CN100363847C - 用数字微反射镜制合成全息图的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用数字微反射镜制合成全息图的方法，属光电信息处理技术，用以解决LCD影响全息图的质量和光透率低及降低全息图的信噪比等问题。其特征是该方法包括：用数字摄像机拍三维物体、输入计算机分解成n幅分离图像和3n三色灰度片并把它们按顺序输入进DMD、用激光从DMD读出图像并成像于散射屏上、记录3n幅图像的菲涅耳全息图和制像面全息图及在白光下再现原物真彩色三维图像等工艺步骤。用此法既可得到一切三维物体的全息图，又可根据需要自行设计现实生活中并不存在的各种虚拟物体的三维图像，三维和动态效果强，用途广泛。

Description

用数字微反射镜制合成全息图的方法
技术领域
本发明涉及一种新的光电信息处理技术，尤其是能将二维透视图片集成为三维立体全息图，并与光刻模压技术相结合，即可实现光、机、电、算一体化合成全息图的机械化生产的用数字微反射镜制合成全息图的方法。主要用于包装行业装饰、装璜和防伪等，亦可用于商业广告、工业设计、大型展览、装饰装璜和美化人们生活等领域。
背景技术
在现有技术中，既有能够记录和再现真实物体的三维图像的普通全息摄影技术，又有在此基础上发展而来的能够记录人物肖像和运动物体的脉冲激光全息技术、计算机生成全息图技术和合成全息技术，以及用电寻址的有源矩阵驱动薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)作为空间光调制器进行数字合成全息技术。但在通常的实验条件下，普通全息摄影技术只适用于小型静态物体。计算全息得到的再现图像质量还远不及传统的显示全息技术，并且它们对一些复杂物体或者大型物体的计算效率很低，因此它们的应用范围很有限，脉冲激光全息技术因成本昂贵，技术复杂而难以推广应用。传统的合成全息最大的缺陷是实验需手工操作，历时长、步骤繁琐、容易出错。利用TFT-LCD进行的系统设计所存在的问题：一是LCD(液晶显示器)的电极结构严重影响全息图的质量；二是LCD的开口率非常小，在很大程度上影响LCD的光透过率；三是偏振光再加上双折射效应和光的吸收散射等，降低了全息图的信噪比。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不能拍照大型动态物体，计算效率低，应用范围有限，需手工操作，步骤繁琐易出错；特别是LCD影响全息图的质量和光透过率小及降低全息图的信噪比等不足，根据数字合成全息系统的理论基础和最近新出现的光电器件数字微反射镜(DMD)的结构和性能特点，本发明提供一种既可得到一切三维物体的全息图，又可根据需要自行设计制作现实生活中并不存在的各种虚拟物体的三维图像，能克服现有技术中所存在的各种缺陷，所得图像的清晰度和幅面都大大优于使用TFT-LCD所得的图像，工艺步骤少，过程全自动化的用数字微反射镜制合成全息图的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在公知的TFT-LCD系统的基础上加以突出的实质性改进，重点是打破人们的传统观念，用DMD代替TFT-LCD作为光调制器，相应光路由背投型改为反射型。即本发明所述的用数字微反射镜制合成全息图的方法，包括下列工艺步骤：1.使用数字摄像机按设定视角对三维物体进行拍摄，2.将上述的1拍摄的图像输入到计算机中进行如下处理：①分解为n幅分离图像并设定每幅对应视角，②每幅再分为三色灰度片，5.按视角编码和颜色编码的要求记录3n幅图像的菲涅耳全息图，6.用上述的5所得的菲涅耳全息图制像面全息图，7.在白光下再现原物真彩色三维图像，其特征在于该方法还包括，排在上述的第2步之后第5步之前的3.在计算机控制下，把3n幅图片按视角顺序输入进DMD中，4.用激光从DMD中读出图像，并成像于散射屏上这两个步骤。
上述的步骤1中还可用CCD(电荷耦合器件)或CMOS(金属氧化物半导体)摄像头、扫描仪中任一种拍摄用具按设定的视角对三维物体进行拍摄。
上述的步骤2①中的n为60～200。
本发明的有益效果是：用此法既可得到一切三维物体的全息图，又可根据需要自行设计制作现实生活中并不存在的各种虚拟物体的三维图像，不受实验空间和条件的任何限制，亦即既可采用各种数字图像摄取设备如数码相机、CCD或CMOS摄像头、扫描仪等非常方便地获得丰富的自然景物甚至人像的图像素材，然后进行输入、处理；也可用计算机三维矢量图设计软件直接制作所需图像效果；然后分帧输出；用本方法制得的图像三维和动态效果都很强，由于采用了分辩率高、反射率大、灰阶和对比度高的数字微反射镜作为调制器并将相应的光路改为反射型，所以制得的图像在清晰度和幅面上大大优于使用TFT-LCD所得图像；该方法与光刻模压技术相结合可实现光、机、电、算一体化合成全息图的机械化生产，而且还可用于商业广告、工业设计、大型展览、装饰装璜和美化人们生活，用途十分广泛。
具体实施方式
本发明的实施例之一是：用数码摄相机按设定视角对动物园中的狮子进行拍摄，并将拍摄的图像输入到PC型计算机中进行如下处理：①分解为130幅分离图像，并设定每幅对应的视角，②每幅再分为三色灰度片，在计算机控制下把上述的390幅图片按顺序输入进IQ02型的数字微反射镜(DMD)中，然后用气体激光器发出的激光从DMD中读出图像，并成像于散射屏上，然后再按视角编码和颜色编码的要求记录390幅图像的菲涅耳全息图并用它们制像面全息图，最后在白光下再现狮子的真彩色三维图像。
实施例之二是：用CCD摄像头按设定的视角拍摄三维自然景物输入到其他型号的计算机中，分解为60幅，用固体激光器发出激光，其他步骤皆同实施例一。
实施例之三是用CMOS摄像头拍摄人物肖像，分解为200幅，用其他连续功率输出的激光器发出激光，其他同实施例一。
作为本实施例的变更：
1、被拍摄的物体可为任何三维物体；
2、所用计算机、激光器、拍摄设备，DMD的型号均可适当变更；
3、还可以不拍摄，而用计算机三维矢量设计软件直接在计算机上自行设计制作现实生活中并不存在的虚拟物体的图像。

Claims (2)

1.一种用数字微反射镜制合成全息图的方法，包括下列工艺步骤：1.使用数字摄像机按设定视角对三维物体进行拍摄，2.将上述的1拍摄的图像输入到计算机中进行如下处理：①分解为n幅分离图像并设定每幅对应视角，②每幅再分为三色灰度片，5.按视角编码和颜色编码的要求记录3n幅图像的菲涅耳全息图，6.用上述的5所得的菲涅耳全息图制像面全息图，7.在白光下再现原物真彩色三维图像，其特征在于该方法还包括，排在上述的第2步之后第5步之前的3.在计算机控制下，把3n幅图片按顺序输入进数字微反射镜中，4.用激光从数字微反射镜中读出图像，并成像于散射屏上这两个步骤；
其中，上述的步骤2①中的n为60～200。
2.根据权利要求1所述的用数字微反射镜制合成全息图的方法，其特征在于上述的步骤1中还可用CCD或CMOS摄像头、扫描仪中任一种拍摄用具按设定的视角对三维物体进行拍摄。
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