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3d全息影像技术的发展史

[ 时间:2019-08-28 点击: ]

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  人类之所以能感受到立体感,是由于人类的双眼是横向观察物体的,且观察角度略有差异,图像经视并排,两眼之间有6厘米左右的间隔,齐发娱乐登陆神经中枢的融合反射及视觉心理反应便产生了三维立体感。根据这个原理,可以将3D显示技术分为两种:一种是利用人眼的视差特性产生立体感;另一种则是在空间显示线D立体影像,如基于全息影像技术的立体成像。全息影像是真正的三维立体影像,用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备,就可以在不同的角度裸眼观看影像。

  1947年,匈牙利人丹尼斯 盖博 (Dennis Gabor)在研究电子显微镜的过程中,提出了全息摄影术(Holography)这样一种全新的成像概念。全息术的成像利用了光的干涉原理,以条文形式记录物体发射的特定光波,并在特殊条件下使其重现,形成逼真的三维图像,这幅图像记录了物体的振幅、相位、亮度、外形分布等信息,所以称之为全息术,意为包含了全部信息。但在当时的条件下,全息图像的成像质量很差,只是采用水银灯记录全息信息,但由于水银灯的性能太差,无法分离同轴全息衍射波,因此大量的科学家花费了十年的时间却没有使这一技术有很大进展。

  1962 年,美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息术的基础上,将通信行业中“侧视雷达”理论应用在全息术上,发明了离轴全息技术,带动全息技术进入了全新的发展阶段。这一技术采用离轴光记录全息图像,然后利用离轴再现光得到三个空间相互分离的衍射分量,可以清晰的观察到所需的图像,有效克服了全息图成像质量差的问题。

  1969年,本顿发明了彩虹全息术,能在白炽灯光下观察到明亮的立体成像。其基本特征是,在适当的位置加入一个一定宽度的狭缝,限制再现光波以降低像的色模糊,根据人眼水平排列的特性,牺牲垂直方向物体信息,保留水平方向物体信息,从而降低对光源的要求。彩虹全息术的发明,带动全息术进入了第三个发展阶段。 传统全息技术采用卤化银等材料制成感光胶片,完成全息图像信。

  定影等后期处理,整个制作过程非常繁息的记录,由于需要进行显影、琐。而现代的全息技术材质采用新型光敏介质,如光导热塑料、光折变晶体、光致聚合物等,不仅可以省去传统技术中的后期处理步骤,而且信息的容量和衍射率都比传统材料较高。

  然而,采用感光胶片或新型光敏介质,都需要通过光波衍射重现记录的波前信息,肉眼直接观察再现结果,这样难以定量分析图像的精确度,无法形成精确的全息影像。

  20 世纪 60 年代末期,古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念———数字全息技术,开创了精确全息技术的时代。到了 90 年代,随着高分辨率CCD的出现,人们开始用 CCD 等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型光敏等介质记录全息图,并用数字方式通过电脑模拟光学衍射来呈现影像,使得全息图的记录和再现真正实现了数字化。

  数字全息技术的成像原理是,首先通过 CCD 等器件接收参考光和物光的干涉条纹场,由图像采集卡将其传入电脑记录数字全息图;然后利用菲涅尔衍射原理在电脑中模拟光学衍射过程,实现全息图的数字再现;最后利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理,去除数字干扰,得到清晰的全息图像。

  数字全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术结合的产物。它通过电子元件记录全息图,省略了图像的后期化学处理,节省了大量时间,实现了对图像的实时处理。同时,其可以进行通过电脑对数字图像进行定量分析,通过计算得到图像的强度和相位分布,并且模拟多个全息图的叠加等操作。

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