[发明专利]一种计算机制合成彩色彩虹全息图的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机制合成彩色彩虹全息图制作方法。

背景技术

合成全息是一种通过获取三维物体序列视图，采用全息方法进行记录，再现时实现原物的准三维显示的技术。合成全息可以分为两类：光学合成全息和计算合成全息。M.C.King等人于1970年采用光学干涉法制作了合成全息。而计算合成全息是由日本学者Yatagai于1976年提出，将每个视图的傅立叶变换全息图通过计算机生成，按照观察时次序对基元全息图进行排列，最后得到合成全息，该全息图再现需要单色激光照明，通过傅立叶变换透镜进行变换，并进行滤波处理进行观察。此后人们对计算合成全息及光学合成全息做了不少研究。

合成全息的优势在于，可以实现大量实际存在的三维物体或场景的全息三维显示，而这些物体或场景是无法直接使用全息术进行拍照，例如人体内部结构，风景，一些运动物体等。因此，合成全息可以广泛运用于工业设计，建筑设计，医学诊断，商业广告及美化生活等多个领域。

相比于光学合成全息，计算机制合成全息图只要有计算机、相应软件和输出设备就可以制作，并且可以制作现实中不存在的场景的全息图。与其他计算机制全息图一样，速度是制约其普及应用的主要问题之一，目前缺乏一种高质量、快速的真彩色计算机制合成全息图制作方法。

我们根据合成全息的特点，提出了一种高质量、快速真彩色合成彩虹全息图的方法，可以在普通个人计算机上实现真彩色合成彩虹全息图制作。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，根据合成全息的特点，提出了一种高质量、快速真彩色合成彩虹全息图的方法，可以在普通个人计算机上实现真彩色合成彩虹全息图制作。

本发明的具体技术方案是：

一种计算机制合成彩色彩虹全息图的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一，三维物体序列视图采集：分为实际三维物体或三维建模物体视图采集两种，实际三维物体视图采集为：相机置于水平导轨上，水平导轨正对实际三维物体，沿着水平方向，导轨移动一个小距离，拍摄一张图像。或者采用旋转平台，固定相机位置，实际三维物体置于旋转平台上，旋转平台每旋转一小角度，相机拍摄一个视图，最终获取视图序列；三维建模物体视图采集为：通过建模软件制作三维模型，沿水平方向渲染得到序列视图；在得到三维建模物体序列视图之后，确定出每个视图与一个小的观察窗口的位置关系；

步骤二，参数设定：设定物体在xoy平面内的x方向和y方向的线度为l_o和w_o，全息面上采样间隔Δu，求出全息面上采样点数Mo×No；设定三基色参考光波长λ_r,λ_g.λ_b及物参夹角θ，求出三基色频谱在频域内频移点数

其中，λ_c为照明光波波长，为频域内三基色频谱的频移点数；

步骤三，三基色频带合成：对于每一个视图进行三基色分色，设定每个小的观察窗口大小，根据每一个视图所对应的观察窗口及其频域位置，计算频域范围，求出该频域范围内的采样点数，然后按照采样点数分别对视图的三通道数据进行插值，分别进行傅里叶变换，算出其对应频域范围内的频谱数据；对所有视图依次进行处理，按照视图的依次顺序，在频域内合成三频谱；

步骤四，彩虹全息条纹的计算，分别对三基色频谱进行行方向一维傅里叶逆变换；然后建立一个全零矩阵Mo×No，按照(14)求出的频移点数将行方向傅里叶逆变换的三个结果放入所建立矩阵的对应位置，进行列方向一维傅里叶逆变换，求出实部，加上一偏置分量保证全息条纹透射率大于等于0；

进一步地，该制作方法由以下步骤组成：

三维物体序列视图采集：分为实际三维物体或三维建模物体视图采集两种，使用照相机固定于导轨上，物体正对导轨，导轨移动一定距离，拍摄一张照片，从而获取三维物体的照片序列者采用旋转平台，固定相机位置，物体置于旋转平台上，旋转一小角度，相机拍摄一个视图，最终获取视图序列，或通过建模软件制作三维模型沿水平方向渲染得到序列视图，然后确定出每个视图与一个小的观察窗口的位置关系；

参数设定：设定物体在xoy平面内的x方向和y方向的线度为l_o和w_o，全息面上采样间隔Δu，根据(13)式可以求出全息面上采样点数；设定三基色参考光波长λ_r,λ_g.λ_b及物参夹角θ，根据(14)式可以求出频域内频移点数，