[发明专利]三维数字全息光子地图

权利要求书

1.一种能够显示三维地形的数字全息光子地图，其特征在于，至少含有：再现光源(1)、全息图记录介质(2)、三维地形信息采集与计算全息图激光写入系统，其中三维地形信息采集与计算全息图激光写入系统包括地形数据采集系统(3)、全息图计算装置(4)、全息图写入系统(5)。

2.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征在于，所述再现光源(1)与全息图计算装置(4)所采用的光源具有相同波长。

3.根据权利要求2所述的三维全息光子地图，其特征在于，所述所采用的光源为白光光源或单色光源。

4.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征在于，所述全息图记录介质(2)是具有高亮度衍射特性的全息记录介质材料。

5.根据权利要求4所述的数字全息光子地图，其特征在于，所述具有高亮度衍射特性的全息记录介质材料，为卤化物银盐干版和聚合物干版，或空间光调制器，全息图是反射型全息图、透射型全息图或者模压全息图。

6.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征在于，所述地形数据采集系统(3)具有采集三维地形信息功能，其是利用点扫描、线扫描、面阵的图像传感器实现三维地形信息获取的装置，或是从虚拟三维模型中获得地形信息的软件系统；所述地形数据采集系统(3)采用运动恢复结构算法SfM重构地形三维数据，获得地形三维点阵信息。

7.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征在于，所述全息图写入装置(5)将计算得到的全息图写入到全息图记录介质(2)中，采用激光曝光方式写入或采用模压方式写入。

8.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征在于：所述的光子地图具有数据标绘指示功能，该地图在再现光源(1)照射时，显示的全息图不仅包含原始的三维地形信息，还包含地图的行政边界、地名、建筑物名称、尺寸信息和地图说明。

9.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征在于其中全息图计算装置(4)采用逆向衍射计算全息技术，从衍射结果出发，将光学重构的三维地形作为衍射目标图像，逆向求取需要的衍射条纹，避免了干涉过程复杂的计算方法，该方法计算仅基于发生在全息图像重构时的衍射，采用逆向方法求解数字光栅，归一化衍射的光栅不再是严格的物理干涉条纹，而是通过更清晰地了解衍射目的或采用合成的方法产生的合成光栅，这种合成光栅是基本数字光栅条纹的叠加，它存在于每一全息衍射单元中，用于合成所需的三维图像。

10.根据权利要求1或8所述的数字全息光子地图，其特征在于其中全息图计算装置(4)采用纯相位基本衍射光栅算法，根据数字光栅的衍射特性，由不同的衍射角度基于迭代傅里叶变换算法获得不同频率的基本数字衍射光栅，多条基本数字衍射光栅叠加组成光子地图板的一个全息衍射单元，迭代运算在全息面和衍射面之间进行，生成的数字衍射光栅取其相位，组成纯相位型全息图，纯相位基本衍射光栅衍射效率高，克服了普通光学全息中共轭像难以分离的问题。

11.根据权利要求1或8所述的数字全息光子地图，其特征在于衍射单元分配中的查找表方法是根据光点与光子地图板的空间位置关系，预先计算三维地形数据的衍射单元分配表，克服了逐个计算光点的衍射单元耗时长的问题，提高了计算效率和干涉条纹的生成速度；在衍射单元分配表的计算中采用低频优先的原则，即空间光点最优化地使用功能衍射单元的低频数字光栅，此种优化使数字光栅的低频部分得到最充分的利用，再现光的光能利用效率得到提高。

12.根据权利要求1所述的数字全息光子地图，其特征是：数字全息光子地图计算中采用逆向衍射计算全息技术、运动恢复结构、纯相位基本衍射光栅算法以及衍射单元分配的查找表方法。