CN114136204B - 红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置及方法，红外激光器发出的光束分成两束；第一束激光成为平行光，作参考光束；第二束激光成为平行光，照射到待测物体，被反射的光束成为物光束；物光束和参考光束在分束镜上形成红外全息干涉图，由图像采集装置进行接收记录，再传递给计算机进行存储、再现，从而记录包含待测物体部分三维相位信息的全息图；待自动旋转平台转动后再次采集，直至采集完全部信息，进行图像处理拼接、还原出待测物体完整的相位信息，重建三维形貌。本发明采用红外数字全息技术用于文物的三维形貌重建，能够保证精准提取文物相位信息，提升了相位提取装置对各种干扰的抗性。

Description

红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置及方法
技术领域
本发明公开一种红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置及方法，属于红外数字全息应用领域。
背景技术
近年来，国家对于文物的保护重视程度越来越高，但文物保护屡屡出现文物被盗、因灾受损、人为破坏等问题。普通的可见光波长是在400纳米至700纳米之间，低于400纳米的紫外线能量很大，容易被物体吸收，从而使物体变质；而高于700纳米的红外线能量小，不易被物体吸收，很安全。木材、植物、丝绸等物质都是高分子结构，含有纤维素或蛋白质，容易受光、电、细菌的影响而变质、损坏；另外一些物质比如石头、铜铁、陶瓷等不容易受光的影响。可见光波长有长有短，但都是低于700纳米的可见光，或多或少对高分子结构的文物有破坏。
对于文物的保护，虽然国家花费了很大努力，但因为其保护难度高、易被损坏等因素，至今仍没有很好的保护措施，甚至在博物馆展出的文物也无法避免损坏问题；每件珍贵的文物都具有唯一性，其次文物移动、运输比较困难，致使文物只能在单一地点展出，为大家的观赏带来了很大难题，观赏不便。
科技快速发展的今天，三维形貌的测量在医疗美容、考古勘测、文物保护、影视娱乐以及个人信息采集等领域都得到了广泛的应用。对于不便直接观察的物体、不宜直接接触的物体以及表面结构较为复杂的物体，如何对其表面的三维形貌进行精准探测和标定已经成为当代科技领域的热点问题。
发明内容
为解决上述难题，本发明结合红外数字全息的各项优秀特性，将红外数字全息技术引入文物保护措施，在避免对文物损害的前提下，采集并重建文物的三维信息，可及时再现文物的三维形貌，再现文物的三维形状，实现多备份记录，多地展出，也能极大提高文物保护的安全性。
本发明不仅发挥了全息干涉计量手段高精度测量的优点，还结合了红外数字全息抗干扰性强及实时检测的优点，在避免文物损害的同时，采集、还原出文物的相位信息，并重建文物的三维形貌。
为达到上述技术要求，本发明采用的技术方案如下：
红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，包括不透光外壳，不透光外壳内设有红外激光器、分束镜I、红外光纤耦合器、扩束镜I、扩束镜Ⅱ、针孔滤波器I、针孔滤波器Ⅱ、透镜I、透镜Ⅱ、透镜Ⅲ、透镜Ⅳ、全反镜、分束镜Ⅱ、图像采集装置；不透光外壳侧壁上设有红外窗口Ⅰ、红外窗口Ⅱ；待测物体位于不透光外壳外，并位于红外窗口Ⅰ处的自动旋转平台上；图像采集装置与计算机连接；
分束镜Ⅰ位于红外激光器发出的光束传输光路上，红外激光器发出的光束到达分束镜Ⅰ后被分成两束；
第一束激光的光路上依次布设有红外光纤耦合器、扩束镜Ⅱ、针孔滤波器Ⅱ、透镜Ⅱ；第一束激光经过红外光纤耦合器，根据需要选择不同长度光程的档位，激光经过一定光程后传输到扩束镜Ⅱ，被扩束后再经过针孔滤波器Ⅱ对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜Ⅱ，使得第一束激光成为平行光，称作参考光束；
经过分束镜I的第二束激光的光路上依次布设有扩束镜I、针孔滤波器I、透镜I、红外窗口Ⅰ，照射到待测物体表面产生漫反射，被反射的光束的传输光路上，依次设有红外窗口Ⅱ、透镜Ⅲ、透镜Ⅳ；第二束激光到达扩束镜I，激光被扩束后经过针孔滤波器I对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜I，使得第二束激光成为平行光，该平行光透过红外窗口Ⅰ照射到待测物体表面产生漫反射，被反射的光束传输至红外窗口Ⅱ筛选后进入不透光外壳内，筛选后余下的红外光束已携带了待测物体的相位信息，携带相位信息的光束再经过由透镜Ⅲ、透镜Ⅳ组成的理想光学系统，此光束称为物光束；
物光束的光路上依次设有全反镜、分束镜Ⅱ、图像采集装置；分束镜Ⅱ、图像采集装置同时也在参考光束的光路上；物光束经全反镜反射后到达分束镜Ⅱ，物光束和参考光束在分束镜Ⅱ上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由图像采集装置进行接收记录，再传递给计算机进行存储、再现，从而记录包含待测物体部分三维相位信息的全息图；
待自动旋转平台转动后再次采集，直至采集完全部信息，进行图像处理拼接、还原出待测物体完整的相位信息，重建三维形貌。
优选的：
所述的红外激光器的型号为：MW-IR-2200/1～500mw，红外激光器作为检测光源，其波长不低于700nm。
所述透镜Ⅰ、透镜Ⅱ、透镜Ⅲ、透镜Ⅳ为锗透镜、硅透镜或玻璃透镜。
所述分束镜I、分束镜Ⅱ为锗分束镜、硅分束镜或玻璃分束镜。
所述扩束镜I、扩束镜Ⅱ为锗扩束镜、硅扩束镜或玻璃扩束镜。
述红外光纤耦合器包括多种光程的光纤通道，其选择需由物光波的光程决定。
所述图像采集装置为红外焦平面阵列成像传感器，或者为感应波段包含红外激光器波长的红外CCD图像传感器。
所述红外窗口Ⅰ、红外窗口Ⅱ安装透镜应为锗透镜、硅透镜或玻璃透镜，红外窗口Ⅰ、红外窗口Ⅱ允许通过的红外光波长与红外激光器发出的波长相匹配。
不透光外壳侧壁内侧为纯黑色，以吸收进入不透光外壳内的红外光，防止红外光在透光外壳内部来回反射被图像采集装置接收而影响图像采集装置对干涉条纹图样的接收。
本发明所述装置的使用过程：打开红外激光器，红外激光器发出的光束到达分束镜Ⅰ后被分成两束，一束激光经过红外光纤耦合器，使用者可根据需要选择不同长度光程的档位，激光经过一定光程后传输到扩束镜Ⅱ，被扩束后再经过针孔滤波器Ⅱ对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜Ⅱ，使得这个方向的激光束成为平行光，把该平行光束称作参考光束；经过分束镜I的另一束激光到达扩束镜I，激光被扩束后经过针孔滤波器I对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜I，使得这个方向的激光束成为平行光，该平行光透过红外窗口Ⅰ照射到待测物体表面产生漫反射，被反射的光束传输至红外窗口Ⅱ筛选后进入不透光外壳内，筛选后余下的红外光束已携带了待测物体的相位信息，携带相位信息的光束再经过由透镜Ⅲ、透镜Ⅳ组成的理想光学系统，此光束称为物光束；物光束经全反镜反射后到达分束镜Ⅱ，物光束和参考光束在分束镜Ⅱ上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由图像采集装置进行接收记录，再传递给计算机进行存储、再现，从而记录包含待测物体部分三维相位信息的全息图；待自动旋转平台转动后再次采集，直至采集完全部信息，进行图像处理拼接、还原出物体完整的相位信息，重建三维形貌。
本发明的有益效果：
本发明所述方法把红外光分成两束，其中一束扩束为平行光作为物光，照射到待测物体上，最好选择不易被水分吸收，且波长略长的红外光，红外波长越长，对环境稳定性的要求就越低，在检测过程中不会对被测物造成损害；另一束扩束为平行光后作为参考光。
本发明所述实验，对于不同大小的待测物体，可选择最佳的拍摄距离以确定物光光程：红外光纤耦合器的光纤选择通过物光的光程选择。
本发明所述实验光路的总光程可尽量减小，避免红外光在传播过程损耗过大，导致实验结果不理想。
本发明所述红外物光束与红外参考光束皆为扩束过后的平行光，且红外物光束与红外参考光束所经过光路的光程最大差值需在该设备使用激光器的相干长度范围之内，。
本发明所述光路的搭建过程中，由于红外不可见，在光路搭建中可使用合光棱镜将红外光与可见光拟合，解决因红外不可见而为检测增加的难题。
本发明所述使用红外激光器作为检测光源，在稳定性要求更高的前提下，可以选择使用单脉冲红外激光器作为检测光源，以达到更好的检测效果。
本发明所述使用图像采集装置接收红外全息图，图像采集装置灵敏度的选取和红外激光器的功率大小相匹配，其感应波段需与红外激光器波长相匹配，即应能感应到所选取的红外激光器波长的波段，以达到较好的成像效果。
计算机能够对图像采集装置接收到的红外全息图进行滤波处理，使用相关配套软件对处理后的全息图进行相位拼接及其他图像处理，以实现相位记录以及三维形貌重建目的。与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明将红外数字全息技术应用于文物相位提取及三维形貌重建，相比可见光，红外光的测量避免了对文物的损害；其次引入全息的方法，测量精度直接达到了红外波长级，三维重建的细节更加清晰，应用价值更高。
(2)本发明将红外数字全息技术应用于文物相位提取及三维形貌重建，该发明采用的红外光波波长较长，使得整个相位采集系统可在更大的振动幅度下实现对文物相位的检测，降低了系统对环境稳定性的要求。
(3)本发明利用全息方法可获得目标体的三维信息，得到的实验图像包含了目标体的强度、相位信息，该方法所获信息更多，采集到的三维信息可引入立体景深识别效应，使得整个装置精度更可靠。
(4)本发明红外全息实验光路能极大避免水分对红外光线的吸收，降低外界环境影响，提高了实验数据精度。
(5)本发明实验可拍摄的物体尺寸范围：2cm～200cm，可依据物体的大小调整自动旋转平台的最佳反射距离，由反射距离确定出物光光程，根据光程选择合适的光纤长度。
(6)本发明整个装置用不透光外壳保护和固定，且使用的不透光外壳侧壁内侧为纯黑色，装置上只留两个圆孔位置以便于实验光束传输，以避免环境可见光的干扰，提高相位采集精度。
(7)本发明红外窗口允许通过的红外光波长应与红外激光器的波长相同，依据红外窗口透过单一波长的特点，除了装置内与激光器波长相同的红外光能进入装置，其他波长的光都不能进入装置，可以有效降低外界杂散光对装置识别的干扰，极大减少了识别过程中的噪声。
(8)本发明装置中加入双透镜组成的理想光学系统，根据理想光学系统成像特点，可将物体漫反射回光路的光线重整合，提高了相位采集质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的整体结构示意图：
图中：1-红外激光器、2-分束镜I、3-红外光纤耦合器、4-扩束镜I、5-扩束镜Ⅱ、6-针孔滤波器I、7-针孔滤波器Ⅱ、8-透镜I、9-透镜Ⅱ、10-透镜Ⅲ、11-透镜Ⅳ、12-全反镜、13-分束镜Ⅱ、14-图像采集装置、15-红外窗口Ⅰ、16-红外窗口Ⅱ、17-不透光外壳、18-待测物体、19-自动旋转平台、20-计算机。
图2为本发明实施例中不透光外壳的三维形貌示意图；
图3为本发明实施例1中双透镜组成的理想光学系统光路图；
图4为本发明实施例2中操作步骤2所记录的全息干涉图实例；
图5为本发明实施例3中做出的三维形貌重建模型实例。
具体实施方式
下面结合具体实施例本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
如图1所示，红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，包括不透光外壳17，不透光外壳17内设有红外激光器1、分束镜I2、红外光纤耦合器3、扩束镜I4、扩束镜Ⅱ5、针孔滤波器I6、针孔滤波器Ⅱ7、透镜I8、透镜Ⅱ9、透镜Ⅲ10、透镜Ⅳ11、全反镜12、分束镜Ⅱ13、图像采集装置14；如图2所示，不透光外壳17侧壁上设有红外窗口Ⅰ15、红外窗口Ⅱ16；待测物体18位于不透光外壳17外，并位于红外窗口Ⅰ15处的自动旋转平台19上；图像采集装置14与计算机20连接；
分束镜Ⅰ2位于红外激光器1发出的光束传输光路上，红外激光器1发出的光束到达分束镜Ⅰ2后被分成两束；
第一束激光的光路上依次布设有红外光纤耦合器3、扩束镜Ⅱ5、针孔滤波器Ⅱ7、透镜Ⅱ9；使得第一束激光成为平行光，称作参考光束；
经过分束镜I2的第二束激光的光路上依次布设有扩束镜I4、针孔滤波器I6、透镜I8、红外窗口Ⅰ15，照射到待测物体表面产生漫反射，被反射的光束的传输光路上，依次设有红外窗口Ⅱ16、透镜Ⅲ10、透镜Ⅳ11；使得第二束激光成为物光束；
物光束的光路上依次设有全反镜12、分束镜Ⅱ13、图像采集装置14；分束镜Ⅱ13、图像采集装置14同时也在参考光束的光路上。
本实施例中所述透镜I8、透镜Ⅱ9、透镜Ⅲ10、透镜Ⅳ11为锗透镜；所述分束镜I2、分束镜Ⅱ13为锗分束镜；所述扩束镜I4、扩束镜Ⅱ5为锗扩束镜。
本实施例中所述红外激光器1选择光束能量较低中心波长为2200nm的红外激光器该波长的红外激光束在空气中衰减效应较弱，可以避免红外激光束在空气中过快衰减；所述He-Ne激光器是波长为632.8nm的可见光激光器，用于设备调试时引导红外光路。
图像采集装置14灵敏度的选取和红外激光器1功率大小相匹配，其感应波段需与红外激光器1波长相匹配，即能感应到所选取的红外激光器1波长的波段，以达到较好的成像效果。图像采集装置14将接收到的光信号转化为电信号，再将电信号传送至计算机20进行存储及数据处理。
红外激光器1、分束镜I2、红外光纤耦合器3、扩束镜I4、扩束镜Ⅱ5、针孔滤波器I6、针孔滤波器Ⅱ7、透镜I8、透镜Ⅱ9、透镜Ⅲ10、透镜Ⅳ11、全反镜12、分束镜Ⅱ13、图像采集装置14固定在不透光外壳17内部，以增强装置的稳定性，提高成像质量。
红外激光器1发出中心波长为2200nm的红外光束，调节好红外激光器1的俯仰和方向，使得光束与光轴保持水平。
使用过程中：打开红外激光器1，红外激光器1发出的光束到达分束镜Ⅰ2后被分成两束，一束激光经过红外光纤耦合器3，使用者可根据物光光程选择不同长度光程的档位，激光经过一定光程后传输到扩束镜Ⅱ5，被扩束后再经过针孔滤波器Ⅱ7对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜Ⅱ9，使得这个方向的激光束成为平行光，把该平行光束称作参考光束；经过分束镜I2的另一束激光到达扩束镜I4，激光被扩束后经过针孔滤波器I6对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜I8，使得这个方向的激光束成为平行光，该平行光透过红外窗口Ⅰ15照射到待测物体18表面产生漫反射，被反射的光束传输至红外窗口Ⅱ16筛选后进入不透光外壳内，筛选后余下的红外光束已携带了待测物体的相位信息，携带相位信息的光束再经过由透镜Ⅲ10、透镜Ⅳ11组成的理想光学系统，此光束称为物光束；物光束经全反镜12反射后到达分束镜Ⅱ13，物光束和参考光束在分束镜Ⅱ13上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由图像采集装置14进行接收记录，再传递给计算机20进行存储、再现，从而记录包含待测物体18部分三维相位信息的全息图；待自动旋转平台19转动后再次采集，直至采集完全部信息，进行图像处理拼接、还原出物体完整的相位信息，重建三维形貌。
在拍摄红外全息图时应该调整好参物光夹角，即调整分束镜Ⅱ13的左右方向，以及调整到合适参物光强比，以保证得到最好效果的全息图。
实验装置中加入了双透镜理想光学成像系统，如图3所示，所谓的理想光学系统，就是对足够大空间内的各个点能以足够宽光束成完善像、理想像的光学系统。在各向同性的均匀介质中，理想光学系统的物像关系应具备以下特性：
1、点成点像：即对于物空间的每一点，在像空间必有一个点与之相对应，且只有一个点与之对应，这样的两个对应点称为物像空间的共轭点。
2、线成线像：即对于物空间的每一条直线，在像空间必有一条直线与之相对应，且只有一条直线与之对应，这样的两条对应直线称为物像空间的共轭线。
3、平面成平面像：即物空间的每一个平面，在像空间必有一个平面与之相对应，且只有一个平面与之对应，这样的两个对应平面称为物像空间的共轭面。
Δ为F1‘到F2的距离，xP表示由F1到F的距离，组合光学系统的焦距为f，可得:
Figure BDA0003402162090000071
当处于同一介质时，有:
Figure BDA0003402162090000072
通常用
Figure BDA0003402162090000073
表示像方焦距的倒数，
Figure BDA0003402162090000074
称为光焦度。
这样，上式可写成
Figure BDA0003402162090000075
物像空间的不变式为拉格朗日-亥姆霍兹不变式拉赫不变量，代表实际光学系统在近轴范围内成像的一种普遍特性，其物理意义是同一光学系统物像方遵循能量守恒，定义J为拉赫不变量。
J＝nytanU＝nytanU
由双透镜理想光学系统中两透镜的焦距、透镜的中心距离等重要参数确定出透镜系统与全反镜12的相对位置，即让全反镜的镜面处于理想光学系统的像方焦点处，使被理想光学系统整合后的光束聚焦于全反镜表面后，将汇聚光束反射到分束镜Ⅱ13处，实现物光与参考光的干涉。
本实施例中红外激光器1的型号为：MW-IR-2200/1～500mw，该型号红外激光器中心波长为2200nm，功率可调；图像采集装置14型号为：cube817；透镜I、透镜Ⅱ为玻璃透镜，分束镜I、分束镜Ⅱ为玻璃分束镜，扩束镜I、扩束镜Ⅱ为玻璃扩束镜，全反镜为玻璃全反镜。
实施例2
本实施例结构和实施例1相同，不同在于将实施例1的文物使用琉璃小挂件代替，不影响整个装置的功能实现。
具体识别步骤如下：
步骤1：将待测物体放置于自动旋转平台19，选择最佳反射距离，确定物光光程；物光与参考光光程相等，由物光光程选择对应光纤长度，调整好实验光路。
步骤2：打开红外激光器1，待激光器稳定后用图像采集装置14采集此时分束镜Ⅱ13上所产生的目标物体红外全息条纹，如图2所示。
步骤3：自动旋转平台19有自动旋转功能，待自动旋转平台19转动后多次拍摄，直至将物体的相位信息全部采集完成，将采集到的干涉图样存储于计算机中。
步骤4：将采集到的所有全息干涉图用MATLAB进行滤波、二值化、增强等一系列算法处理，得到更清晰、去噪后的干涉图。
步骤5：将去噪、增强后的全息干涉图作相位解包裹处理，提取出各全息图包含的相位信息，最后利用相位拼接的方法即可得到物体完整的相位信息。
步骤6：利用物体的相位信息，还原出物体的三维形貌，如图5所示。
步骤4至步骤6通过相关配套软件在计算机20中运行实现，具体实施方法实施例1中已有叙述，因此不再重复介绍。
实施例3
本实施例结构和实施例1相同，不同在于将实施例1的文物用形貌信息更为复杂的卡通模型代替，不影响整个装置的功能实现。
具体识别步骤如下：
步骤1：将待测物体放置于自动旋转平台19，选择最佳反射距离，确定物光光程；物光与参考光光程相等，由物光光程选择对应光纤长度，调整好实验光路。
步骤2：打开红外激光器1，待激光器稳定后用图像采集装置14采集此时分束镜Ⅱ13上所产生的目标物体红外全息条纹。
步骤3：自动旋转平台19有自动旋转功能，待自动旋转平台19转动后多次拍摄，直至将物体的相位信息全部采集完成，将采集到的干涉图样存储于计算机中。
步骤4：将采集到的所有全息干涉图用MATLAB进行滤波、二值化、增强等一系列算法处理，得到更清晰、去噪后的干涉图。
步骤5：将去噪、增强后的全息干涉图作相位解包裹处理，提取出各全息图包含的相位信息，最后利用相位拼接的方法即可得到物体完整的相位信息。
步骤6：利用物体的相位信息，还原出物体的三维形貌。
步骤4至步骤6通过相关配套软件在计算机20中运行实现，具体实施方法实施例1中已有叙述，因此不再重复介绍。

Claims (9)

1.红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：包括不透光外壳(17)，不透光外壳(17)内设有红外激光器(1)、分束镜I(2)、红外光纤耦合器(3)、扩束镜I(4)、扩束镜Ⅱ(5)、针孔滤波器I(6)、针孔滤波器Ⅱ(7)、透镜I(8)、透镜Ⅱ(9)、透镜Ⅲ(10)、透镜Ⅳ(11)、全反镜(12)、分束镜Ⅱ(13)、图像采集装置(14)；不透光外壳(17)侧壁上设有红外窗口Ⅰ(15)、红外窗口Ⅱ(16)；待测物体(18)位于不透光外壳(17)外，并位于红外窗口Ⅰ(15)处的自动旋转平台(19)上；图像采集装置(14)与计算机(20)连接；
分束镜Ⅰ(2)位于红外激光器(1)发出的光束传输光路上，红外激光器(1)发出的光束到达分束镜Ⅰ(2)后被分成两束；
第一束激光的光路上依次布设有红外光纤耦合器(3)、扩束镜Ⅱ(5)、针孔滤波器Ⅱ(7)、透镜Ⅱ(9)；使得第一束激光成为平行光，称作参考光束；
经过分束镜I(2)的第二束激光的光路上依次布设有扩束镜I(4)、针孔滤波器I(6)、透镜I(8)、红外窗口Ⅰ(15)，照射到待测物体表面产生漫反射，被反射的光束的传输光路上，依次设有红外窗口Ⅱ(16)、透镜Ⅲ(10)、透镜Ⅳ(11)；使得第二束激光成为物光束；
物光束的光路上依次设有全反镜(12)、分束镜Ⅱ(13)、图像采集装置(14)；分束镜Ⅱ(13)、图像采集装置(14)同时也在参考光束的光路上。
2.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述的红外激光器(1)的型号为：MW-IR-2200/1～500mw，红外激光器(1)作为检测光源，其波长不低于700nm。
3.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述透镜Ⅰ(8)、透镜Ⅱ(9)、透镜Ⅲ(10)、透镜Ⅳ(11)为锗透镜、硅透镜或玻璃透镜。
4.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述分束镜I(2)、分束镜Ⅱ(13)为锗分束镜、硅分束镜或玻璃分束镜。
5.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述扩束镜I(4)、扩束镜Ⅱ(5)为锗扩束镜、硅扩束镜或玻璃扩束镜。
6.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述红外光纤耦合器(3)包括多种光程的光纤通道，其选择需由物光波的光程决定。
7.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述图像采集装置(14)为红外焦平面阵列成像传感器，或者为感应波段包含红外激光器(1)波长的红外CCD图像传感器。
8.根据权利要求1所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，其特征在于：所述红外窗口Ⅰ(15)、红外窗口Ⅱ(16)安装透镜应为锗透镜、硅透镜或玻璃透镜，红外窗口Ⅰ(15)、红外窗口Ⅱ(16)允许通过的红外光波长与红外激光器(1)发出的波长相匹配。
9.红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建方法，其特征在于，采用权利要求1到8任一项所述的红外数字全息相位提取的文物三维形貌重建装置，包括以下步骤：
红外激光器(1)发出的光束到达分束镜Ⅰ(2)后被分成两束；
第一束激光经过红外光纤耦合器(3)，根据需要选择不同长度光程的档位，激光经过一定光程后传输到扩束镜Ⅱ(5)，被扩束后再经过针孔滤波器Ⅱ(7)对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜Ⅱ(9)，使得第一束激光成为平行光，称作参考光束；
第二束激光到达扩束镜I(4)，激光被扩束后经过针孔滤波器I(6)对光束进行滤波处理，滤波后的激光再经过透镜I(8)，使得第二束激光成为平行光，该平行光透过红外窗口Ⅰ(15)照射到待测物体表面产生漫反射，被反射的光束传输至红外窗口Ⅱ(16)筛选后进入不透光外壳(17)内，筛选后余下的红外光束已携带了待测物体的相位信息，携带相位信息的光束再经过由透镜Ⅲ(10)、透镜Ⅳ(11)组成的理想光学系统，此光束称为物光束；
物光束经全反镜(12)反射后到达分束镜Ⅱ(13)，物光束和参考光束在分束镜Ⅱ(13)上形成红外全息干涉图，红外全息干涉图由图像采集装置(14)进行接收记录，再传递给计算机(20)进行存储、再现，从而记录包含待测物体(18)部分三维相位信息的全息图；
待自动旋转平台(19)转动后再次采集，直至采集完全部信息，进行图像处理拼接、还原出待测物体(18)完整的相位信息，重建三维形貌。
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