计算机二维全息图原理,计算机辅助合成全息图.pdf

第 卷第 期 年 月 北 京 理 工 大 学 学 报 A B C 计算机辅助合成全息图 张颖 D谢敬辉 D朱伟利 D刘学泽 B E北京理工大学 信息科学技术学院光电工程系D北京 F E中央民族大学 物理系D北京 F E重庆明光仪器厂D重庆 C 摘要 研究合成全息图的原理和记录方法G针对 H I H合成全息图D分别讨论了对体视J动态J颜色和深度信息 的编码以及全息观察窗的空间面积分割D计算了相关的记录参数G实验中采用计算机直接控制的液晶空间光调制 器实现 H视差图像的自动显示与切换D方法简便易行D且消除了传统方法中底片复位所产生的误差D易实现自动 化生产G实际制作了一个带有动感的合成彩虹全息图D验证了设计的正确性和方法的可行性G 关键词 合成全息图F动感全息图F彩虹全息图 中图分类号 K E 文献标识码 L M N O P Q O R STU V U W X Y Z M U Z O Q X R O Y N S Q a bD e 4 fg 3 6 5 D a bh i1 7 D j 4 h e 5 1 k 1 B E H 1 l m1 Kl 7 f 3 1 1 3 Dn 6 7 4 m n 1 1 o 7 1 D0 1 2 3 Dp 6 F E p 6 3 s 3t 3 3 5 34 5 m1 u 8 Dp 6 3 s 3 Dp 6 C O X Y S O r 1 7 1 o 3 m1 6 o 1 1 Dm 7 1 1 D 7 oo 1 l 6 D v1 7 7 H 1 o r 6 7 3 l 6 r 1 v 3v o v 1o 5 1 o o r o 5 7 7 8 6 1 H I H 8 6 1 6 7 3 m 8 H I的实验研究得到的结论是J深度感的产生 实际是两个机制的组合 一方面是单眼对视觉信息 进行识别和处理实现深度感K另一方面两单眼视觉 信息要先进行比较产生双眼信息 然后萃取出双眼 信息的差异 识别图像 以实现深度感 基于上述原因 在拍摄二维视差图片时可以采 用两台数码相机 每次拍摄的不同角度视差图片构 成一个体视对 两台相机聚焦在物体的同一点 L 上 在等距全息圆以外的点都将产生双眼视差 物体 的深度信息 即三维信息 被保留下来 当物体转动 时 拍摄到两组物体不同角度的图像 M N1 N O N P 和Q R 1 R O RP 在拍摄基元全息图的时候 将这两组图片按照顺序 依次拍摄在主全息图 01 的相应位置 图1 组成一系列视差对M 15 Q1 M 5 Q O MP5 QP 再现时两只眼睛能够分别接收到两张带 有不同视差信息的图片 通过人脑的作用 就可以将 图片融合在一起 产生双眼视差的效果 从而保留在 方向上的视差信息 同时由于在01上沿 方向 顺序记录了物体的不同观察方向的体视对 因此 当 人眼相对于全息图沿 方向运动时 就能获得动感 的效果 01上全息视差对的物像关系由方程组 1 给出 S 1 M8 T 1 MHU VW 1 MB X 1 MY Z8 M8 TZ H MHU VW ZB MBX Z MY 8 M8 T H MHU VW B MBX MY 1 式中 M8 MB MH M 分别为像 物 再现光源 参考光 源到 0 平面的纵向距离 Z 是空间坐标分量 W T 5 为再现光波长与记录光波长之比 考虑到 参考光为平行光 M Ta 且只关心 平面的几何关 系 于是由公式 1 确定的视窗的物像关系式为 b6S 第S期张颖等J计算机辅助合成全息图 万方数据 Edited by Foxit Reader Copyright C by Foxit Corporation 2005 2009 For Evaluation Only 和背景图像 和方向展开为 个相互 重叠的A颜色按彩虹色序排列的彩色观察窗 如图0 所示呈现不同的颜色 第用参考光的共轭光照射全息图 并且在 的后表面放置狭缝 作为彩虹全息 图第 步成像后的观察窗 值得注意的是狭缝 的 方向应与记录 时移动狭缝的方向垂直 即如果 记录 时沿 方向进行面积分割 则记录 时应 沿 方向进行面积分割 通过限制 方向的视差实 现白光显示和颜色编码 的再现实像通过狭缝 成像在 平面附近 并与参考光A 干涉 记录彩 虹全息图 冲洗后白光再现 人眼位于狭缝像的 位置时 能够看到物体完整的再现像 人眼沿水平方 向移动 可以观察到动感效果 在垂直方向 由于白 光色散的作用能够看到肖像具有按彩虹色序变化的 颜色 图B是实验制作成功的由 张带有视差信息 的二维肖像合成的动感全息图 在水平方向移动时 可以看到头部连续转动的动感效果 图B合成的动感全息图 B C 3 0D 0 D 7 9 47 1 7 9 D E 1 3 0 1 23 7 F 7 9 5 4 G 结论 按照设计的实验光路图和计算出的参数 成功 地将 张带有视差的二维肖像图片合成在一张全 息图中 制成的彩虹全息图图像清晰 衍射效率较 高 动感效果连贯 能够看到肖像 H的旋转角度和 连续变化的彩虹色彩 证明用这种面积分割方法能 够实现全息图的动感效果 在今后的实验研究中将充分利用 两个自 由度 在主全息图 上同时编码体视 3 V5 L 5 7 U0 K 0 U 40 1 3 7 8 7 9 45 D 0 D 7 9 47 1 7 9 3 7 F 7 9 5 4Z 7 1 5 F 5 9 0 5 6 5 9 1 1 7 1 0 2 3 0 N R O R 7 9 5 F 7 8 0 a D 1 1 1 07 8 C 0 2 3 7 F 7 E M X P 3 0 D 0 N O 大野孝敬 三维成像技术N JO 董大和 译 北京M机械 工业出版社 X b I 5 E L 5 7 C 3 9 0 0 c 40 D 7 45 1 0 2 3 7 F 7 E N JO I 7 I 5 3 01 9 5 D F 0 MP 3 5J5 2 3 0 W 9 0 D D X b P 3 0 D 0 N O 于美文 光学全息及信息处理N JO 北京M国防工业出 版社 X b V J0 U0 S6 1 2 5 F3 7 F 7 9 5 6 3 E 5 8 7 9 45 1 7 6 9 7 2 0 D D N JO 0 MT5 1 7 5 FI 0 8 0 2 0a D 1 9 E W 9 0 D D X b P 3 0 D 0 X 第 期张颖等M计算机辅助合成全息图 万方数据 计算机辅助合成全息图计算机辅助合成全息图 作者 张颖 谢敬辉 朱伟利 刘学泽 作者单位 张颖 谢敬辉 北京理工大学 信息科学技术学院光电工程系 北京 100081 朱伟利 中央 民族大学 物理系 北京 100081 刘学泽 重庆明光仪器厂 重庆 400060 刊名 北京理工大学学报 英文刊名 TRANSACTIONS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年 卷 期 2003 23 4 被引用次数 6次 参考文献 4条 参考文献 4条 1 Collier R J Optical holography 1971 2 谢敬辉 杨晓文 合成全息动感的新方法 纵向面积分割法 期刊论文 北京理工大学学报 2000 03 3 大野孝敬 董大和 三维成像技术 1982 4 于美文 光学全息及信息处理 1984 引证文献 6条 引证文献 6条 1 彭婉娟 王丁 点阵合成体视动感全息图 期刊论文 激光杂志 2008 1 2 陈海云 LC SLM的光学调制特性及其在全息中的应用 期刊论文 激光杂志 2007 1 3 张颖 朱伟利 张可如 数字化合成全息图自动记录系统研究 期刊论文 光学技术 2007 1 4 谢敬辉 李闻 莫晓丽 康果果 合成全息的计算机设计及自动化记录 期刊论文 北京理工大学学报 2006 6 5 康果果 谢敬辉 齐月静 李闻 刘科 用Matlab软件和LCD实现数字全息图的制作和再现 期刊论文 北京理工大 学学报 2005 6 6 朱伟利 张可如 张颖 计算机辅助合成三维动态彩色全息图设计 期刊论文 中央民族大学学报 自然科学版 2004 1 本文链接

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