一種3D全息動物模型投影方法技術

本發明專利技術涉及投影技術領域，具體地說，是一種3D全息動物模型投影方法，包括：對動物光信息的采集；對物光信息的處理；根據編碼方法將全息平面上的光場分布用計算全息圖透過率表示；全息圖的記錄存儲與再現。本發明專利技術的計算全息術可以不依靠真實存在的物體，只需要得到具體數據以及描述，就可以利用計算機和輸出設備得到計算全息圖，在制作與合成3D全息投影動物模型時，可以更加便捷。

A projection method of 3D holographic animal model

【技術實現步驟摘要】
一種3D全息動物模型投影方法
本專利技術涉及投影
，具體地說，是一種3D全息動物模型投影方法。
技術介紹
全息投影技術可以實現所投影像的全立體化。全息投影技術以全新的視角聚攏了人們的眼球，此次的動物展示，我們便是利用這一新型技術。預想場景為將3D動物模型的畫面懸浮于空中，其效果具有很強的縱深感，且亦真亦假，讓人覺的甚是奇特。觀察者通過各個不同的視角來觀察可以得到動物不同方向的模樣。全息在不同的發展階段中形成了不同的成果，它的分類較多，有傳統光學全息術、數字全息術、計算全息術，計算全息術具體到3D顯示領域，物體的復現又有很多種方法。但是傳統的光學全息是需要依靠真實存在的物體，對不同動物樣式和內容的選擇要求較高。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種3D全息動物模型投影方法，以解決現有的投影方法必須依靠真實存在的物體，導致對可投影物體的樣式和內容的選擇范圍小這一問題。本專利技術采用的具體技術方案如下：一種3D全息動物模型投影方法，包括以下步驟：步驟一：采集物體的光信息，通過掃描動物內部結構，并同時在unity中建立3D動物模型，對于動物體內的幾何形狀，使用制圖軟件來形成圖形并通過相應的操作轉化成unity中的動物模型；步驟二：對步驟一采集到的光信息進行處理，通過申請微信API，下載SDK文件，提供應用程序編程接口并在相應的文檔中寫入注冊接口與授權接口，使得微信與unityprojec能夠相互調用；用戶通過掃描相應的微信二維碼，登錄微信程序界面，其中含有3D動物模型選擇、體內系統運行模擬、病毒擴散模擬相應功能；步驟三：根據編碼方法，通過計算全息圖透過率表示全息平面上的光場分布；步驟四，記錄存儲并再現全息圖。上述步驟二中，對圖像的抽象以及對全息圖的抽樣，使用離散函數值點集或是它的抽樣值表示這個連續函數；取抽樣單元數不超過物的空間帶寬積；通過離散函數值點集或離散函數的抽樣值表示連續函數：對離散函數點集f(x，y)抽樣，抽樣后的函數為fs(x，y)，對函數進行離散化計算，即：輸入圖像面積：(Δx)2，頻帶面積：(Δv)2，得出總的計算面積即N＝(ΔxΔv)2；運用物理定律求出全息平面上的光場分布。上述步驟一中，若物體實際存在，采用掃描儀或者數字攝像機進行電子掃描到計算機里面，利用計算機技術分析數據，來進行數據采集；若物體實際不存在，將所述物體以函數的形式輸入計算機。上述步驟三中的編碼方法根據以下公式獲得快速的全息投影技術算法：(x，y)＝Ci[f(x，y)]其中，hi(x，y)表示全息圖的全息函數，全息圖的全息函數為實值非負函數，f(x，y)表示輸入的空間復值函數，C表示編碼的變換符號，i表示不同的編碼方法；若物函數是第(m，n)個抽樣點的表示，采用以下公式進行編碼：其中，Hmn為高度，(m，n)為采樣點，為采樣點相位，Amn為振幅值；通過動物的大小和形態來編碼復波前的頻譜的振幅和相位。上述步驟四采用空間光調制器進行全息圖的記錄存儲與再現。本專利技術的有益效果：由于計算全息術將全息原理與計算機技術進行了極佳的結合，相比傳統的光學全息，計算全息術可以不依靠真實存在的物體，只需要得到物波的具體數學描述，就可以利用計算機和輸出設備得到計算全息圖，在制作與合成3D全息動物模型時，可以更加便捷，通過AutoCAD、SolidWorks等一些三維建模軟件創建和記錄一個較為合適的3D動物模型，對于不同動物樣式與具體器官的選擇擁有很高的自由度。并且如今空間光調制器相關技術逐漸發展成熟，可有效實現全息圖的存儲再現，順利完成相應的全息影像制作，實現實時動態彩色三維顯示效果。具體實施方式為了加深對本專利技術的理解，下面將結合實施例對本專利技術做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本專利技術，并不對本專利技術的保護范圍構成限定。實施例：一種3D全息動物模型投影方法，具體包括：對動物信息采集、對動物信息的處理、根據編碼方法將全息平面上的光場分布用計算全息圖透過率表示和全息圖的記錄存儲與再現。對物光信息的采集：對于實際存在著的動物物體，可以直接利用掃描儀或數字攝像機進行數據采集，而對于實際并不存在的物體，可將物體的函數形式直接鍵盤輸入計算機。對物光信息的處理：①抽樣，它包含了對圖像的抽象以及對全息圖的抽樣。數字計算機信息處理是信息的一種形式，只能對離散的數據進行處理。當需要實現新的記錄、傳輸以及處理時，要用離散函數值點集或是它的抽樣值表示這個連續函數。物函數需要離散化，一般取抽樣單元數不超過物的空間帶寬積。當剛好都滿足抽樣定理的時候，物面與譜面的抽樣點數是相同的，并且都等于空間帶寬積，所以可確定輸入圖像和全息平面上的抽樣點數總數是相同的。對f(x，y)抽樣，抽樣后的函數為fs(x，y)，即：輸入圖像面積：(Δx)2，頻帶面積：(Δv)2，即N＝(ΔxΔv)2一般能以圖片格式存儲在計算機里的圖像便已經實現了圖像抽樣的離散，確定好其尺寸和空間寬帶積就可以進行圖像的抽樣間隔和全息圖的抽樣間隔的換算。由于3D動物模型制作出發點為利用電腦進行設計動物模型，所以必須進行抽樣這一步驟。②計算：這一過程要計算物函數在全息平面上的光場分布，是運用物理定律求出全息平面振幅分布。光波從物到達全息圖的光場復振幅函數，是對應了物函數的變化的，并且在不同的全息圖中變化內容也各不相同。計算的時候有多種方法可以選擇，可使用傅里葉變換全息圖、菲涅耳全息圖、像全息等方法進行計算，同時用計算機加以輔助。其中，計算機全息中運用的是標量波衍射理論，它是將光波看作標量波進行處理計算的。同時可以借助計算機的圖形學中光線追蹤發進行計算全息圖的制作。根據編碼方法將全息平面上的光場分布用計算全息圖透過率表示：是把二維的復振幅分布變換成為全息圖的而為透過率分布。用數學公式表示此過程：hi(x，y)＝ci[f(x，y)]其中，hi(x，y)：計算全息圖的全息函數，此函數為實值非負函數，f(x，y)：輸入的空間復值函數，C：編碼的變換符號，i：不同的編碼方法；設物函數是第(m，n)個抽樣點的表示，采用編碼公式：其中，Hmn為高度；(m，n)為采樣點；為采樣點相位；Amn為振幅值；然后通過動物的大小和形態來編碼復波前的頻譜的振幅和相位。全息圖的記錄存儲與再現：結束對動物計算全息圖的編碼后，要尋找適合光學再現的尺寸和方式將計算全息圖進行相應的輸出。我們選用高分辨率的空間光調制器直接來調制編碼結束的圖像。盡可能選擇每一個抽樣單元的大小在微米量級。由于計算全息圖通常使用的是光學方法獲取波前重現，所以在存儲的時候也考慮到這個問題，讓存儲手段與之相適應。雖然使用傳統的計算機繪圖儀比較便利，考慮到動物模樣的全息圖像在投影時需要圖文動物器官皆清晰，就要保證全息圖大小不受出圖設備的限制，此處選擇使本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種3D全息動物模型投影方法，其特征在于，包括以下步驟：/n步驟一：采集物體的光信息，通過掃描動物內部結構，并同時在unity中建立3D動物模型，對于動物體內的幾何形狀，使用制圖軟件來形成圖形并通過相應的操作轉化成unity中的動物模型；/n步驟二：對步驟一采集到的光信息進行處理，通過申請微信API，下載SDK文件，提供應用程序編程接口并在相應的文檔中寫入注冊接口與授權接口，使得微信與unity projec能夠相互調用；用戶通過掃描相應的微信二維碼，登錄微信程序界面，其中含有3D動物模型選擇、體內系統運行模擬、病毒擴散模擬等相應功能；/n步驟三：根據編碼方法，通過計算全息圖透過率表示全息平面上的光場分布；/n步驟四，記錄存儲并再現全息圖。/n

【技術特征摘要】
1.一種3D全息動物模型投影方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟一：采集物體的光信息，通過掃描動物內部結構，并同時在unity中建立3D動物模型，對于動物體內的幾何形狀，使用制圖軟件來形成圖形并通過相應的操作轉化成unity中的動物模型；
步驟二：對步驟一采集到的光信息進行處理，通過申請微信API，下載SDK文件，提供應用程序編程接口并在相應的文檔中寫入注冊接口與授權接口，使得微信與unityprojec能夠相互調用；用戶通過掃描相應的微信二維碼，登錄微信程序界面，其中含有3D動物模型選擇、體內系統運行模擬、病毒擴散模擬等相應功能；
步驟三：根據編碼方法，通過計算全息圖透過率表示全息平面上的光場分布；
步驟四，記錄存儲并再現全息圖。


2.根據權利要求1所述的3D全息動物模型投影方法，其特征在于，所述步驟二中，對圖像的抽象以及對全息圖的抽樣，使用離散函數值點集或是它的抽樣值表示這個連續函數；取抽樣單元數不超過物的空間帶寬積；通過離散函數值點集或離散函數的抽樣值表示連續函數：
對離散函數點集f(x，y)抽樣，抽樣后的函數為fs(x，y)，對函數進行離散化計算，即：
輸入圖像面積：(Δx)2，
頻帶面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚俊宇，
申請(專利權)人：姚俊宇，
類型：發明
國別省市：江蘇;32