CN110874047A - 一种将内镜下图像全息化的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种将内镜下图像全息化的方法及装置，涉及图像全息化技术领域。该将内镜下图像全息化的方法及装置，包括图像获取单元、显影单元、定影单元、相位恢复单元、投影单元与合成单元，具体步骤如下：利用单镜头内镜拍摄被摄物体，同时利用激光器照射，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度。通过图像获取单元、显影单元、定影单元、相位恢复单元、投影单元与合成单元之间的配合，使得内镜下图像可以获得全息化，并且可以快速形成逼真的三维图像。
Description
技术领域
本发明涉及图像全息化技术领域，具体为一种将内镜下图像全息化的方法及装置。
背景技术
全息照相是利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，即利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束(参考光束)产生干涉图样即可把位相"合并"上去，从而用感光底片同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像，目前，利用光波干涉和衍射特性,可以完整的记录物波振幅和相位的全部信息，再现时,光全息术可以形成逼真的三维图像。
但是光全息术要求具有高度相干性的光源、非常稳定的光学系统以及相应的记录媒介,这些都大大限制了它们的应用范围，使得内镜下图像全息化发展受到了一定的制约。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种将内镜下图像全息化的方法及装置，解决了光全息术要求具有高度相干性的光源、非常稳定的光学系统以及相应的记录媒介,这些都大大限制了它们的应用范围，使得内镜下图像全息化发展受到了一定制约的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种将内镜下图像全息化的装置，包括图像获取单元、显影单元、定影单元、相位恢复单元、投影单元与合成单元。
一种将内镜下图像全息化的方法，包括以下步骤：
a.图像获取：利用单镜头内镜拍摄被摄物体，同时利用激光器照射，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来；
b.显影：在获得底片之后需要对其进行显影，显影过程中需要使用到显影液，使其潜像转变为可见像；
c.定影：显影完毕的底片，虽然能清楚地看到影像，但稳定性差，见光后会消失，如果存于显影液中，那么片子就会无任何图像，因此，就要用化学药物并采用必要的处理才可达到定影要求，定影之后获取到全息图；
d.获取纯相位全息图：利用衍射原理再现物体光波信息，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象(又称初始象)和共轭象，再利用相位恢复算法生成纯相位全息图；
e.获取虚拟三维图像：利用投影机对纯相位全息图像进行投影，当投影机正投到图像平面上时产生的是正确的图像,把帧缓存的图像拷贝出来成为一个标准的1X1大小的纹理,再将纹理按照横纵两个方向等角度划分成网格,则纹理第i行第j列的网格点坐标为N点坐标,求得该点对应的水平偏角和垂直偏角,就可以找到水平偏角和垂直偏角对应在投影面上的点M,从而得到在投影面上的该点坐标，从而建立平面与投影面的映射关系；
f.获取全方位三维图像：视景信号通过图像控制处理器分割成三个部分,分别分配到三台子投影仪上输出到环形柱幕上,对通道间进行无缝拼接和边缘融合的工作,实现一幅完整的宽视角的场景画面，在场景渲染时,直接对帧缓存中的图像进行实时亮度融合,各子机对输入图像做边缘淡入淡出处理,之后再予以合成。
优选的，所述步骤a中获取图像时应当保证以下几点：1)光源必须具有很好的相干性，通过使用激光为全息照相提供了一个理想的光源；2)保证所有的光学器件不会发生晃动，减少光路、声波干扰以及温度对气流的干扰；3)物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程最好相等，差距最多不能超过2cm。
工作原理：利用单镜头内镜拍摄被摄物体，同时利用激光器照射，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来，在获得底片之后需要对其进行显影，显影过程中需要使用到显影液，使其潜像转变为可见像，再用化学药物并采用必要的处理才可达到定影要求，定影之后获取到全息图，然后再利用相位恢复算法生成纯相位全息图，利用投影机对纯相位全息图像进行投影，从而建立平面与投影面的映射关系，对通道间进行无缝拼接和边缘融合的工作,实现一幅完整的宽视角的场景画面，在场景渲染时,直接对帧缓存中的图像进行实时亮度融合,各子机对输入图像做边缘淡入淡出处理,之后再予以合成。
(三)有益效果
本发明提供了一种将内镜下图像全息化的方法及装置。具备以下有益效果：
1、该将内镜下图像全息化的方法及装置，通过图像获取单元、显影单元、定影单元、相位恢复单元、投影单元与合成单元之间的配合，使得内镜下图像可以获得全息化，并且可以快速形成逼真的三维图像。
2、该将内镜下图像全息化的方法及装置，通过合理的处理，使得高度相干性的光源、非常稳定的光学系统以及相应的记录媒介都能够得到明显的体现,从而使得内镜下图像全息化发展受到的制约大大减少。
附图说明
图1为本发明的系统单元示意图；
图2为本发明的流程示意图；
图3为本发明的相位恢复算法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种将内镜下图像全息化的装置，包括图像获取单元、显影单元、定影单元、相位恢复单元、投影单元与合成单元。
一种将内镜下图像全息化的方法，包括以下步骤：
a.图像获取：利用单镜头内镜拍摄被摄物体，同时利用激光器照射，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来；
b.显影：在获得底片之后需要对其进行显影，显影过程中需要使用到显影液，使其潜像转变为可见像；
c.定影：显影完毕的底片，虽然能清楚地看到影像，但稳定性差，见光后会消失，如果存于显影液中，那么片子就会无任何图像，因此，就要用化学药物并采用必要的处理才可达到定影要求，定影之后获取到全息图；
d.获取纯相位全息图：利用衍射原理再现物体光波信息，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象(又称初始象)和共轭象，再利用相位恢复算法生成纯相位全息图；
e.获取虚拟三维图像：利用投影机对纯相位全息图像进行投影，当投影机正投到图像平面上时产生的是正确的图像,把帧缓存的图像拷贝出来成为一个标准的1X1大小的纹理,再将纹理按照横纵两个方向等角度划分成网格,则纹理第i行第j列的网格点坐标为N点坐标,求得该点对应的水平偏角和垂直偏角,就可以找到水平偏角和垂直偏角对应在投影面上的点M,从而得到在投影面上的该点坐标，从而建立平面与投影面的映射关系；
f.获取全方位三维图像：视景信号通过图像控制处理器分割成三个部分,分别分配到三台子投影仪上输出到环形柱幕上,对通道间进行无缝拼接和边缘融合的工作,实现一幅完整的宽视角的场景画面，在场景渲染时,直接对帧缓存中的图像进行实时亮度融合,各子机对输入图像做边缘淡入淡出处理,之后再予以合成。
其中步骤a中获取图像时应当保证以下几点：1)光源必须具有很好的相干性，通过使用激光为全息照相提供了一个理想的光源；2)保证所有的光学器件不会发生晃动，减少光路、声波干扰以及温度对气流的干扰；3)物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程最好相等，差距最多不能超过2cm。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种将内镜下图像全息化的装置，其特征在于：包括图像获取单元、显影单元、定影单元、相位恢复单元、投影单元与合成单元。
2.一种将内镜下图像全息化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.图像获取：利用单镜头内镜拍摄被摄物体，同时利用激光器照射，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来；
b.显影：在获得底片之后需要对其进行显影，显影过程中需要使用到显影液，使其潜像转变为可见像；
c.定影：显影完毕的底片，虽然能清楚地看到影像，但稳定性差，见光后会消失，如果存于显影液中，那么片子就会无任何图像，因此，就要用化学药物并采用必要的处理才可达到定影要求，定影之后获取到全息图；
d.获取纯相位全息图：利用衍射原理再现物体光波信息，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象(又称初始象)和共轭象，再利用相位恢复算法生成纯相位全息图；
e.获取虚拟三维图像：利用投影机对纯相位全息图像进行投影，当投影机正投到图像平面上时产生的是正确的图像,把帧缓存的图像拷贝出来成为一个标准的1X1大小的纹理,再将纹理按照横纵两个方向等角度划分成网格,则纹理第i行第j列的网格点坐标为N点坐标,求得该点对应的水平偏角和垂直偏角,就可以找到水平偏角和垂直偏角对应在投影面上的点M,从而得到在投影面上的该点坐标，从而建立平面与投影面的映射关系；
f.获取全方位三维图像：视景信号通过图像控制处理器分割成三个部分,分别分配到三台子投影仪上输出到环形柱幕上,对通道间进行无缝拼接和边缘融合的工作,实现一幅完整的宽视角的场景画面，在场景渲染时,直接对帧缓存中的图像进行实时亮度融合,各子机对输入图像做边缘淡入淡出处理,之后再予以合成。
3.根据权利要求2所述的一种将内镜下图像全息化的方法，其特征在于：所述步骤a中获取图像时应当保证以下几点：1)光源必须具有很好的相干性，通过使用激光为全息照相提供了一个理想的光源；2)保证所有的光学器件不会发生晃动，减少光路、声波干扰以及温度对气流的干扰；3)物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程最好相等，差距最多不能超过2cm。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113925443A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-01-14 | 深圳市海瑞洋科技有限公司 | 3d全息影像人工智能微创内窥镜系统 |
| CN115499637A (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-20 | 黄初镇 | 一种具有雷达功能的摄像装置 |
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2019
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