一种基于体全息存储技术的三维全息显示方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像的存储及三维显示方法。
【背景技术】
[0002] 传统的三维成像技术是采用二维屏幕显示合成图像或动态的二维图像，利用人眼 的双目视差（或视觉暂留效应）表现三维效果，如采用电子开关、变换波长或偏振原理构建 的立体眼镜，从多个角度获取物体的二维图像而后在不同视窗输出相应图像的多视图立体 显示器，以及采用透镜阵列制造双目视差的透镜阵列立体显示器等。但这些成像方式只有 心理景深，缺乏真正意义上的三维呈现。理想的三维成像技术应提供所有视点、距离上的深 度感知，无需借助任何辅助装置就可以在全视景、多角度下观察到真实的三维影像，使三维 物体表现出既有心理景深，又有物理景深。光学全息技术由于能够记录物体的相位信息，因 此再现像有明显的视差特性，被认为是最为理想的三维成像技术。
[0003] 基于全息原理的三维成像技术目前主要有两种，一种是Dennis Gabor全息照相技 术，其原理是将物体发射或散射的光场信息与扩束后的参考光束在全息干板上干涉，而后 利用衍射方法实现三维再现。这种记录方式使记录介质的每一个点均记录下物体的信息， 因而具有很高的存储冗余度；采用角度复用技术，可以在同一介质上记录多幅全息图，但受 到存储介质选择性的限制，其记录幅数少，且整个幅面的远场成像也给数据处理带来困难。 另一种是数字全息技术，该技术通过计算机产生全息图，克服了记录介质和实际景物成像 对于光学全息记录的限制，但形成一幅全息图需要计算大量的信息，导致高分辨率全息再 现的实时性下降或以牺牲分辨率作为代价。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决现有的全息照相技术源图像无法数字化处理、复用存储幅数少、 幅面的远场成像数据处理困难的问题和数字全息技术存在的高分辨率全息再现的实时性 有限的问题。
[0005] -种基于体全息存储技术的三维全息显示方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一、待存储图像的处理：
[0007] 步骤1、将待存储（显示）图像进行分割：
[0008] (1)如果图像是一维扫描拍摄得到的η幅图像：
[0009] 步骤I. 1. 1、将η幅图像依次编号为1至η ;然后按照扫描的方向将每一幅图像平 均分成η个条块，如图I (A)所示；
[0010] 步骤I. 1. 2、第1幅图像的η个条块分别记为I1,12，…，In，第2幅图像的η个条 块分别记为2 2，…，2η，依次对每一幅图像的条块进行标记，直至第η幅图像的η个条块 分别记为 ηρη；；，···，]!";
[0011] ⑵如果图像是二维扫描得到的η幅图像（根据二维扫描得到的η幅图像的特性， η为合数）：
[0012] 步骤I. 2. 1、将η幅图像依次编号为1至η，η = mXp，m、p是整数且m、p均大于 I ;按照从左至右、从上之下的顺序将η幅图像排列成m行p列，构成m行p列的图像阵列， 即将η幅图像排列成m行p列；
[0013] 步骤1. 2. 2、将每一幅图像平均分成mXp个条块，即m行P列个条块；
[0014] 步骤1. 2. 3、针对第1幅图像的m行p列个条块，依次将条块按条块所在位置编号， 将第1幅图像按条块分割；
[0015] 步骤1. 2. 4、针对编号为1至η的η幅图像，按照步骤1. 2. 3将每幅图像按条块进 行分割；
[0016] 以6幅图像为例，其分割方法如图2(A)所示，即每幅图像的分割数应为图像总 数；
[0017] 步骤2、将待存储（显示）图像进行重组：
[0018] (1)如果是一维扫描拍摄得到的图像分割的η个条块：
[0019] 步骤2. 1. 1、则将η幅图像的第一个条块提取出来，并按照图像编号的逆向顺序将 η幅图像的第一个条块进行排列，组成第一幅新图像，即Ii1，…，I1;
[0020] 步骤2. I. 2、按照步骤2. I. 1的操作，将η幅图像的第二个条块重新组成第二幅新 图像；
[0021] 以此类推，直至将η幅图像第η条块依次重新排列，组成第η幅新图像；
[0022] 重新得到η幅图像，如图I (B)所示；
[0023] (2)如果是二维扫描拍摄得到的图像分割的mXρ个条块：
[0024] 步骤2. 2. 1、将mXp幅图像中的每一幅图像的第1行第1列分割位的条块提取出 来，并按照图像编号的逆向顺序将mXp幅图像的条块按照从左至右、从上到下依次排列成 m行ρ列，重新构成一幅新图像；并将这幅重新构成的新图像排列在m行ρ列图像阵列的第 1行第1列；
[0025] 步骤2. 2. 2、将mXp幅图像中的每一幅图像的第1行第2列分割位的条块提取出 来，并按照图像编号的逆向顺序将mXp幅图像的条块按照从左至右、从上到下依次排列成 m行ρ列，重新构成一幅新图像；并将这幅重新构成的新图像排列在m行ρ列的图像阵列的 第1行第2列；
[0026] 步骤2. 2. 3、按照步骤2. 2. 1和步骤2. 2. 2的操作，依次类推，将mX ρ幅图像中的 每一幅图像的第i行第j列分割位的条块提取出来，i = 1,2，…，m，j = 1,2，…，p，并 按照图像编号的逆向顺序将mXp幅图像的条块按照从左至右、从上到下依次排列成m行ρ 列，重新构成一幅新图像；并将这幅重新构成的新图像排列在m行ρ列的图像阵列的第i行 第j列；
[0027] 以6幅图像为例，见图2 (B);
[0028] 步骤二、图像的存储与三维图像再现：
[0029] 对于步骤一中分割并重组后的新图像作为图像源，采用体全息存储光路以位移复 用技术进行记录并再现。
[0030] 复用技术是体全息记录领域的通用称呼，分为位移复用，角度复用，波长复用等复 用方式，位移复用就是移动一下就记录一下，让记录位置发生改变，角度复用就是角度变化 一下就记录一下；该发明里的位移复用就是记录一幅图像就改变一下位置再记录另一幅图 像，如果是一维分解的图像，记录的时候也是一维方向移动，如果是二维分解的图像，就在 记录介质上二维移动，记录的顺序应该与图像组合分布的顺序一致。
[0031] 本发明具有以下有益效果：
[0032] 本发明采用体全息存储技术，记录图像的过程避免了传统方法物体散射光与参考 光干涉衍射效率低，以及记录介质各点都需要多次角度复用而导致的动态范围降低的问 题。本发明方法的源图像由于采用CCD等成像器件进行采集，可以对待记录图像预先进行 修饰和调整，并可以对记录介质的点或线进行独立操作，从而实现了图像源、存储过程、再 现处理的操作灵活性，使幅面的远场成像数据处理比较简单。并且体全息存储技术通过将 物光会聚到一个很小的区域内与参考光干涉，并在一定厚度的材料内记录，因此具有存储 容量大、数据传输快等特点。体全息存储技术基于布拉格选择性原理的角度复用选择性是 传统面存储技术的10倍以上，因此可以使存储介质的记录幅数大幅增加。
[0033] 本发明并不是采用依靠计算机对图像处理的数字全息技术，所以相比数字全息技 术节省了大量的计算时间，尤其是在高分辨率全息再现时，本发明不仅不需要大量的计算 时间而且高分辨率全息再现的实时性好；同时由于本发明采用的是存储介质记录信息，相 比数字全息技术的存储方式移动性好，图像的再现方便。
【附图说明】
[0034] 图1㈧为一维扫描拍摄得到的η幅图像的分割示意图；
[0035] 图I (B)为一维扫描拍摄得到的η幅图像分割后的重组示意图；
[0036] 图I(C)为一维扫描拍摄得到的η幅图像分割重组后的位移复用记录顺序示意 图；
[0037] 图2 (A)为二维扫描拍摄得到的η幅图像的分割示意图；
[0038] 图2 (B)为二维扫描拍摄得到的η幅图像分割后的重组示意图；
[0039] 图3为进行位移复用的光路示意图；
[0040] 图4为实施例中原始三维物体效果图；
[0041] 图5(A)为实施例中进行三维全息显示的三维物体效果图；
[0042] 图5(B)为实施例中进行三维全息显示的三维物体效果图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0043] 一：本方法利用CCD对不同视角的物体或环境进行成像，针对