一种3D全息动物模型投影方法技术

本发明专利技术涉及投影技术领域，具体地说，是一种3D全息动物模型投影方法，包括：对动物光信息的采集；对物光信息的处理；根据编码方法将全息平面上的光场分布用计算全息图透过率表示；全息图的记录存储与再现。本发明专利技术的计算全息术可以不依靠真实存在的物体，只需要得到具体数据以及描述，就可以利用计算机和输出设备得到计算全息图，在制作与合成3D全息投影动物模型时，可以更加便捷。

A projection method of 3D holographic animal model

【技术实现步骤摘要】
一种3D全息动物模型投影方法
本专利技术涉及投影
，具体地说，是一种3D全息动物模型投影方法。
技术介绍
全息投影技术可以实现所投影像的全立体化。全息投影技术以全新的视角聚拢了人们的眼球，此次的动物展示，我们便是利用这一新型技术。预想场景为将3D动物模型的画面悬浮于空中，其效果具有很强的纵深感，且亦真亦假，让人觉的甚是奇特。观察者通过各个不同的视角来观察可以得到动物不同方向的模样。全息在不同的发展阶段中形成了不同的成果，它的分类较多，有传统光学全息术、数字全息术、计算全息术，计算全息术具体到3D显示领域，物体的复现又有很多种方法。但是传统的光学全息是需要依靠真实存在的物体，对不同动物样式和内容的选择要求较高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种3D全息动物模型投影方法，以解决现有的投影方法必须依靠真实存在的物体，导致对可投影物体的样式和内容的选择范围小这一问题。本专利技术采用的具体技术方案如下：一种3D全息动物模型投影方法，包括以下步骤：步骤一：采集物体的光信息，通过扫描动物内部结构，并同时在unity中建立3D动物模型，对于动物体内的几何形状，使用制图软件来形成图形并通过相应的操作转化成unity中的动物模型；步骤二：对步骤一采集到的光信息进行处理，通过申请微信API，下载SDK文件，提供应用程序编程接口并在相应的文档中写入注册接口与授权接口，使得微信与unityprojec能够相互调用；用户通过扫描相应的微信二维码，登录微信程序界面，其中含有3D动物模型选择、体内系统运行模拟、病毒扩散模拟相应功能；步骤三：根据编码方法，通过计算全息图透过率表示全息平面上的光场分布；步骤四，记录存储并再现全息图。上述步骤二中，对图像的抽象以及对全息图的抽样，使用离散函数值点集或是它的抽样值表示这个连续函数；取抽样单元数不超过物的空间带宽积；通过离散函数值点集或离散函数的抽样值表示连续函数：对离散函数点集f(x，y)抽样，抽样后的函数为fs(x，y)，对函数进行离散化计算，即：输入图像面积：(Δx)2，频带面积：(Δv)2，得出总的计算面积即N＝(ΔxΔv)2；运用物理定律求出全息平面上的光场分布。上述步骤一中，若物体实际存在，采用扫描仪或者数字摄像机进行电子扫描到计算机里面，利用计算机技术分析数据，来进行数据采集；若物体实际不存在，将所述物体以函数的形式输入计算机。上述步骤三中的编码方法根据以下公式获得快速的全息投影技术算法：(x，y)＝Ci[f(x，y)]其中，hi(x，y)表示全息图的全息函数，全息图的全息函数为实值非负函数，f(x，y)表示输入的空间复值函数，C表示编码的变换符号，i表示不同的编码方法；若物函数是第(m，n)个抽样点的表示，采用以下公式进行编码：其中，Hmn为高度，(m，n)为采样点，为采样点相位，Amn为振幅值；通过动物的大小和形态来编码复波前的频谱的振幅和相位。上述步骤四采用空间光调制器进行全息图的记录存储与再现。本专利技术的有益效果：由于计算全息术将全息原理与计算机技术进行了极佳的结合，相比传统的光学全息，计算全息术可以不依靠真实存在的物体，只需要得到物波的具体数学描述，就可以利用计算机和输出设备得到计算全息图，在制作与合成3D全息动物模型时，可以更加便捷，通过AutoCAD、SolidWorks等一些三维建模软件创建和记录一个较为合适的3D动物模型，对于不同动物样式与具体器官的选择拥有很高的自由度。并且如今空间光调制器相关技术逐渐发展成熟，可有效实现全息图的存储再现，顺利完成相应的全息影像制作，实现实时动态彩色三维显示效果。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。实施例：一种3D全息动物模型投影方法，具体包括：对动物信息采集、对动物信息的处理、根据编码方法将全息平面上的光场分布用计算全息图透过率表示和全息图的记录存储与再现。对物光信息的采集：对于实际存在着的动物物体，可以直接利用扫描仪或数字摄像机进行数据采集，而对于实际并不存在的物体，可将物体的函数形式直接键盘输入计算机。对物光信息的处理：①抽样，它包含了对图像的抽象以及对全息图的抽样。数字计算机信息处理是信息的一种形式，只能对离散的数据进行处理。当需要实现新的记录、传输以及处理时，要用离散函数值点集或是它的抽样值表示这个连续函数。物函数需要离散化，一般取抽样单元数不超过物的空间带宽积。当刚好都满足抽样定理的时候，物面与谱面的抽样点数是相同的，并且都等于空间带宽积，所以可确定输入图像和全息平面上的抽样点数总数是相同的。对f(x，y)抽样，抽样后的函数为fs(x，y)，即：输入图像面积：(Δx)2，频带面积：(Δv)2，即N＝(ΔxΔv)2一般能以图片格式存储在计算机里的图像便已经实现了图像抽样的离散，确定好其尺寸和空间宽带积就可以进行图像的抽样间隔和全息图的抽样间隔的换算。由于3D动物模型制作出发点为利用电脑进行设计动物模型，所以必须进行抽样这一步骤。②计算：这一过程要计算物函数在全息平面上的光场分布，是运用物理定律求出全息平面振幅分布。光波从物到达全息图的光场复振幅函数，是对应了物函数的变化的，并且在不同的全息图中变化内容也各不相同。计算的时候有多种方法可以选择，可使用傅里叶变换全息图、菲涅耳全息图、像全息等方法进行计算，同时用计算机加以辅助。其中，计算机全息中运用的是标量波衍射理论，它是将光波看作标量波进行处理计算的。同时可以借助计算机的图形学中光线追踪发进行计算全息图的制作。根据编码方法将全息平面上的光场分布用计算全息图透过率表示：是把二维的复振幅分布变换成为全息图的而为透过率分布。用数学公式表示此过程：hi(x，y)＝ci[f(x，y)]其中，hi(x，y)：计算全息图的全息函数，此函数为实值非负函数，f(x，y)：输入的空间复值函数，C：编码的变换符号，i：不同的编码方法；设物函数是第(m，n)个抽样点的表示，采用编码公式：其中，Hmn为高度；(m，n)为采样点；为采样点相位；Amn为振幅值；然后通过动物的大小和形态来编码复波前的频谱的振幅和相位。全息图的记录存储与再现：结束对动物计算全息图的编码后，要寻找适合光学再现的尺寸和方式将计算全息图进行相应的输出。我们选用高分辨率的空间光调制器直接来调制编码结束的图像。尽可能选择每一个抽样单元的大小在微米量级。由于计算全息图通常使用的是光学方法获取波前重现，所以在存储的时候也考虑到这个问题，让存储手段与之相适应。虽然使用传统的计算机绘图仪比较便利，考虑到动物模样的全息图像在投影时需要图文动物器官皆清晰，就要保证全息图大小不受出图设备的限制，此处选择使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D全息动物模型投影方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：采集物体的光信息，通过扫描动物内部结构，并同时在unity中建立3D动物模型，对于动物体内的几何形状，使用制图软件来形成图形并通过相应的操作转化成unity中的动物模型；/n步骤二：对步骤一采集到的光信息进行处理，通过申请微信API，下载SDK文件，提供应用程序编程接口并在相应的文档中写入注册接口与授权接口，使得微信与unity projec能够相互调用；用户通过扫描相应的微信二维码，登录微信程序界面，其中含有3D动物模型选择、体内系统运行模拟、病毒扩散模拟等相应功能；/n步骤三：根据编码方法，通过计算全息图透过率表示全息平面上的光场分布；/n步骤四，记录存储并再现全息图。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D全息动物模型投影方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采集物体的光信息，通过扫描动物内部结构，并同时在unity中建立3D动物模型，对于动物体内的几何形状，使用制图软件来形成图形并通过相应的操作转化成unity中的动物模型；
步骤二：对步骤一采集到的光信息进行处理，通过申请微信API，下载SDK文件，提供应用程序编程接口并在相应的文档中写入注册接口与授权接口，使得微信与unityprojec能够相互调用；用户通过扫描相应的微信二维码，登录微信程序界面，其中含有3D动物模型选择、体内系统运行模拟、病毒扩散模拟等相应功能；
步骤三：根据编码方法，通过计算全息图透过率表示全息平面上的光场分布；
步骤四，记录存储并再现全息图。


2.根据权利要求1所述的3D全息动物模型投影方法，其特征在于，所述步骤二中，对图像的抽象以及对全息图的抽样，使用离散函数值点集或是它的抽样值表示这个连续函数；取抽样单元数不超过物的空间带宽积；通过离散函数值点集或离散函数的抽样值表示连续函数：
对离散函数点集f(x，y)抽样，抽样后的函数为fs(x，y)，对函数进行离散化计算，即：
输入图像面积：(Δx)2，
频带面...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊宇，
申请(专利权)人：姚俊宇，
类型：发明
国别省市：江苏;32