[發明專利]一種計算機制合成彩色彩虹全息圖的制作方法

有效

• 申請號: 201310009171.6
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103217888B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李勇;楊鑫;王輝
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G03H1/26
• 分類號: G03H1/26
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司33246
• 代理人: 吳輝輝

技術領域

本發明涉及一種計算機制合成彩色彩虹全息圖制作方法。

背景技術

合成全息是一種通過獲取三維物體序列視圖，采用全息方法進行記錄，再現時實現原物的準三維顯示的技術。合成全息可以分為兩類：光學合成全息和計算合成全息。M.C.King等人于1970年采用光學干涉法制作了合成全息。而計算合成全息是由日本學者Yatagai于1976年提出，將每個視圖的傅立葉變換全息圖通過計算機生成，按照觀察時次序對基元全息圖進行排列，最后得到合成全息，該全息圖再現需要單色激光照明，通過傅立葉變換透鏡進行變換，并進行濾波處理進行觀察。此后人們對計算合成全息及光學合成全息做了不少研究。

合成全息的優勢在于，可以實現大量實際存在的三維物體或場景的全息三維顯示，而這些物體或場景是無法直接使用全息術進行拍照，例如人體內部結構，風景，一些運動物體等。因此，合成全息可以廣泛運用于工業設計，建筑設計，醫學診斷，商業廣告及美化生活等多個領域。

相比于光學合成全息，計算機制合成全息圖只要有計算機、相應軟件和輸出設備就可以制作，并且可以制作現實中不存在的場景的全息圖。與其他計算機制全息圖一樣，速度是制約其普及應用的主要問題之一，目前缺乏一種高質量、快速的真彩色計算機制合成全息圖制作方法。

我們根據合成全息的特點，提出了一種高質量、快速真彩色合成彩虹全息圖的方法，可以在普通個人計算機上實現真彩色合成彩虹全息圖制作。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，根據合成全息的特點，提出了一種高質量、快速真彩色合成彩虹全息圖的方法，可以在普通個人計算機上實現真彩色合成彩虹全息圖制作。

本發明的具體技術方案是：

一種計算機制合成彩色彩虹全息圖的制作方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一，三維物體序列視圖采集：分為實際三維物體或三維建模物體視圖采集兩種，實際三維物體視圖采集為：相機置于水平導軌上，水平導軌正對實際三維物體，沿著水平方向，導軌移動一個小距離，拍攝一張圖像。或者采用旋轉平臺，固定相機位置，實際三維物體置于旋轉平臺上，旋轉平臺每旋轉一小角度，相機拍攝一個視圖，最終獲取視圖序列；三維建模物體視圖采集為：通過建模軟件制作三維模型，沿水平方向渲染得到序列視圖；在得到三維建模物體序列視圖之后，確定出每個視圖與一個小的觀察窗口的位置關系；

步驟二，參數設定：設定物體在xoy平面內的x方向和y方向的線度為l_o和w_o，全息面上采樣間隔Δu，求出全息面上采樣點數Mo×No；設定三基色參考光波長λ_r,λ_g.λ_b及物參夾角θ，求出三基色頻譜在頻域內頻移點數

其中，λ_c為照明光波波長，為頻域內三基色頻譜的頻移點數；

步驟三，三基色頻帶合成：對于每一個視圖進行三基色分色，設定每個小的觀察窗口大小，根據每一個視圖所對應的觀察窗口及其頻域位置，計算頻域范圍，求出該頻域范圍內的采樣點數，然后按照采樣點數分別對視圖的三通道數據進行插值，分別進行傅里葉變換，算出其對應頻域范圍內的頻譜數據；對所有視圖依次進行處理，按照視圖的依次順序，在頻域內合成三頻譜；

步驟四，彩虹全息條紋的計算，分別對三基色頻譜進行行方向一維傅里葉逆變換；然后建立一個全零矩陣Mo×No，按照(14)求出的頻移點數將行方向傅里葉逆變換的三個結果放入所建立矩陣的對應位置，進行列方向一維傅里葉逆變換，求出實部，加上一偏置分量保證全息條紋透射率大于等于0；

進一步地，該制作方法由以下步驟組成：

三維物體序列視圖采集：分為實際三維物體或三維建模物體視圖采集兩種，使用照相機固定于導軌上，物體正對導軌，導軌移動一定距離，拍攝一張照片，從而獲取三維物體的照片序列者采用旋轉平臺，固定相機位置，物體置于旋轉平臺上，旋轉一小角度，相機拍攝一個視圖，最終獲取視圖序列，或通過建模軟件制作三維模型沿水平方向渲染得到序列視圖，然后確定出每個視圖與一個小的觀察窗口的位置關系；

參數設定：設定物體在xoy平面內的x方向和y方向的線度為l_o和w_o，全息面上采樣間隔Δu，根據(13)式可以求出全息面上采樣點數；設定三基色參考光波長λ_r,λ_g.λ_b及物參夾角θ，根據(14)式可以求出頻域內頻移點數，