基于全息柱面镜的合成像全息图拍摄方法

摘要

光全息术问世至今已有一个世纪的历程，其应用领域之广泛和对其他技术的影响理应写入 20 世纪高科技成果之列。而随着数字技术的飞速发展，全息图与计算机结合的研究和应用近年来有了飞速的进展。但是由于普通尺寸的全息图难以满足大面积视觉广告的要求，大幅面全息图便成为目前全息显示技术的研究重点之一。在发达国家，该技术已经通过拼接多块合成全息图得以实现。国内目前也有很多科研机构和企业致力于大幅面显示全息术的研究并且取得了一定的成果，所采取的技术思路集中在打点法和打条法两种方式上。 本实验室针对于大幅面合成全息图的前期工作采用了两步法打条拼接合成大幅面全息图的方法并且得到了较符合初期实验设想的结果，然而在前期工作中也发现了两步法拼接合成大幅面全息有着本身难以克服的弱点，这主要体现在其再现视场受到母板的限制相对比较狭小以及耗材浪费严重进而导致效率低下上面。为了克服这些弱点，我们提出了利用自制的全息柱面镜进行丹尼休克一步法合成像全息图制作的方案，并且结合了前期的图像畸变处理经验，制作出了全新的一步法合成全息图并且基本达到了试验目的。 本文的工作重点主要集中在三个部分：一、提出了全息柱面镜的全新设想，利用全息原理制作出专门针对一步法合成全息图的光学器件——全息柱面镜，该全息柱面镜可以取代实验中的常规光学柱面镜并且有着常规柱面镜所难以比拟的光学性能优势；二、参照丹尼休克一步法反射全息图的拍摄方法，将该方法首创性的应用于合成全息图的拍摄，从而克服了二步法当中母板再现象对观察视场张角的限制，并且可以大量节约拍摄所需银盐干板；三、将前期工作当中的图像畸变处理技术应用于一步法合成全息图的图像处理过程当中，从而可以在较远的观察距离得到无畸变的全息再现图像。 论文主要内容分为五个章节：第一部分，简述了全息的发展历史以及现状，提出了目前国内大面积合成全息的发展瓶颈；第二部分，阐述了丹尼休一步法拍摄合成像全息的原理，指出了全息柱面镜的制作思想和制作方法并且进行了简单的性能测评，分析了图像畸变的产生原因以及针对于本次试验的相应校正方案：第三部分，具体实验过程，根据前文的原理计算出具体的实验参数，并且详细介绍了实验的各个步骤过程：第四部分，实验结论分析，针对得到的实验结果进行了剖析，提出缺点并且指出了可能的解决方案：第五部分，前景展望，总结了本次实验的制作过程与实际意义，对该方法的产业化应用进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章全息的历史与现状

1.1全息技术的产生与发展

1.2合成全息技术

1.3数字合成全息技术

1.4国内外全息应用现状及问题分析

第二章采用新型全息柱面镜拍摄一步法合成全息图研究

2.1一步法合成反射全息图

2.1.1一步法反射全息图原理

2.1.2反射全息图的特性

2.1.3一步法合成反射全息图

2.2全息柱面镜

2.2.1普通全息柱面镜

2.2.2合成全息柱面镜

2.2.3全息柱面镜的性能研究

2.3图象变换处理

2.3.1合成立体显示全息的原理

2.3.2图像畸变处理

2.3.3图像处理软件

第三章实验具体过程以及实验参数的确定

3.1实验系统及实验步骤

3.2实验参数的确定

3.3三维场景的制作和采样

3.3.1三维场景制作

3.3.2二维图像序列采样

3.4二维图像变换

3.4.1将原始二维图像序列变换为纯目标场景图像序列

3.4.2对纯目标场景图像序列的分割重组

3.5丹尼休克一步法合成全息图拍摄

第四章实验结果分析讨论

4.1全息图再现象的视场分析

4.1.1单幅图像的视场分析

4.1.2拼接全息图视场分析

4.2具体试验结果

4.3问题分析

4.3.1走位精度

4.3.2畸变分析

4.3.3白光观察的图像模糊问题

第五章意义与展望

参考文献

致谢