真彩色动态全息图制作的新方法

提出了一种用计算机制作真彩色动态全息图的新方法。获取物体动作的颜色和三维坐标信息,用计算机模拟物光波;基于计算全息的原理和全息图的物像关系,设计分色全息图和体视对的计算参数,算出含体视对的分色菲涅耳全息图;将三分色菲涅耳全息图光学再现,使所有体视对再现像能在某一位置重合;光学方法记录各动作的重合像,制得彩虹全息图。白光下,通过移动双眼位置,能见真彩色动态效果。此方法避免了繁杂的光路,得到了高质量的分色全息图,并解决了再现像难于重合的问题。     

再现光对数字彩色全息图再现像质量的影响

基于色彩合成的数字彩色全息方法，研究了不同波长的再现光对数字彩色全息图再现像质量的影响。引入了偏移因子，进一步分析再现光对再现像的影响。在保证再现光与记录光波长相同的条件下，三基色全息图的分色再现像能够准确重合，并经过色彩合成可获得原物体清晰的彩色再现像。理论推导和实验结果证明：该方法对消除色串扰有很好的效果。     

三色光栅制作真彩色全息图

用加有三色光栅的照相机在黑白胶片上记录下真实景物的三基色编码像。用反转加工法冲洗出正片 ,再经漂白处理得到景物像的三基色编码片。用单色激光器和 4f光学滤波系统分离出编码片上记录的三基色图像信息 ,并用散射参考光记录下景物的彩色景物全息图。本方法的优点是不需制作彩色景物的三张分色透明片 ,并消除了三次曝光全息记录中所需三张透明片定位问题。制得的彩色全息图再现像更清晰 ,色彩更鲜艳     

制作和重现像面彩色全息图的新方法

本文提出像面彩色全息图的制作白光重现的新方法。根据Kogelnik关于体积全息图的耦合波理论,记录时,根据角度灵敏度的要求,把三基色参考光束分别按照不同角度入射到全息干板上。用这种方法记录的彩色全息图,当用与三基色参考光束的空间频率相同的三基色普通光束照射时,将重现消除了串色干扰的原物体的三维彩色像。利用三个全息光栅从白光中选择出三个再现基色波段,并对像面彩色全息图色散补偿,这种白光重现方法没有色模糊。     

组合数字彩色动感全息图的研究

提出了一种基于傅里叶变换全息原理制作数字彩色动感全息图的方法。该方法通过获取待记录对象同一时刻不同位置状态和同一位置不同时间状态的多幅图像,将每幅图像分解为RGB三基色灰度图,利用计算机软件编程进行全息编码、记录与模拟再现,再将三基色灰度图合成为彩色图像。将不同位置和不同时刻的再现像按预定方式排列,当人眼移动时由于视觉暂留效应,会看到随着空间状态变化和时间状态变化的彩色动感全息图。实验结果表明,通过该方法制作的全息图能够产生丰富的动感效果,且随着排列规则、角度间隔、时间间隔的变化,动感效果也发生相应变化。     

单色激光一次曝光记录真彩色全息图

对普通照相所拍摄的彩色景物光栅编码黑白照片作一次单色激光全息曝光记录就得到景物的二维真彩色全息图。与一般的三次曝光法相比,本方法减少了对散射光的记录次数,提高了信噪比,可得到更清晰的全息像。记录中曝光次数的减少也提高了全息图的衍射效率,使再现像更明亮。最后,对图像的三基色信息的同时记录可使再现像颜色更趋于与原景物颜色一致。     

无狭缝计算全息图的白光再现

利用彩虹全息是实现白光全息的常用方法,由于记录过程中引入狭缝使得再现像的视场非常狭小,且只有水平视差。在计算全息中模拟无狭缝记录,通过博奇编码获得菲涅耳全息图,以视频信号输入液晶板(LCD)显示,在白色发光二极管(LED)照明下获得同时具有水平和垂直视差的彩色全息再现像,大小为15 mm×15 mm。调整物面采样间距和滤波小孔孔径以减小色模糊、提高再现光的空间相干性,获得的白光再现像与彩虹全息图的再现像相比,前者虽然牺牲了一定的像质,但垂直视场角远大于后者,且整个系统简单紧凑、操作方便,再现像视场范围大,利于观察和接收,另外宽光谱光源和空间光调制器的使用为实现实时三维彩色全息打下了基础。     

一种计算全息图真彩色显示的方法

为使用简单集成的光学系统完成高质量的真彩色全息显示,提出一种白光再现单幅计算全息图实现真彩色显示的方法。首先利用计算机图形学对彩色场景进行红绿蓝分色处理,采用博奇编码方式对处在同一位置处的不同颜色场景信息分别进行记录,制作3幅菲涅尔全息图。然后,基于三基色彩色显示的原理和全息图的记录再现特性,将3幅编码图按特殊结构合成一幅全息图进行再现。最后设计一个具有像素结构的滤光片,即可实现白光LED真彩色全息显示。通过实验,验证了本文方法的可行性。     

基于硅基液晶的空分复用彩色全息显示研究

彩色全息显示是全息显示的一个重要研究目标。研究了使用RGB三色激光的彩色全息显示技术,提出基于空分复用的彩色全息显示方法。全息光电再现像的成像区域大小和成像区域中心位置依赖于RGB三色激光的波长,通过调节RGB三色分量原图大小以及加载数字闪耀光栅实现RGB三色再现图像分量区域大小和成像中心的重合。基于空分复用的方法建立了彩色全息显示系统,最终的彩色全息显示系统利用空间光调制器加载计算生成的24bit全息图再现彩色图像。实验结果验证了该方法的可行性。     

高分辨率多视点动态全息3D显示

提出了一种高分辨率多视点动态全息3D显示方法,观看视点位置变化时,观看者能够看到连续变化的3D效果。在进行全息图计算时,首先根据针孔阵列投影模型,渲染3D动画中每一帧3D模型的光场图像序列;然后从已渲染的多组光场图像序列中抽取对应视角信息的光场图像进行融合,得到融合后的动态光场图像序列;在进行全息图编码时,以动态光场图像序列中的一帧图像作为物光振幅,以来自于针孔的发散球面波的相位作为物光相位,引入平面参考光进行编码,得到一个单元全息图。由于每个单元全息图的计算是相互独立的,因此在计算过程中使用并行加速计算,实现了尺寸为32 mm×32 mm、分辨率为100000 pixel×100000 pixel的高分辨率全息图,其光场图像融合和全息编码的时间仅需27 min。光学再现结果证明了该方法的可行性。所提出的高分辨率多视点动态全息3D显示方法在全息包装和3D广告等领域具有广泛的应用前景。     

基于频域滤波的计算机制真彩色彩虹全息图模拟再现

提出了一种计算机制真彩色彩虹全息图模拟再现方法。根据衍射及几何光学的原理,分析了彩色彩虹全息图再现时空间观察窗口与频谱面窗口的对应关系。在计算机中构造照明光(红、绿、蓝三色)的分布,并分别与全息图相乘,采用傅里叶变换对上述结果进行频谱分析,并通过频域滤波获取与特定观察窗口位置对应的频谱信息;然后进行逆傅里叶变换得到全息面上的再现像。将逆傅里叶变换结果衍射一段距离,可得到对应于特定观察窗口、位于不同位置处的再现像。通过计算机模拟得到了与光学再现一致的结果,表明了该方法的可行性。为快速、经济地验证计算机制真彩色彩虹全息图的正确性提供了一种途径。     

Multifunctional Dielectric Metasurfaces Consisting of Color Holograms Encoded into Color Printed Images

A hologram records the wavefront of light from an object, but it is usually not an image itself, and looks unintelligible under diffuse ambient light. Here a new paradigm to encode a color hologram onto a color printed image is experimentally demonstrated. The printed image can be directly viewed under white light illumination, while a low‐crosstalk color holographic image can be seen when the device is illuminated with red (R), green (G), and blue (B) laser beams. The device is a dielectric metasurface that consists of titanium dioxide (TiO₂) cones on a glass substrate. The dimensions of the TiO₂ cones are chosen to allow them to support visible‐wavelength resonances, thereby producing the desired reflection spectra and thus the color printed image. The detour phase method is furthermore used to encode the hologram into the metasurface. The approach is conceptually different from previously demonstrated color printed images or holograms and presents opportunities for optical document security and data storage applications.     

离轴数字全息零级像和共轭像的消除方法

为了提高离轴数字全息图的再现像质量,提出了一种消除离轴数字全息零级像和共轭像的方法。该方法通过对参考光进行一次π相移、记录两幅全息图,对两幅全息图作差后进行傅里叶变换,结合频谱滤波的方法用矩形窗函数从中滤出包含有物光波频率成分的频谱,然后对其进行数字再现。结果表明,在零级像和±1级像有重叠的情况下,该方法能有效地消除零级像和共轭像的干扰,有效提高再现像质量。     

一种基于脆弱水印技术的图像认证方法

基于计算全息图编码的水印技术是一种脆弱水印技术,由于其极容易被破坏的特性,非常适合用于图像内容的认证,在图像的认证鉴定的时候,通过比较提取的水印和初始水印的相关性鉴定图像内容的完整性,可以有效防止篡改和对修改图像的欺骗性应用。同时,图像的内容被篡改时,水印信息应该提供图像被伪造的证据。利用计算全息图作为水印,嵌入的水印可能被使用傅里叶变换恢复,进而,宿主图像也能被利用同样的全息模式进行篡改和嵌入水印,为了避免这种弊端,还需要引入加密方法。     

计算机与光学方法相结合的彩色彩虹全息术

提出了计算机制全息与光学全息相结合制作彩色全息图的彩色彩虹伞息术.通过计算机对彩色图像进行自动分色,制作红、绿、蓝3幅丰计算全息图H1,以H1的再现像为对象,用激光制作彩色彩虹全息图H2,用白光再现获得彩色再现像.该方法把汁算机制全息与传统的光学全息相结合,发挥了计算全息与光学全息的优势.在全息图的计算中采用了快速傅里叶变换,加快了计算速度.给出了理论分析和实验结果.