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全息打印技术综述

激光与光电子学进展 2012年第11期49卷 10-16页

作者：郑华东孙国栋于瀛洁上海大学精密机械工程系上海200072

全息打印技术具有立体影像效果好及制作灵活性好等特点,在现代生活、商业和军事等领域具有广泛的应用前景和重要价值。阐述了全息打印技术的原理、方法及技术研究现状。重点从打印系统的光路特点等方面对现有全息打印技术进行归纳和分析... 详细信息

全息打印技术具有立体影像效果好及制作灵活性好等特点,在现代生活、商业和军事等领域具有广泛的应用前景和重要价值。阐述了全息打印技术的原理、方法及技术研究现状。重点从打印系统的光路特点等方面对现有全息打印技术进行归纳和分析,并对全息打印技术今后的发展趋势进行了展望。

关键词：全息全息打印计算全息图全视差全息像素记录方法

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全息体视图打印技术三维成像研究

计量与测试技术 2024年第3期51卷 100-101,105页

作者：黄玄旻高洪跃刘吉成贾斌沈宇上海大学机电工程与自动化学院精密机械工程系

本文研制了全息体视图打印系统,并用其制作三维显示效果;介绍了获取视差图像、全息单元图像生成以及记录再现的原理和方法;通过搭建全息打印光路,进行实验论证;测量实验再现像的观察视场角,并将再现三维效果与原三维场景的结构相似度进... 详细信息

本文研制了全息体视图打印系统,并用其制作三维显示效果;介绍了获取视差图像、全息单元图像生成以及记录再现的原理和方法;通过搭建全息打印光路,进行实验论证;测量实验再现像的观察视场角,并将再现三维效果与原三维场景的结构相似度进行比对。

关键词：全息体视图全息技术三维显示全息打印视场角

全息体视图打印分辨率与视场角拓展的方法研究

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全息体视图打印分辨率与视场角拓展的方法研究

作者：黄玄旻上海大学

学位级别：硕士

全息技术能够重现物体的明暗与深度信息,是最具发展前景的三维显示技术之一。全息体视图基于传统光学全息原理,将三维信息离散为二维图像序列,通过全息单元密集阵列干涉记录在感光介质上,光学再现时能够在一定角度内观察三维原场景信息... 详细信息

全息技术能够重现物体的明暗与深度信息,是最具发展前景的三维显示技术之一。全息体视图基于传统光学全息原理,将三维信息离散为二维图像序列,通过全息单元密集阵列干涉记录在感光介质上,光学再现时能够在一定角度内观察三维原场景信息。其相较于其他三维显示技术,具有无需佩戴装备、视场角大,不受空间尺寸限制等优势。本论文工作以获得高分辨率、大视场角的全息体视图为目标,对再现三维场景分辨率提升与视场范围拓展进行研究。首先,为使全息体视图打印更加高效,基于全息体视图原理,搭建全息体视图记录光学系统并实现一套自动化全息单元逐点写入方案。其次,针对现有系统硬件精度限制与振动对三维再现像影响,设计一套用于全息打印定位精度丢失的自适应光学补偿系统,实验验证反馈补偿系统对图像曝光点位的精准控制,以及对低频、高振幅振动的有效补偿,保证了三维再现像的完整性与均匀性,提高全息打印成品率。再次,在满足精度与稳定性要求的打印系统基础上,对提升三维再现像分辨率展开了研究。基于全息复用理论,利用hogel记录面积的局部重叠来提高全息体视图单位面积分辨率,并深入探究复用度对三维再现像质量的影响,得到最优交叠区域占比为30%～50%之间。通过对三维场景全息打印,采用35%区域交叠,相比传统方式,在保证再现像质量的同时,再现像分辨率提升了259.2%,结构相似度提升80.1%。最后,为解决全息体视图视场角受限于透镜会聚能力的问题,将空间复用技术应用于全息图视场角的拓展,此打印方法可将三维再现视场角扩大2倍。针对视场角拓展后的再现像分辨率大幅降低的问题,引入上文交叠打印选用40%交叠,将2倍视场角的再现像分辨提升279%。同样固定视角采样范围,该方法相对传统方法的再现像拥有更高的清晰度与对比度。通过实验证明两种全息打印方法的结合能为实现大视场角、高分辨率的全息体视图制作提供支持。

关键词：全息三维显示全息打印反馈补偿系统分辨率提升视场角拓展

全视差光栅立体成像与全息立体图打印系统设计

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全视差光栅立体成像与全息立体图打印系统设计

作者：孙国栋上海大学

学位级别：硕士

近年来三维立体显示技术越来越受到关注。从目前来看，大部分立体显示技术往往只提供一维视差效果。有的立体显示技术还需要佩戴辅助工具（例如：偏振眼镜、互补色眼镜、液晶眼镜、立体头盔等）。随着科学技术和社会生活的不断进步，人... 详细信息

近年来三维立体显示技术越来越受到关注。从目前来看，大部分立体显示技术往往只提供一维视差效果。有的立体显示技术还需要佩戴辅助工具（例如：偏振眼镜、互补色眼镜、液晶眼镜、立体头盔等）。随着科学技术和社会生活的不断进步，人们已不再满足于只有一维视差的立体显示效果。近年来，全视差三维成像技术研究在国内外引起了越来越多的关注。本文围绕全视差立体成像方法开展研究，主要研究基于正交柱透镜光栅的全视差立体成像方法与全视差全息立体图制作及打印系统设计。首先，对自由立体显示的基本方法与全息打印技术进行了阐述，并分别对国内外的研究发展现状进行了简要综述。其次，对3D物体视角图像的获取方法及全视差立体图合成方法进行了阐述。对采用3DMAX软件采集虚拟三维场景视角图像的基本方法进行了论述，包括建模、贴图、目标摄像机约束路径采集图像等技术。分析了全视差正交柱透镜光栅成像与全视差全息图打印中立体图像的合成原理与方法，并阐述了视角图像采集后的图像预处理方法。第三，根据光栅成像原理以及全视差理论基础，提出了采用正交柱透镜光栅代替微透镜阵列的成像功能，分析了正交柱透镜光栅的成像原理。阐述了柱透镜光栅参数测量的方法，并进行了全视差合成立体图与正交柱透镜光栅的节距参数匹配，获得了真彩色的全视差立体成像效果。第四，设计了基于透射式空间光调制器及高精度精缩镜头的全视差全息图打印硬件与软件系统。该系统具有自动分区记录功能，可将经过全息编码的立体图逐区地自动加载至空间光调制器上，并控制二维载物平台移动全息干板的位置，将全息立体图自动记录在全息干板的对应分区上。详细论述了系统的参数设计方法，对编码后的全息图进行了模拟再现及对比分析，并对系统的分辨率及缩微倍率进行了测定。

关键词：全视差立体成像立体图合成正交柱透镜光栅全息编码全息打印

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一种改进的全视差全息体视图打印方法

光学与光电技术 2015年第4期13卷 18-22页

作者：蒋晓瑜程长青闫兴鹏赵锴严志强装甲兵工程学院信息工程系北京100072

全息体视图显示技术是三维全息显示技术的研究热点之一,如何改进打印方法是全息体视图显示技术的关键问题。介绍了两步转移全息图法、激光直写打印水平视差全息体视图法和基于全息单元的全视差全息体视图打印法,并分析了这几种打印方法... 详细信息

全息体视图显示技术是三维全息显示技术的研究热点之一,如何改进打印方法是全息体视图显示技术的关键问题。介绍了两步转移全息图法、激光直写打印水平视差全息体视图法和基于全息单元的全视差全息体视图打印法,并分析了这几种打印方法的原理和不足。通过体视图与全息单元的对应关系,设计了一种影响因素少、操作简单的打印方法以减小图像失真。总结了全息体视图的发展动态,指出随着全息记录材料和空间光调制技术的不断发展,它会朝着大尺寸、大视角、实时动态、更高分辨率的方向发展。

关键词：全息体视图全息打印全视差全息单元

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多参考平面的EPISM全息体视图

中国激光 2020年第9期47卷 290-299页

作者：张腾闫兴鹏王晨卿刘云鹏蒋晓瑜韩超陆军装甲兵学院信息通信系北京100072 中国人民解放军75773部队广东珠海519000

为了提高由有效视角图像切片嵌合(EPISM)方法获得的全息体视图再现像的质量,分析传统EPISM方法生成合成视差图像过程中的拼接错误,提出多参考面的EPISM方法。理论分析表明三维物体与算法参考面或者光轴重合部分的合成视差图像不存在误差... 详细信息

为了提高由有效视角图像切片嵌合(EPISM)方法获得的全息体视图再现像的质量,分析传统EPISM方法生成合成视差图像过程中的拼接错误,提出多参考面的EPISM方法。理论分析表明三维物体与算法参考面或者光轴重合部分的合成视差图像不存在误差,距离算法参考面或者光轴越远,合成视差图像的误差越大。减小采样相机的间隔可以在一定程度上减小误差。为了进一步改善EPISM方法,将传统EPISM方法的单个算法参考面拓展成多个,对生成的多组合成视差图像进行重新组合,最终得到更小误差的合成视差图像。仿真和光学实验结果表明,使用多参考面的EPISM方法可以有效提高全息体视图的成像质量。

关键词：全息全息体视图三维成像全息打印立体显示

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数字化全息及其在三维显示和检测中的应用

激光与光电子学进展 2009年第8期46卷 19-25页

作者：王辉浙江师范大学信息光学研究所浙江金华321004

从三维显示和检测的角度回顾了数字化全息研究的发展与现状。首先简要介绍了在三维显示的应用中计算全息的编码原理,以及全息图数字化再现的几种算法。给出了计算全息一般的制作方法,对典型的光电全息记录光路进行了分析,然后对数字化... 详细信息

从三维显示和检测的角度回顾了数字化全息研究的发展与现状。首先简要介绍了在三维显示的应用中计算全息的编码原理,以及全息图数字化再现的几种算法。给出了计算全息一般的制作方法,对典型的光电全息记录光路进行了分析,然后对数字化全息在三维显示和全息影视中的应用研究进行了讨论。分析了几种数字化全息显示装置,包括数字全息打印机,声光调制型的全息影视系统和空间光调制器型的全息影视系统。最后对数字全息三维显示技术的未来进行了展望。

关键词：全息术计算全息数字全息三维立体显示全息打印全息影视

基于稀疏采样的高品质全息体视图生成技术研究

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基于稀疏采样的高品质全息体视图生成技术研究

作者：刘鑫浙江理工大学

学位级别：硕士

如何高效记录并且再现丰富多彩的三维信息,形成逼真的三维图像是人们孜孜以求的目标。全息体视图技术为实现这一目标提供了有效途径。它结合光学全息原理与立体显示原理对全息信息进行了简化,并通过全息技术记录和再现光场信息,可以实... 详细信息

如何高效记录并且再现丰富多彩的三维信息,形成逼真的三维图像是人们孜孜以求的目标。全息体视图技术为实现这一目标提供了有效途径。它结合光学全息原理与立体显示原理对全息信息进行了简化,并通过全息技术记录和再现光场信息,可以实现逼真的三维显示。全息体视图技术的优势还在于可以利用全息打印技术实现大面积的全息显示。但是,现有的全息体视图技术仍存在众多不足。一方面,用于全息打印的光场图像数据匮乏。光场图像的数据结构复杂、数据量巨大,存在采样困难、渲染速度缓慢、图像质量不高等问题;另一方面,全息打印过程复杂,显示效果受限。所打印的全息体视图存在视角狭窄、分辨率低、景深小、仅能打印静态场景等局限。针对现有问题,本课题从用于全息体视图打印的数据源——光场图像的生成技术出发,设计了两种优化算法,包括具有透视剪辑功能的光场图像快速生成算法和基于透视和时间相关性的动态光场图像的快速渲染算法,从而缓解了光场图像数据不足的问题。结合光场数据和改进的全息体视图打印系统实现了高品质动态全息体视图的输出。获得了良好的立体效果和动态效果。论文具体研究工作如下:(1)首先对光场图像的生成技术与全息体视图的生成技术进行调研。将光场图像生成技术分为基于图像的算法和基于模型的算法进行原理分析;将全息图生成技术分为全息体视图打印技术、计算全息图直写技术、全息波前打印技术等三种,分别从历史发展、技术流程等方面进行详细阐述,分析讨论了现有的光场图像渲染算法与打印系统的优势和不足。(2)为提升光场图像的渲染效率和灵活性,设计了一种基于RGBD数据的具有透视剪辑功能的光场图像快速渲染算法。引入光锥概念将RGBD数据扩展为RGBDθ数据,增加了调控自由度。在无需三维建模的情况下,实现了虚拟视点图像的正确遮挡关系的渲染,三维物点的可编程透视剪辑和特殊的光学成像效果。同时利用相邻视点之间的透视相关性提升了光场图像的渲染速度。结果比传统的DIBR算法平均快168%。(3)为实现动态全息体视图的快速渲染,设计并实现了一种基于透视和时间相关性的动态全息体视图的制作技术,利用来源丰富的RGBD数据实现了时变三维模型的光场图像的快速渲染与显示。将时间维度通过角度多路复用技术编码在角度坐标中,在极线平面坐标系中建立了统一的数学模型。同时将并行计算技术与时空相关性相结合用于加速动态光场图像的渲染,结果比传统的DIBR算法平均快378.8%。(4)结合改进的全息打印系统和所渲染的光场图像数据实现了全息体视图的一步打印输出。全息显示效果表明,所提出的方法和系统能够实现60°视场角的高质量的静态全息显示和动态全息显示,三维立体效果显著。

关键词：全息体视图全息打印光场图像相关性

全息体视图中基于三维重建的虚实场景融合显示方法

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科技传播 2021年第20期13卷 123-126页

作者：刘云鹏刘新蕾闫兴鹏陆军装甲兵学院信息通信系

对全息体视图领域的虚实场景融合显示方法进行研究讨论与实验验证,主要研究真实场景与虚拟场景的有效融合方法,采用增强现实领域常用的基于模型的方法实现了场景融合。首先介绍了三维重建的基本原理与方法;然后依据原理与现有的VisualSF... 详细信息

对全息体视图领域的虚实场景融合显示方法进行研究讨论与实验验证,主要研究真实场景与虚拟场景的有效融合方法,采用增强现实领域常用的基于模型的方法实现了场景融合。首先介绍了三维重建的基本原理与方法;然后依据原理与现有的VisualSFM与Meshlab软件实现了真实场景的三维重建,并在三维建模软件中同时渲染、调整虚实场景之间的位置关系;最后对融合场景采样并进行了全息打印的光学实验,结果表明:本文提到的方法可以有效实现虚实场景的融合显示。

关键词：全息全息打印虚实融合 3D显示