[發明專利]三維數字全息光子地圖

無效

• 申請號: 201210361237.3
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102938229A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 蔣曉瑜;閆興鵬;裴闖;李強;汪熙;陳卓;張桂敏;謝志宏;劉中晅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: G09B29/00
• 分類號: G09B29/00;G03H1/08;G03H1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于三維地理信息顯示和計算全息技術領域，具體涉及一種能夠顯示三維地形的數字全息光子地圖。

背景技術

近年來，社會經濟的穩步發展和人民生活水平的日益提高，使得實際應用中對空間地理信息的感知不斷提出新的要求。無論在軍事上的戰場精確打擊和城市反恐，還是在日常生活中的交通擁塞疏導和地理信息導航，全視差、多角度的裸眼真三維地形信息圖都成為人們的迫切需要。目前公知的地圖學，是一種平面二維的制圖學。如常規的紙質和電子地圖，只是地形信息在平面上的表象，缺乏地形的三維表示和空間立體感；而近期飛速發展的三維虛擬電子地圖，利用透視關系，在屏幕上顯示三維地理信息一個視角上的二維投影圖像，缺乏三維直觀性，降低了人眼觀察的舒適度，而且由于投影和透視計算，地物有顯示誤差，同樣不能有效地滿足科技發展對三維地理信息精確顯示的需求。

在三維全息地圖方面，美國麻省理工學院媒體實驗室的Mark?Lcucente小組提出了基于Hogel技術的空間光場再現方法，由于采用光場復振幅實部作為基本衍射條紋，因此再現過程中存在共軛像的干擾；美國Zebra?Imaging公司實現了三維模型的全息地圖，但是其技術細節從未公開。同時，此項技術國內尚未有文獻報道。

基于這種情況，本發明提供了一種三維全息光子地圖，既具備紙質和電子地圖的精確性，又具有適于人眼觀察的三維直觀性和空間立體感。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠再現三維地形的數字全息光子地圖板。關鍵技術在于將地圖地形地貌特征建模為空間三維點集，通過逆向衍射全息技術計算數字全息圖，寫入全息記錄介質，在再現光源照射下重現逼真、立體的三維地形圖。

本發明的特征在于，一種用于顯示三維地形的數字全息光子地圖板，包含：再現光源；全息圖記錄介質；三維地形信息采集與計算全息圖激光寫入系統；其中三維地形信息采集與計算全息圖激光寫入系統包括地形數據采集系統、全息圖計算裝置、全息寫入系統。再現光源與全息圖計算所采用的光源具有相同波長，既可以是白光光源，也可以是單色光源；全息圖可以是反射型全息圖，也可以是透射型全息圖或者模壓全息圖。

所述地形數據采集系統具有采集三維地形信息功能，可以是利用點掃描、線掃描、面陣的圖像傳感器實現三維地形信息獲取的裝置，也可以是從虛擬三維模型中獲得地形信息的軟件系統。

所述全息圖計算裝置采用基于數字衍射光柵的全息圖計算方法，根據不同的衍射角度基于迭代傅里葉變換算法獲得不同頻率的基本數字衍射光柵，多條數字衍射光柵疊加組成光子地圖板的一個全息衍射單元。算法迭代運算在全息面和衍射面之間進行，生成的數字衍射光柵取其相位，組成純相位型全息圖。相位型基本衍射光柵衍射效率高，克服了普通光學全息中共軛像難以分離的問題。

所述全息圖計算裝置中，光點的衍射功能單元分配采用查找表的方法。即根據光點與光子地圖板的空間位置關系，預先計算三維地形數據的衍射單元分配表，克服了逐個計算光點的衍射單元耗時長的問題，提高了計算效率和干涉條紋的生成速度。另外，在衍射單元分配表的計算中采用低頻優先的原則，即空間光點最優化地使用功能衍射單元的低頻數字光柵。此種優化使數字光柵的低頻部分得到最充分的利用，再現光的光能利用效率得到提高。對三維地圖的每個光點查找衍射分配表，獲得該光點的功能衍射單元和衍射方向分配，根據光點亮度對其進行強度賦值。

所述全息圖記錄介質是具有記錄計算全息圖功能的介質材料，可以是鹵化物銀鹽干版和聚合物干版，也可以是空間光調制器。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：本發明提供的三維地形信息采集與寫入系統和三維光子地圖板能夠快速將三維地形信息轉化為全息干涉條紋，在再現系統下顯示地形的空間三維信息，同時可以方便在地圖中標繪數據信息，達到全視角、高精度、形象逼真的三維立體地圖顯示效果。

附圖說明

本發明三維全息光子地圖板的附圖有4個。

圖1三維全息光子地圖板第一個實施例的結構示意圖。

圖2三維全息光子地圖板第二個實施例的結構示意圖。

圖3純相位基本數字衍射光柵迭代計算簡圖。

圖4數字全息圖計算過程框圖。

圖1～圖4中，(1)-再現光源，(2)-全息圖記錄介質，(3)-地形數據采集系統，(4)-全息圖計算裝置、(5)-全息寫入系統、(6)-激光器。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明“三維全息光子地圖板”做進一步描述。