全息立体投影技术的应用

毕 然

长春职业技术学院（吉林 长春 130033）

0 引言

近年来，全息立体投影技术的应用范围不断扩大，涵盖娱乐、生活、医学、教育、科技等领域。基于该技术可展现更加真实的效果。为更好地推进全息立体投影技术的应用和发展，文章围绕全息立体投影技术的应用展开研究。

1 全息立体投影技术的原理

1.1 基本原理

全息立体投影技术本质上属于3D技术，相较于二维平面摄像技术，全息立体投影技术能再现物体三维图像，并使人产生立体视觉。全息立体投影技术可实现对三维世界立体图像的忠实记录和视觉还原，但并非真正还原真实的三维场面。现阶段，人们日常能接触的全息立体投影技术并非严格意义上的全息立体投影，而是通过边缘消隐、应用珮珀尔幻象实现的3D效果，属于类全息立体投影技术。一般而言，全息立体投影技术通过胶片记录及保存光波相位和振幅信息，三维图像可通过光波信息在展示过程中再现，通过凸透镜使激光光线形成两束平面光线，分别投射在照相底片和被摄物体上，其中被摄物体上反射的光线最终需照到照相底片。在完成冲洗后，原来的亮点可在底片投射原平面激光时还原，而三维空间中的该亮点并非在全息胶片上。全息立体投影技术可通过记录被摄物里透射或反射光波中的全部信息，实现3D视觉效果。

1.2 典型技术

近年来，全息立体投影技术的受关注程度不断提升，文章介绍了三种全息立体投影技术，包括倒金字塔型折射成像技术、光信息粒子成像技术、非裸眼立体成像技术。倒金字塔型折射成像技术的应用需依托倒金字塔型的全息膜结构，全息膜为三角形塑料片或透明玻璃组成的倒放四棱锥，通过在特制视频源屏幕放置全息膜，且屏幕与四个面形成45°的夹角，四个特制视频（视频源）即可在空间中折射，同步特制的视频可同步播放，给人以立体感。倒金字塔型折射成像技术属于伪全息立体投影技术，这种立体感源于人眼的“视觉欺骗”，实质上属于多个二维图像的折射投影。非裸眼立体成像技术多用于电影院，通过佩戴特制的3D眼镜，即可实现立体影片的观看。该眼镜的左右不同两个镜片可基于过滤提供同进度的不同画面给双眼，由视差构建立体效果。光信息粒子成像技术属于仍在研究中的一种全息立体投影技术，该技术的实现面临着粒子分布难以控制的难题，可能出现的环境污染也使该技术仍停留在理论层面，若能找到可控的携带光信息粒子，全息立体投影即可真正实现[1]。

2 全息立体投影技术的应用前景

2.1 教育领域

理论课程是我国各级教育的主体，如能将全息立体投影技术引入教育领域，即可实现教育的大变革。目前，PPT等教学辅助工具在我国各级教育教学中的应用极为广泛，相较于黑板板书，PPT的应用使教学效率和直观性大幅提升。但对于需要空间想象的学科，PPT的应用效果仍存在一定不足。以化学教学为例，若能引入全息立体投影技术，原子结构即可通过全息立体投影技术更为直观地展示，可深化学生对原子结构的理解，教学趣味性也能大幅提升。受学校设施条件和实验危险性等因素影响，小学、中学课程中的很多实验往往依托视频展示给学生，不利于学生实验思维的培养。通过引入全息立体投影技术，可在教学中更为真实地再现相关实验，更好地实现教学质量提升、师生深度互动。

2.2 医学领域

基于病情检验报告分析病人病情属于很多医生的工作常态，目前X光机的二维成像分析在医学领域应用较为广泛，该类辅助医学设备可实现病源平面大体位置的确定，但病源的具体层次往往无法确定。引入全息立体投影技术，可在电脑上基于不同方位的多张X光片结果进行建模，并通过全息立体投影呈现，快速锁定病变位置。全息立体投影技术也可用于具体的治疗过程，如为最佳治疗药效位置的治疗药物精准送达提供依据[2]。

2.3 生活领域

基于二维摄像机的留影属于现阶段主流，人们生活中的重要时刻主要通过视频、照片记录，但对平面的视频、照片而言，美好瞬间无法完美呈现。这一问题可通过全息立体投影技术解决。通过在不同角度应用特殊摄像机进行拍摄，即可通过处理打造全息立体画面，多方位记录主体特征，同时还能还原附近环境。若全息立体投影技术能尽早成熟和普及，名人纪念馆即可更直观地展示名人的全身风采，全息立体投影的明星海报、全家福也将由此普及。

2.4 科技领域

在科技领域，全息立体投影技术的应用价值也不容忽视。以DNA结构为例，最早研究采用实物制作模型模拟DNA结构，现阶段则通过电脑3D建模、平面图像对其进行模拟。如果全息立体投影技术能真正投入应用，电脑3D建模与实物模型的优点即可同时发挥，模型制作耗费的精力和时间将大幅减少，而且更加完美、准确的表达能为科技工作开展提供有力支持。

2.5 娱乐领域

全息立体投影技术在娱乐领域的应用价值同样很高，分析现阶段广泛应用的VR技术可以发现，其拍摄成本普遍偏高且无法调整被观察物体的角度，而伪全息立体投影技术的成本相对较低，仅通过软件处理和倒金字塔型的全息膜即可实现全息立体投影，而且无须佩戴设备。随着全息立体投影技术的不断发展，VR技术与3D电影技术的优势将充分融合，未来，观众可从各个方位观看电影内容，从各个角度自由欣赏自己喜欢的角色，辅以立体音效技术，观影体验将实现长足提升。在游戏领域，全息立体投影技术也能为游戏效果、玩法更新提供有力支持[3]。

2.6 旅游领域

在旅游领域，全息立体投影技术同样具备较高的应用价值，如用于旅游设计、旅游餐饮设计、旅游娱乐设施设计等。以旅游设计为例，全息立体投影技术实现历史现场的呈现，以博物馆为例，通过圈出特定区域应用全息立体投影技术，即可立体呈现历史现场，如立体呈现红军长征等革命现场，通过截取部分电影情景，即可通过全息立体投影技术详细呈现战士们的表情动作神态与恶劣环境，同时在投影区外围模拟布置太空沙，在上空设置吹风和轻型撒雪装置，即可给游客带来全方位、多感官感受，游客能够更好地体会长征的不易。此外，旅游设计中全息立体投影技术还可用于文创纪念品的销售设计，如在实体店门口通过全息立体投影技术动态展示各类文创纪念品，即可更好地吸引游客购买。

3 全息立体投影技术的应用要点——以教学领域为例

3.1 更新技术理念

为保证将全息立体投影技术较好地用于教学领域，技术理念的及时更新极为关键。将具体教学内容以三维形态投射到立体空间中，逼真的视觉效果可为教学的更好开展提供有力支持。学生可通过多角度观察，加深对知识内容的了解，并通过虚拟现实交互设备进行操作，如开展虚拟实验，进而充分培养自身的实践能力。全息立体投影技术应用可结合5G技术和计算机技术的发展，设法打造集资源管理、应用、建设、整合为一体的全息立体投影教学平台，构建循环、智能的实训资源生态环境，并结合创新型立体融合的教学模式，提供全彩、全息的视觉效果，以更好地服务于教学。学生可在教学过程中体验舒适环境和逼真视觉感知的交互，更好地参与相关知识和技能的学习。此外，全息立体投影技术在远程教育中的应用价值也需要得到重视。教师可通过全息投影的屏幕开展教学，相较于参与感不足的传统网络教学，全息立体投影技术的应用可有效提升教学效果。该教学模式的开展除软硬件设备的支持外，教师的相关理念也需要充分更新，以更好地应对相应挑战。

3.2 强化人才培养

为保证全息立体投影技术更好地服务于教学，必须认识到该技术在强化人才培养方面能发挥的积极作用，学生的专业知识、实践技巧、团队协作精神、创新精神均可基于全息立体投影技术进行培养。如果单纯基于课本、视频演示等方式传授知识，学生对知识的深入了解和技能的快速掌握效果将大打折扣，因此必须充分利用全息立体投影技术打破空间的限制，直观展示知识原理、技能应用过程，全面提升实践教学水平。为保证全息立体投影技术更好地服务于人才培养，需关注数据信息资源和虚拟仿真软件的开发，并充分引入体感技术、仿真技术、全息立体投影技术，打造信息化、现代化的教育培训基地，进而弥补实验场所、实验设备等方面的欠缺，减少具体实践环节出现的设备损坏、材料消耗等问题，这对丰富教学方式、节约教育成本均能带来积极影响。

3.3 提升学习兴趣

虽然受限于技术成熟度和较高成本，全息立体投影技术现阶段未能广泛应用于教学工作，但必须认识到该技术在提升教学趣味性、解决传统教学局限性、提升教师教学水平方面存在的优势。在具体教学实践中，教师可将学生难以理解的抽象知识通过全息立体投影技术直观展现，学生也更容易理解和掌握相关知识。该种新颖的教学方法能更好地激发学生的学习热情和兴趣。通过先进的教学设备，学生可实际控制知识立体模型，学生的参与度大大提高。以地理教学为例，在宇宙内容的讲解中，教师可应用全息立体投影技术直观展示银河系、太阳系乃至地球，拉近学生与地理知识间的距离，学生的学习兴趣也可被充分激发。能力强的学生可打造智能化的全息立体投影学习资源平台，构建自生长、智能性高、整合度高的学习资源生态环境。平台可为学生和教师提供相关信息，辅以全息立体投影技术，这类信息可更好地作用于知识学习，学习效果和教学质量均可在平台与技术支持下得到有效提升。

3.4 提升学生实践能力

全息立体投影技术在教学领域的应用还能够有效提升学生的实践能力，以教学涉及的实验等对学生动手能力要求较高的内容为例，通过投射更加清晰的画面、较为鲜明的色彩，全息投影技术即可通过真实特征给学生带来真实感受，这种感受能够同时作用在学生的视觉和心理层面，教学工作自然能够更好地开展。通过全息立体投影技术，各种虚拟环境中的事物可直接在课堂中得到展现，学生不仅能够由此开展实践模拟，其真实感受也可有效增强，相关实践练习可由此取得与真实环境几乎相同的效果，学生实操能力自然可有效提升。此外，教学中各类设备在应用中不免会出现一定损耗，设备的维护会消耗一定人力、物力资源，但在全息立体投影技术支持下，这类问题可有效规避，同时教学效果不会受到影响，教学成本可在学生实操能力有效提高的同时得以降低，因此全息立体投影技术在实践教学领域同样具备较高应用价值[4]。

4 结束语

全息立体投影技术的应用前景极为广阔。文章涉及的更新技术理念、强化人才培养、提升学习兴趣等内容直观展示了全息立体投影技术的应用路径。为更好地发挥全息立体投影技术的应用价值，相关技术与设备的研发、相关技术的深度融合、4D或5D场景的打造探索同样需要得到重视。