[發(fā)明專利]一種基于純相位技術(shù)的互動虛擬實景全息投影系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710174506.8
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106713885A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 青島中鑒高科信息有限公司
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31;G06F3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全息投影技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于純相位技術(shù)的互動虛擬實景全息投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)

幻影成像系統(tǒng)的主體模型場景為光學(xué)成像創(chuàng)造環(huán)境空間。 造型燈光系統(tǒng)根據(jù)場景造型的要求和劇情的需要，在可編程控制器的伺服控制下，配合音樂、圖像在場景上產(chǎn)生氣氛光，以達到增強展示氣氛，烘托展示效果的目的。 光學(xué)成像系統(tǒng)與影視播放系統(tǒng)完成活動三維立體視頻的在場景造型上的再現(xiàn)，使立體影像與周圍的人造景觀背景有比較“真實”的結(jié)合。 音響系統(tǒng)完成旁白和音樂的播放。 控制系統(tǒng)完成多機同步控制、活動模型控制、燈光控制、電源控制、播放控制等工作。

對于傳統(tǒng)的計算傾斜平面的光場分布在空間中的傳播來說，一般采用的方法是 ：首先通過角譜域的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)來計算參考平面的光場分布，然后再通過光在空間中平行平面的傳播理論 ( 如角譜法 ) 來計算全息面上的光場分布，這種情況下，在全息面上得到的光場分布是復(fù)振幅的形式，即同時包含振幅信息與相位信息，因此要實現(xiàn)純相位調(diào)制，必須對復(fù)振幅進行相位編碼，從而增加了復(fù)雜性與誤差。而另一方面，對于傳統(tǒng)的純相位全息投影來說，相位全息圖的生成是采用經(jīng)典的 Gerschberg-Saxton(GS) 迭代算法，這是一種基于傅里葉變換的迭代算法，它可以通過迭代直接得到二維圖像的相位信息而不需編碼等計算。但是在這種技術(shù)中，成像面與全息面是平行的，相位全息圖只能在空間中與全息面平行的平面上進行投影，并且投影成像始終成在透鏡的后焦面上，成像距離也就是透鏡的焦距，對于實際應(yīng)用有一定的限制。

隨著場景模式幻影成像技術(shù)的逐步成熟，人們已經(jīng)看到了這種三維展示方式帶來的巨大好處，它使得展示的方式多樣化，展示效果深入人心。 但這種但方向的信息交流方式，不能是的參觀者參與進來，參觀者不能根據(jù)自己的喜好隨意切換場景，缺少互動交流。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于純相位技術(shù)的互動虛擬實景全息投影系統(tǒng)，包括半封閉墻體，用于擺放實景模型 ；顯示器，所述顯示器置于半封閉墻體頂部，將圖像投放到全息成像膜上 ；全息成像膜，所述全息成像膜與顯示器成 45 度角 ；紅外攝像頭，所述紅外攝像頭為至少兩個，位于半封閉墻體外側(cè) ；紅外光源，用于為紅外攝像頭提供紅外光照明 ；實景模型，所述實景模型位于半封閉墻體底部 ；電腦主機，與紅外攝像頭連接，接受紅外攝像頭捕捉的畫面，分析選擇匹配的視頻，并將視頻傳送給顯示器。通過布設(shè)投影設(shè)備 ：將相位空間光調(diào)制器、分光棱鏡、透鏡和傾斜屏幕依次布設(shè)，使得相位空間光調(diào)制器、分光棱鏡、透鏡和屏幕處于同一條直線上 ；同時，在分光棱鏡的同一側(cè)布設(shè)單色激光器和偏振片，偏振片位于分光棱鏡和單色激光器之間，單色激光器發(fā)出的平面波通過偏振片變?yōu)槠窆猓窆馔ㄟ^分光棱鏡后可射入到相位空間光調(diào)制器中 ；相位空間光調(diào)制器和生成相位全息圖的計算機通過數(shù)據(jù)線連接 ；相位空間光調(diào)制器所處的位置形成全息面 x，屏幕所處的位置形成傾斜平面 x。

所述半封閉墻體內(nèi)側(cè)還設(shè)有燈光設(shè)備。

所述燈光設(shè)備連接有燈光控制器，所述燈光控制器與電腦主機連接。

所述攝影采集裝置包括 M*N 個彩色二維圖像攝取單元 Cmn，用于對所要三維顯示的物體 O 在其任意空間譜面 S 上進行 M*N 個空間譜抽樣攝取，每個抽樣點 Smn 對應(yīng)于物體 O 的一個體像素 Hmn，各圖像攝取單元 Cmn 所采集到的信息相當(dāng)于該體像素 Hmn 所對應(yīng)的空間譜視圖 Imn，以獲取物體 O 的 M*N 個陣列抽樣空間譜圖像信息 。

所述根據(jù)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)關(guān)系，建立參考平面 xr和傾斜平面 x 之間的光場分布關(guān)系 ：

F(u',v') ＝ FT[f(x',y')]

G(u,v) ＝ F(α-1(u,v),β-1(u,v)) ＝ F(u',v') 式 (1)

g(x,y) ＝ FT-1[G(u,v)]

式 (1) 中，f(x',y') 為傾斜平面 x 的光場復(fù)振幅函數(shù)，x',y' 為 f(x',y') 的自變量，表示傾斜平面上各個點的坐標(biāo)，F(xiàn)(u',v') 為傾斜平面 x 的角譜函數(shù)，u'，v' 為相應(yīng)的角譜空間的坐標(biāo)，G(u,v) 為參考平面 xr的角譜函數(shù)，u，v 為相應(yīng)的角譜空間的坐標(biāo)，(α-1(u,v),β-1(u,v)) 表示從傾斜平面 x 到參考平面 xr的坐標(biāo)變換，g(x,y) 為參考平面 x r的光場復(fù)振幅函數(shù)，x，y 為參考平面上各個點的坐標(biāo) ；FT 為傅里葉變換，F(xiàn)T-1為逆傅里葉變換。