本发明专利技术涉及一种全息光电再现虚影像实时交互显示装置。它由正交的双目视觉系统１、图像处理和存储单元２、基于电寻址空间光调制器的数字全息光电再现系统３、高速振动的图像薄膜接收器４和菲涅尔透镜５组成。由正交的双目视觉系统捕获手指的位置和移动信息，图像处理和存储单元根据手指信息从数字全息图序列中选择一幅数字全息图传输到基于电寻址空间光调制器的光电再现系统上，光电再现系统在空间再现物体的三维影像。再现的影像被投射到高速振动的图像薄膜接收器上，人们可以通过菲涅尔透镜观看到悬浮在空间的物体的三维虚影像，并可以通过手指的移动引导三维虚影像的显示。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全息光电再现虚影像实时交互显示装置，该专利技术可以实现全息光电再 现虚影像的三维实时交互显示。该专利技术中，利用光电再现系统得到物体的全息空间三维再现 虚影像，并用手指上的标记物引导再现出来的全息影像，实现动态交互显示。
技术介绍
空间显示技术现在已经得到了非常广泛的应用。传统的显示方法是将物体的影像呈现 在空间介质之上。例如，普通的二维显示需要显示屏幕或投影屏幕作为显示载体；三维显 示需要特殊的三维显示器作为空间影像的承载介质，或需要给用户佩戴立体眼镜和头盔辅 助设备等。承载介质的存在大大减弱了人观察影像的真实感；辅助设备的使用也束缚了用 户的观察自由度。在交互方式上，传统的方法是采用鼠标、键盘、操纵杆、触摸屏、数据手套等接触设 备作为输入方式。这些设备都是以机器为中心，交互起来不直观，也不自然。在人们的交 流中，经常用手指向一个物体，来进行特定目标的选择，这是交互过程中最直接、最自然 的方式之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术的不足，提供一种全息光电再现虚影像的实时交互显 示装置，该装置可以在空间中呈现物体的悬浮三维虚影像，对于该悬浮三维虚影像人们不 仅可以在一定视角范围内不需要任何辅助设备直接观察，而且还可以通过手指的指示动作 来导航空间影像的显示，实现人与空间虚影像的交互。为达到上述目的，本专利技术的构思是通过光学全息技术或计算全息技术得到载有物体不 同状态信息的数字全息图序列,存储在图像处理和存储单元中。以正交的双目视觉系统作为 交互的输入方式，来检测观察者手指信息，当观察者移动手指时，显示系统会根据手指的 移动情况在全息图序列中选择不同的全息图传输到空间光调制器上。当再现光束照射该空 间光调制器时，根据光学全息理论，在空间可以再现出全息图中载波的物体的影像。该再 现影像投射到高速振动的图像薄膜接收器上，人们通过菲涅尔透镜，就可以在空间中看到 再现出来的物体三维悬浮虚影像。并且，此悬浮虚影像是根据人的手指位置和移动情况不 断变化的，这样就可以实现空间虚影像的动态交互再现过程。根据上述专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案一种全息光电再现虚影像实时交互显示装置，包括正交的双目视觉系统、图像处理和 存储单元和菲涅尔透镜，其特征在于所述正交双目视觉系统与所述图像处理和存储单元相 连，所述图像处理和存储单元根据所述正交双目视觉系统获取的视频图像分析手指的空间 信息，并根据手指信息从数字全息图序列中选取一幅对应的全息图，所述图像处理和存储 单元的输出与一个基于电寻址空间光调制器的全息光电再现系统的输入端相连，所述图像 处理和存储单元将选择好的数字全息图输出到所述基于电寻址空间光调制器的全息光电再 现系统上，通过所述电寻址空间光调制器的全息光电再现系统重建物体的影像，并将重建 的影像投射到一个高速振动的图像薄膜接收器上，所述菲涅尔透镜置于观察者与所述高速 振动的图像薄膜接收器之间，观察者可以透过菲涅尔透镜看到物体的空间三维悬浮虚影像， 并可以通过手指移动引导显示出来的悬浮虚影像，从而实现全息光电再现虚影像的实时交 互显示。上述正交的双目视觉系统是两个正交的摄像机对准一个红外标记物，所述红外标记物 佩戴在观察者的手指上，所述正交的双目摄像机用来获取所述红外标记物的空间位置图像， 并将获取到的图像传输到所述图像处理和存储单元中。所述两个摄像机处于正交的分布状 态， 一个处在观察者的下面，用以检测手指的左右和前后运动，另一个摄像机处在观察者 的侧面，用于检测手指的上下运动。上述的图像处理和存储单元由一个图像处理单元和一个大容量的图像存储器组成，会 根据正交双目摄像机系统传输进来的红外标记物的空间位置视频图像，分析出手指的空间 位置和移动信息。上述的基于电寻址空间光调制器的光电再现系统由一台激光器、 一个光束扩束镜、一 个会聚透镜、 一个孔径光阑、 一个电寻址空间光调制器和一个投影透镜组成。所述激光器 发出的激光束，经过所述扩束镜和会聚透镜组成的扩束准直器扩束准直之后，经过所述孔 径光阑，射向所述电寻址空间光调制器，而且所述图像处理和存储单元将所要输出的数字 全息图输出到所述电寻址空间光调制器，则电寻址空间光调制器输出的衍射光束经投影透 镜后投射到所述高速振动图像薄膜接收器上。上述的高速振动图像薄膜接收器由一个图像薄膜、一个固定框架和两条平行导轨组成。 所述图像薄膜安装在所述固定框架上，所述固定框架在平行导轨之上高速来回振动，并带 动所述图像薄膜也来回地高速振动，以接收不同位置上的全息光电再现像。所述观察者透过所述菲涅尔透镜观看悬浮在空间的一个物体三维虚影像，并通过所述手指上的所述红外标记物与所述物体三维虚影像进行交互。本专利技术与现有显示技术相比较，具有如下的突出实质性特征和显著优点1) 利用数字全息图的光电再现过程，能够在接收器上重建物体的真正三维信息。2) 利用投影透镜将再现出来的影像投影到高速振动图像薄膜接收器上，增大了重建 出来的物体影像的大小。3) 利用菲涅尔透镜形成空间悬浮虚像，使观察者摆脱了承载介质的干扰，实现一种 悬浮在空间中的三维虚影像，利用人的虚幻感觉，产生身临其境的效果。4) 利用视觉系统检测手指的移动情况，让人可以通过手指的指示引导虚影像的动态 显示，增强了交互的娱乐性，也进一步加强了显示出来的虚影像的真实感。5) 专利技术装置采用了图像处理和存储单元，将对图像采集、控制、处理等都由图像处理和存储单元来完成，简化了装置结构，增强了实用性。 附图说明图1是全息光电再现虚影像实时交互显示装置结构原理框图。图2是全息光电再现虚影像实时交互显示装置的结构示意图。 图3是正交的两个摄像机的分布示意图。 图4是高速振动的图像薄膜显示器结构原理图。 图5是红外标记物的结构示意图。 具体实施例方式本专利技术的一个优选实施例结合附图详述如下如图1所示,本全息光电再现虚影像实时交互显示装置包括正交的双目视觉系统1、图像处理和存储单元2和菲涅尔透镜5，其特征在于所述正交双目视觉系统1与所述图像处 理和存储单元2相连，所述图像处理和存储单元2根据所述正交双目视觉系统1获取的视 频图像分析手指的空间信息，并根据手指信息从数字全息图序列中选取一幅对应的全息图， 所述图像处理和存储单元2的输出与一个基于电寻址空间光调制器的光电再现系统3的输 入端相连，所述图像处理和存储单元2将选择好的数字全息图输出到所述基于电寻址空间 光调制器的光电再现系统3上，通过所述电寻址空间光调制器的光电再现系统3重建物体 的影像，并将重建的影像投射到一个高速振动的图像薄膜接收器4上，所述菲涅尔透镜5 置于观察者19与所述高速振动的图像薄膜接收器4之间，观察者19能透过所述菲涅尔透镜5看到物体的空间三维悬浮虚影像，并可以通过手指移动引导显示出来的悬浮虚影像， 从而实现全息光电再现虚影像的实时交互显示。如图2所示，上述的正交双目视觉系统1是两个正交的摄像机15、 16对准一个红外标 记物20，所述红外标记物20佩戴在观察者19的手指18上，所述正交的摄像机15、 16用 来获取所述红外标记物20的空间位置图像，并将获取到的图像传输到所述图像处理和存储 单元2中。所述两个摄像机15、 16处于正交的分布状态，用于检测所述手指18的三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全息光电再现虚影像实时交互显示装置，包括正交的双目视觉系统（１）、图像处理和存储单元（２）和菲涅尔透镜（５），其特征在于所述正交双目视觉系统（１）与所述图像处理和存储单元（２）相连，所述图像处理和存储单元（２）根据所述正交双目视觉系统（１）获取的视频图像分析手指的空间信息，并根据手指信息从数字全息图序列中选取一幅对应的全息图，所述图像处理和存储单元（２）的输出与一个基于电寻址空间光调制器的光电再现系统（３）的输入端相连，所述图像处理和存储单元（２）将选择好的数字全息图输出到所述基于电寻址空间光调制器的光电再现系统（３）上，通过所述电寻址空间光调制器的光电再现系统（３）重建物体的影像，并将重建的影像投射到一个高速振动的图像薄膜接收器（４）上，所述菲涅尔透镜（５）置于观察者（１９）与所述高速振动的图像薄膜接收器（４）之间，观察者（１９）能透过所述菲涅尔透镜（５）看到物体的空间三维悬浮虚影像，并可以通过手指移动引导显示出来的悬浮虚影像，从而实现全息光电再现虚影像的实时交互显示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于瀛洁，李雨浪，郑华东，张之江，王涛，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。