度復(fù)用技術(shù)，可以在同一介質(zhì)上記錄多幅全息圖，但受 到存儲介質(zhì)選擇性的限制，其記錄幅數(shù)少，且整個幅面的遠場成像也給數(shù)據(jù)處理帶來困難。 另一種是數(shù)字全息技術(shù)，該技術(shù)通過計算機產(chǎn)生全息圖，克服了記錄介質(zhì)和實際景物成像 對于光學(xué)全息記錄的限制，但形成一幅全息圖需要計算大量的信息，導(dǎo)致高分辨率全息再 現(xiàn)的實時性下降或以犧牲分辨率作為代價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的全息照相技術(shù)源圖像無法數(shù)字化處理、復(fù)用存儲幅數(shù)少、 幅面的遠場成像數(shù)據(jù)處理困難的問題和數(shù)字全息技術(shù)存在的高分辨率全息再現(xiàn)的實時性 有限的問題。
[0005] -種基于體全息存儲技術(shù)的三維全息顯示方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一、待存儲圖像的處理：
[0007] 步驟1、將待存儲（顯示）圖像進行分割：
[0008] (1)如果圖像是一維掃描拍攝得到的η幅圖像：
[0009] 步驟I. 1. 1、將η幅圖像依次編號為1至η ;然后按照掃描的方向?qū)⒚恳环鶊D像平 均分成η個條塊，如圖I (A)所示；
[0010] 步驟I. 1. 2、第1幅圖像的η個條塊分別記為I1,12，…，In，第2幅圖像的η個條 塊分別記為2 2，…，2η，依次對每一幅圖像的條塊進行標記，直至第η幅圖像的η個條塊 分別記為 ηρη；；，···，]!";
[0011] ⑵如果圖像是二維掃描得到的η幅圖像（根據(jù)二維掃描得到的η幅圖像的特性， η為合數(shù)）：
[0012] 步驟I. 2. 1、將η幅圖像依次編號為1至η，η = mXp，m、p是整數(shù)且m、p均大于 I ;按照從左至右、從上之下的順序?qū)ⅵ欠鶊D像排列成m行p列，構(gòu)成m行p列的圖像陣列， 即將η幅圖像排列成m行p列；
[0013] 步驟1. 2. 2、將每一幅圖像平均分成mXp個條塊，即m行P列個條塊；
[0014] 步驟1. 2. 3、針對第1幅圖像的m行p列個條塊，依次將條塊按條塊所在位置編號， 將第1幅圖像按條塊分割；
[0015] 步驟1. 2. 4、針對編號為1至η的η幅圖像，按照步驟1. 2. 3將每幅圖像按條塊進 行分割；
[0016] 以6幅圖像為例，其分割方法如圖2(A)所示，即每幅圖像的分割數(shù)應(yīng)為圖像總 數(shù)；
[0017] 步驟2、將待存儲（顯示）圖像進行重組：
[0018] (1)如果是一維掃描拍攝得到的圖像分割的η個條塊：
[0019] 步驟2. 1. 1、則將η幅圖像的第一個條塊提取出來，并按照圖像編號的逆向順序?qū)?η幅圖像的第一個條塊進行排列，組成第一幅新圖像，即Ii1，…，I1;
[0020] 步驟2. I. 2、按照步驟2. I. 1的操作，將η幅圖像的第二個條塊重新組成第二幅新 圖像；
[0021] 以此類推，直至將η幅圖像第η條塊依次重新排列，組成第η幅新圖像；
[0022] 重新得到η幅圖像，如圖I (B)所示；
[0023] (2)如果是二維掃描拍攝得到的圖像分割的mXρ個條塊：
[0024] 步驟2. 2. 1、將mXp幅圖像中的每一幅圖像的第1行第1列分割位的條塊提取出 來，并按照圖像編號的逆向順序?qū)Xp幅圖像的條塊按照從左至右、從上到下依次排列成 m行ρ列，重新構(gòu)成一幅新圖像；并將這幅重新構(gòu)成的新圖像排列在m行ρ列圖像陣列的第 1行第1列；
[0025] 步驟2. 2. 2、將mXp幅圖像中的每一幅圖像的第1行第2列分割位的條塊提取出 來，并按照圖像編號的逆向順序?qū)Xp幅圖像的條塊按照從左至右、從上到下依次排列成 m行ρ列，重新構(gòu)成一幅新圖像；并將這幅重新構(gòu)成的新圖像排列在m行ρ列的圖像陣列的 第1行第2列；
[0026] 步驟2. 2. 3、按照步驟2. 2. 1和步驟2. 2. 2的操作，依次類推，將mX ρ幅圖像中的 每一幅圖像的第i行第j列分割位的條塊提取出來，i = 1,2，…，m，j = 1,2，…，p，并 按照圖像編號的逆向順序?qū)Xp幅圖像的條塊按照從左至右、從上到下依次排列成m行ρ 列，重新構(gòu)成一幅新圖像；并將這幅重新構(gòu)成的新圖像排列在m行ρ列的圖像陣列的第i行 第j列；
[0027] 以6幅圖像為例，見圖2 (B);
[0028] 步驟二、圖像的存儲與三維圖像再現(xiàn)：
[0029] 對于步驟一中分割并重組后的新圖像作為圖像源，采用體全息存儲光路以位移復(fù) 用技術(shù)進行記錄并再現(xiàn)。
[0030] 復(fù)用技術(shù)是體全息記錄領(lǐng)域的通用稱呼，分為位移復(fù)用，角度復(fù)用，波長復(fù)用等復(fù) 用方式，位移復(fù)用就是移動一下就記錄一下，讓記錄位置發(fā)生改變，角度復(fù)用就是角度變化 一下就記錄一下；該發(fā)明里的位移復(fù)用就是記錄一幅圖像就改變一下位置再記錄另一幅圖 像，如果是一維分解的圖像，記錄的時候也是一維方向移動，如果是二維分解的圖像，就在 記錄介質(zhì)上二維移動，記錄的順序應(yīng)該與圖像組合分布的順序一致。
[0031] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0032] 本發(fā)明采用體全息存儲技術(shù)，記錄圖像的過程避免了傳統(tǒng)方法物體散射光與參考 光干涉衍射效率低，以及記錄介質(zhì)各點都需要多次角度復(fù)用而導(dǎo)致的動態(tài)范圍降低的問 題。本發(fā)明方法的源圖像由于采用CCD等成像器件進行采集，可以對待記錄圖像預(yù)先進行 修飾和調(diào)整，并可以對記錄介質(zhì)的點或線進行獨立操作，從而實現(xiàn)了圖像源、存儲過程、再 現(xiàn)處理的操作靈活性，使幅面的遠場成像數(shù)據(jù)處理比較簡單。并且體全息存儲技術(shù)通過將 物光會聚到一個很小的區(qū)域內(nèi)與參考光干涉，并在一定厚度的材料內(nèi)記錄，因此具有存儲 容量大、數(shù)據(jù)傳輸快等特點。體全息存儲技術(shù)基于布拉格選擇性原理的角度復(fù)用選擇性是 傳統(tǒng)面存儲技術(shù)的10倍以上，因此可以使存儲介質(zhì)的記錄幅數(shù)大幅增加。
[0033] 本發(fā)明并不是采用依靠計算機對圖像處理的數(shù)字全息技術(shù)，所以相比數(shù)字全息技 術(shù)節(jié)省了大量的計算時間，尤其是在高分辨率全息再現(xiàn)時，本發(fā)明不僅不需要大量的計算 時間而且高分辨率全息再現(xiàn)的實時性好；同時由于本發(fā)明采用的是存儲介質(zhì)記錄信息，相 比數(shù)字全息技術(shù)的存儲方式移動性好，圖像的再現(xiàn)方便。
【附圖說明】
[0034] 圖1㈧為一維掃描拍攝得到的η幅圖像的分割示意圖；
[0035] 圖I (B)為一維掃描拍攝得到的η幅圖像分割后的重組示意圖；
[0036] 圖I(C)為一維掃描拍攝得到的η幅圖像分割重組后的位移復(fù)用記錄順序示意 圖；
[0037] 圖2 (A)為二維掃描拍攝得到的η幅圖像的分割示意圖；
[0038] 圖2 (B)為二維掃描拍攝得到的η幅圖像分割后的重組示意圖；
[0039] 圖3為進行位移復(fù)用的光路示意圖；
[0040] 圖4為實施例中原始三維物體效果圖；
[0041] 圖5(A)為實施例中進行三維全息顯示的三維物體效果圖；
[0042] 圖5(B)為實施例中進行三維全息顯示的三維物體效果圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0043] 一：本方法利用CCD對不同視角的物體或環(huán)境進行成像，針對