一種基于體全息存儲技術的三維全息顯示方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像的存儲及三維顯示方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的三維成像技術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）表現(xiàn)三維效果，如采用電子開關、變換波長或偏振原理構建 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應提供所有視點、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。光學全息技術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。
[0003] 基于全息原理的三維成像技術目前主要有兩種，一種是Dennis Gabor全息照相技 術，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；采用角度復用技術，可以在同一介質上記錄多幅全息圖，但受 到存儲介質選擇性的限制，其記錄幅數(shù)少，且整個幅面的遠場成像也給數(shù)據處理帶來困難。 另一種是數(shù)字全息技術，該技術通過計算機產生全息圖，克服了記錄介質和實際景物成像 對于光學全息記錄的限制，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)明內容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的全息照相技術源圖像無法數(shù)字化處理、復用存儲幅數(shù)少、 幅面的遠場成像數(shù)據處理困難的問題和數(shù)字全息技術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將每一幅圖像平 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、從上之下的順序將η幅圖像排列成m行p列，構成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將 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將mXp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，重新構成一幅新圖像；并將這幅重新構成的新圖像排列在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將mXp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，重新構成一幅新圖像；并將這幅重新構成的新圖像排列在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將mXp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，重新構成一幅新圖像；并將這幅重新構成的新圖像排列在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 用技術進行記錄并再現(xiàn)。
[0030] 復用技術是體全息記錄領域的通用稱呼，分為位移復用，角度復用，波長復用等復 用方式，位移復用就是移動一下就記錄一下，讓記錄位置發(fā)生改變，角度復用就是角度變化 一下就記錄一下；該發(fā)明里的位移復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 記錄介質上二維移動，記錄的順序應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，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，以及記錄介質各點都需要多次角度復用而導致的動態(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先進行 修飾和調整，并可以對記錄介質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)據處理比較簡單。并且體全息存儲技術通過將 物光會聚到一個很小的區(qū)域內與參考光干涉，并在一定厚度的材料內記錄，因此具有存儲 容量大、數(shù)據傳輸快等特點。體全息存儲技術基于布拉格選擇性原理的角度復用選擇性是 傳統(tǒng)面存儲技術的10倍以上，因此可以使存儲介質的記錄幅數(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，所以相比數(shù)字全息技 術節(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記錄信息，相 比數(shù)字全息技術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