[发明专利]LED多角度全息三维数据再现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED多角度全息三维数据再现方法，更具体的说，本发明所提供的LED-MVHP(LED-Multi View Holograph Playback)全息再现方法，可以摆脱复杂光路系统对数字全息应用范围的限制，通过使用LED光源和光致聚合物实现三维物体的空间多角度再现。

背景技术

全息投影是近年来国内外研究的热点技术，是一种完整记录和重建三维物体光波为基础的三维显示技术。光波携带的信息包括振幅相位。其中，振幅信息反映了物体的表面特性，比如颜色、材质和光照效果等。相位信息则反映物体的空间位置特性。由于全息的再现光波保留了原有物体光波的全部信息(振幅信息和相位信息)，全息再现影像与原始物体有着完全相同的三维特性，能够提供人眼视觉系统所需的全部深度感知信息。人们在观看全息再现影像时，会得到与观看原物时完全相同的视觉效果。因此，全息术被国际上广泛认为是最有发展前景的真三维显示技术。

在国外，全息技术一直是研究的热点。美国麻省理工学院的D.E.Smalley等人2013年在Nature上发表的文章中介绍了其研制出用于全息显示的新型空间光调制器，使得制造全息显示器的梦想照进现实；英国剑桥大学的Blake M等人研究了用于全息显示的新型材料设计方法；美国哈佛大学的Giuliano CB等人使用内联全息显微镜(DIHM)准确地确定了物体在三个维度的位置和几何形状；日本千叶大学的伊藤智义(Tomoyoshi Ito)等人研究出了一种由多个二维图像的投影再现出三维全息的算法，用于媒体艺术、数字标牌和加密技术等领域；日本理化学研究所的Ozaki M等人2011年在Science上发表的文章中提出一种基于表面等离子体激元的方法实现从任何角度实时观看三维彩色图像的目的；丹麦科技大学(Technical University of Denmark)的Darwin Palima等人使用二进制相位空间光调制器来进行光束整形；埃尔南德斯大学(Universidad Miguel Hernandez)的Martinez JL等人利用基于波长补偿的方法来改变再现像成像的大小。

国内多所大学和研究机构的专家学者在数字全息计算、再现方面也做了很多的研究。在提高分辨率方面，昆明理工大学袁操今等人利用相位模板实现数字全息超分辨成像，中国科学院上海光学精密机械研究所司徒国海等通过分离和在傅立叶域合成不同频率区域的带宽来增加空间分辨率，北京邮电大学的冷俊明等人将博奇编码与四步相移法相结合的方法来达到提高图像对比度和分辨率的效果；在提高计算全息速度方面，中国科学院西安光学精密机械研究所姚保利等人通过分层技术提高三维物体全息图的计算速度，昆明理工大学的徐蔚等人提出一种解析表达傅立叶频谱的计算三维全息的快速算法；在去除再现像噪声方面，北京工业大学戎路等人通过抑制全息像的相干噪声、散斑噪声以提高全息像的再现质量，安徽大学沈川、韦穗等人通过在SLM后面引入成像透镜，并在透镜的后焦面设置高通滤波器的方法来消除零激光，通过分离重构图像与零级光位置的方法来改善全息再现像的视觉效果，北京理工大学王涌天等人通过分离重构图像与零级光位置的方法消除傅里叶再现投影中的零级光；在改善显示介质方面，清华大学的陈献忠等人利用亚波长金属纳米棒制作的超颖材料实现全息再现像的多角度观看，清华大学曹良才、金国藩等人通过使用多灰阶全息存储来提高每幅数据页的信息量，北京理工大学的谢敬辉等人通过利用多SLM拼接技术获得大视场角和大尺寸的三维全息再现像，安徽大学韦穗等人通过对LCOS原理的探究来改善全息显示材料的分辨率；在彩色全息显示方面，上海大学郑华东等人通过对物信息进行差别采样来解决由于三色激光波长不同造成再现像出现倍率色差的问题，浙江师范大学的王辉等人选取PAL制式彩色显示色系下的彩色目标为全息图计算物体进行彩色全息显示实验，为彩色计算全息三维显示的实用化奠定一定的理论基础。

已有的全息方法的研究尚存在如下缺点：不能实现三维数据的“真全息”三维显示；全息再现过程不能脱离复杂光路系统；计算全息图的速度达不到实时显示的要求。

本发明给出了一种LED多角度全息三维数据再现方法，该方法与现有的全息再现方法的最大差别是，无需搭建再现光路，对已刻录完成的光致聚合物投射LED光源可观看到三维物体的空间再现，使用云平台对三维数据进行全息计算，提高了全息图的计算速度。因此本发明所提供的数字全息再现方法，可以实现三维物体的空间多角度再现，摆脱复杂光路系统对全息应用范围的限制。

发明内容