一种全息影像的远程传输系统和方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及全息影像技术，更具体地，涉及一种全息影像的远程传输系统和方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 全息影像技术能够呈现出几乎与真实世界完全相同的三维图像，观看三维图像的 视点和视距没有任何限制，可以实现所谓"真3D"的显示效果。自上个世纪九十年代首次 实现对视频影像的彩色动态全息显示以来，全息影像技术受到了高度的关注。业界普遍认 为，这项技术将给现有的影像记录和显示技术带来革新性冲击。全息影像技术能够运用于 勘探、军事、医学、影视、游戏等多种领域，可以预料的是其将成为未来的主导技术。目前，全 息影像技术的算法和设备有了长足的发展，并且研究热点逐步转向如何达到在现实生活中 广泛应用全息影像，即从全息影像的成像和再现逐步转向如何将上述基础技术转化为具有 实用价值的产品。
[0005] 全息影像技术利用了物体光波与参考光波之间的干涉原理，记录二者相互干涉所 形成的干涉光波图样，从而达到了同时记录物体光波的相位和振幅的效果。所述干涉光波 图样利用CCD等图像传感器进行采集，形成表示该图样的数字信号，再针对该数字信号进 行存储和传输。在全息影像的再现过程中，显示设备利用该数字信号还原光波图样，从而形 成全息影像。
[0006] 在数字化的前提下，利用通信网络进行全息影像数据的远程传输，从而实现全息 影像的远距离再现，是本技术非常重要的发展方向，可以在远程会议、医学会诊、互动游戏、 远程教育等领域应用，具有广阔的前景。例如，在远程会议应用中，可以采集身处A地点的 参会嘉宾的全息影像数据，并远程发送至B地点的会场进行全息影像的再现，由于全息影 像良好的真3D视觉效果，从而能够给B地点的观众带来该参会嘉宾身临现场的视觉体验。
[0007] 全息影像在具有真3D视觉效果的同时，也存在较大的信息冗余度，其所含有的数 据量甚至比真实物体自身包含的数据量还要大1〇〇〇倍左右。过大的冗余度造成表示该全 息影像的数字信号具有极大的数据规模，给远程传输造成巨大的困难。例如，一个表面积 1. 2mXl. 2m的物体，如果按照0.lmXO.lm的画面尺寸以及0. 5m的纵深生成全息影像，将产 生3Xif比特的数据量，这也就意味着如果每秒钟传输30帧该全息影像，则需要多达数 百G的带宽。目前任何通信网络提供这样高传输带宽的服务都是不现实的。同时，全息影 像也无法依靠现有的信源编码方式减少其数据量。
[0008] 可见，对于全息影像的远程传输来说，过大的数据量严重制约了其实际应用，是首 先需要克服的障碍。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有技术中的上述缺陷，将全息影像的数据量减小至符合当前通信网络 传输能力的程度，进而实现传输，本发明提供了一种全息影像的远程传输系统和方法。
[0010] 本发明在全息影像的生成过程当中，根据人眼视觉集中关注于重点目标和中心区 域而倾向于忽视背景和周边区域的特点，将重点目标所在的中间区域从拟成像场景当中分 离出来进行独立的全息影像生成，而对于拟成像场景当中背景和周边部分采用相对节约数 据量的非全息成像方式；进而，对于该全息影像的生成过程，本发明再执行必要的数据量降 低处理；最后，远程传输全息和非全息影像的混合数据。在再现过程中，针对利用通信网络 远程接收到的混合数据，分别恢复为全息以及非全息影像，以及合成全息与非全息影像进 行显示。
[0011] 本发明所提供的全息影像的远程传输系统，包括影像生成端和影像再现端，所述 影像生成端通过通信网络向影像再现端进行影像数据的远程传输，其特征在于， 所述影像生成端包括：角度决定部、全息成像部、非全息三维影像成像部、数据封装部 以及通信发送部；其中，所述角度决定部根据成像场景中的全息成像目标的位置，决定对所 述成像场景进行成像过程中全息成像角度范围以及非全息成像角度范围；所述全息成像部 用于根据所述全息成像角度范围采集全息成像平面上的干涉光波图样信号，并且生成相应 的全息影像数据；非全息三维影像成像部用于根据所述非全息成像角度范围，采集生成非 全息三维影像所需要的信号，并且生成相应的非全息三维影像数据；数据封装部，用于将所 述全息影像数据以及所述全息成像角度范围封装为全息影像数据包，将非全息三维影像数 据以及所述非全息成像角度范围封装为非全息影像数据包；所述通信发送部通过所述通信 网络向影像再现端传输包括全息影像数据包和非全息影像数据包的影像数据； 所述影像再现端包括：通信接收部、全息影像再现部、非全息三维影像再现部、影像融 合控制部；其中，所述通信接收部通过所述通信网络接收包括全息影像数据包和非全息影 像数据包的所述影像数据；所述全息影像再现部根据所述全息影像数据包中的全息影像数 据和全息成像角度范围，在影像再现区域的相应位置处再现全息成像目标的全息影像；所 述非全息三维影像再现部根据非全息影像数据包中的非全息三维影像数据以及非全息成 像角度范围，在影像再现区域的相应位置处再现非全息三维影像；所述影像融合控制部用 于调节再现的所述全息影像和非全息三维影像的大小、亮度和颜色，以便二者视觉效果上 相互融合，形成再现影像。
[0012] 优选的是，所述全息成像部包括全息影像数据精简控制部，用于控制所述全息成 像部采集干涉光波图样信号并生成全息影像数据的过程，以便生成数据量精简的全息影像 数据。
[0013] 进一步优选的是，所述全息影像数据精简控制部包括：视角决定部以及像点抽样 控制部；其中所述视角决定部用于确定所述影像再现端的观看者观看所述再现影像的视角 范围；所述像点抽样控制部根据所述视角范围，决定全息成像部从采集的干涉光波图样信 号中选取像点的抽样间隔；所述全息成像部按照所述抽样间隔从干涉光波图样信号抽取像 点并生成全息影像数据。
[0014] 更进一步优选的是，所述全息影像数据精简控制部根据再现的非全息三维影像的 视角范围，确定所述观看者观看所述再现影像的视角范围。
[0015] 更进一步优选的是，像点抽样控制部选取的垂直方向上的像点抽样间隔大于所述 水平方向上的像点抽样间隔。
[0016] 本发明所提供的全息影像的远程传输系统，包括影像生成端和影像再现端，所述 影像生成端通过通信网络向影像再现端进行影像数据的远程传输，其特征在于， 所述影像生成端包括：角度决定部、全息成像部、非全息三维影像成像部、数据封装部 以及通信发送部；其中，所述角度决定部根据成像场景中的全息成像目标的位置，决定对所 述成像场景进行成像过程中全息成像角度范围以及非全息成像角度范围；所述全息成像部 用于根据所述全息成像角度范围采集全息成像平面上的干涉光波图样信号，并且生成相应 的全息影像数据；非全息三维影像成像部用于根据所述非全息成像角度范围，采集生成非 全息三维影像所需要的信号，并且生成相应的非全息三维影像数据；数据封装部，用于将所 述全息影像数据以及所述全息成像角度范围封装为全息影像数据包，将非全息三维影像数 据以及所述非全息成像角度范围封装为非全息影像数据包；所述通信发送部通过所述通信 网络向影像再现端传输包括全息影像数据包和非全息影像数据包的影像数据； 所述影像再现端包括：通信接收部、全息影像再现部、非全息三维影像再现部、影像融 合控制部；其