计算机制与光学联合真彩色反射全息的研究

摘要

全息术是光波前记录和再现技术，因此它是三维显示领域重要的研究方向。全息三维显示过程完全与人类立体视觉的生理和心理因素相匹配，具有如同观看真实物体一样的立体感。全息术被认为是最理想、最具前景的三维显示技术。
　　由于传统光学全息的相干性和稳定性的要求，包括人像、云彩等物体的三维显示是光学全息所不能及的。如果将计算全息和光学反射全息相结合，不仅可以突破光学全息对记录物体的限制，进行虚拟物体或者动态、大的物体场景的制作，而且可以实现白光再现。
　　彩色全息图比单色全息图更能真实地反映物体的原始信息，具有形象逼真、色彩鲜艳等特点，广泛应用于艺术品设计、珍贵文物再现等领域。本课题选取彩色人头像作为研究目标，采用计算机与光学联合的方法，可以避免脉冲激光带来的辐射安全问题，只用单波长激光记录，同时可以再现真彩色反射全息图。
　　本论文主要包括以下几个部分:
　　首先综述全息术的发展，三维显示及彩色全息的发展及现状，分析了光学反射全息的特点和计算全息的分类及优缺点，以及它们对三维显示技术的影响及发展趋势;并提出了本论文的研究思想及方法。
　　其次着重介绍了计算全息术理论基础、菲涅耳全息的基本算法、三原色原理。
　　再次将计算全息与光学全息相结合，利用反射全息实现计算全息三维显示。首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据，再用“点云算法”模拟菲涅耳衍射得到计算全息图H1，接着再将计算全息图H1的再现像作为记录物体进行反射全息的拍摄，得到了单色全息图，并对影响再现像的质量进行分析。
　　研究银盐干版的皱缩效应对再现像颜色的影响。定量研究了不同处理条件下，反射全息光栅的再现波长漂移，通过大量实验探索出得到三原色图像所需要的处理条件，为单波长记录彩色反射全息提供理论和技术依据。
　　最后重点介绍制作真彩色反射全息新方法。用菲涅耳计算全息分别制作出RGB三张分色菲涅耳全息图H1r，H1g，，H1b，再进行反射全息拍摄，通过不同的处理条件得到三原色单色图，再通过叠加干版的方法将其合成，最后得到了真彩色反射全息头像。
　　本论文在研究计算全息与反射光学全息的基础上，提出了一种新的利用单色银盐干版制作真彩色反射全息的技术，首先从理论上证明了该方法的可行性，然后通过大量的实验成功实现了真彩色反射全息图，增加了全息显示的灵活性和实用性，进一步增强了三维显示的应用价值和拓展应用领域。