数字全息3D图像再现 的方法论述

刘冬尔 湖南省长沙麓山国际实验学校

数字全息3D图像再现 的方法论述

刘冬尔 湖南省长沙麓山国际实验学校

当今社会是一个全球化、信息化的时代，社会的不断进步以及科学技术的不断发展不仅推动了现代计算机网络技术的发展，还大大促进了计算机网络技术在光学领域的广泛运用。本文以数字全息技术原理及相关理论作为出发点，分析了数字图象处理技术，并从相移数字全息原理和相移数字全息计算方法等方面探讨了基于相移数字全息技术的图像再现，以期为能够真实再现原物信息的全息显示技术提供一些参考和意见。

数字全息 3D图象 相移数字全息

与普通光学技术相比较，数字全息技术具有显著优势，具体表现为经济成本低、灵活性高、速度快等。因此数字全息技术被广泛应用于医学领域和全息防伪领域。数字全息技术在各个领域的应用，不仅可以方便人们的生活与工作，还可以进一步推动光学技术的发展。随着现代科学技术的发展和现代信息技术在各个领域的普及，诸多科学家们对数字全息技术展开了激烈讨论，并分析了光能利用率问题、制定了具有针对性的策划方案，从而为进一步提高图像质量提供了帮助。

1 数字全息术原理及相关技术理论

1.1 全息术原理

全息技术是现代科学技术中的一种再现技术，其依据原理主要利用干涉和衍射原理，向人们呈现一种立体感强、形象生动的三维图像技术。全息技术原理再造的立体图像相较于普通图像而言，具有保存价值功能，可以对艺术品资料进行收藏。全息术摄影技术主要包括激光束技术、360度全系显示技术、空气投影和交互技术。相较于激光束技术和空气投影技术而言，360度全系显示技术的危险系数较大，包含了未来科学技术以及特殊立体镜片影像技术，不仅可以真正出现一种全方位、立体性的投影技术，还可以从360度观看影像。

1.2 全息图分类

全息图可以分为两大类：其一，同轴全息图。其二，离轴全息图。图1是同轴全息图的具体展示。一方面，就同轴全息图优势而言，具有光路简单特性，色差分布范畴小。记录借助分辨率相对较高，因此可以用于医学领域。另一方面，同轴全息图具有一定的劣势，具体表现为透明度差、整体质量不高等。但是随着现代科技的发展，借助现代科技可以逐步弥补同轴全息图的缺点。

图1 同轴全息图

通过合理分析和判断，可以得出同抽全息图振幅透过率：

垂直照明全息图，如图2所示：

图2 垂直照明全息图

衍射之后，结合理论原理。得出光场公式：

由图例信息和公式可知：公式第一项和第二项所表达的含义相同，即表示为零级衍射泼。公式的第三项和第四项分别表示为同轴全息图的虚拟图象或者原始图形、同轴全息图的实像。构成孪生像的主要元素为实像、虚像。

1.3 原理剖析

相较于传统全息技术而言，在介质方面，数字全息技术存在本质差别。数字全息技术是数字化技术、现代信息技术和科学技术发展的产物，在一定程度上推动了数字化时代和现代信息技术的进步与发展。另外，找光影平面处理技术方面，数字化全息技术可以实现数值模拟全息图像处理和全息图的再现等。三维成像的操作原理步骤如下：首先，在计算机平面图画上形成一个虚拟图象，虚拟图象是由于真实3D物体在3D轮廓传感器中的一种真实映射。其次，利用数据点云和计算机计算出3D图象的全息图，参考虚拟参考光原理。最后，采用CCD等光电图象传感器实现3D虚拟图象的数字全息图，结合实际参考光学原理和空间光调制器实现物体的3D再现像。

2 数字图象处理技术简要分析

数字图象处理技术是现代信息技术的产物，是一种二维信息技术和数字全息3D图象再现技术。数字图象处理技术主要以计算机作为处理图象的平台之一，在计算机中，可以实现数据的储存和数据图象信息的分析，其优势在于数据信息处理速度较快。但是该种技术具有明显缺点，储存空间小。随着科学技术和现代信息化的发展，数字图象处理技术具有融合图像增强和图象传输、图象压缩等方面的功能。数字图象处理技术主要运用于计算全息、提高数字全息图质量算法。就计算全息而言，利用计算机计算数字全息是指通过对3D全息数据抽样、计算、编码，并最终实现数字全息图像的目的。其外在表现形式主要是以计算机图形学和传统全息术作为基础，根据现代投影技术和数字再现原理记录实际不存在的物体。就数字全息图质量的各种算法而言，数字图象处理技术可以有效提高全息图质量的算法。其外在表现形式主要是以计算机作为有效载体，通过图象增强画面真实感、利用图象恢复3D数据、利用图形编码技术提高3D数据的算法。这种形式不仅大大提高了数字全息图像的整体质量，还将卷积运算、灰度处理、频域滤波、数据压缩技术通过再现技术将难度降低到最小化。

3 结束语

随着科学技术以及数字全息化技术的不断进步，数字全息3D图象再现算法和数字全息处理技术得到逐步提高。但是相较于国外发达国家而言，我国的数字全息技术还处于发展的初步阶段。具体表现为CCD分辨率较低、受环境影响较大、数字全息技术不够成熟等。因此需要相关科研人员进行更深入的研究，从而实现高CCD分辨率、提高数字全息技术操作水平的目的。

[1]孙延禄.从模拟人眼立体视觉功能的差异看3D影像技术的类别与未来[J].现代电影技术,2012,01:13-23.

[2]马建设等.数字全息三维显示关键技术与系统综述[J].光学精密工程,2012,05:1141-1152.