简析3D激光全息技术的发展和应用

激光全息三维图像的研究已经进行了40多年，在工业、经济、生活等方面已具有多种应用。传统的全息摄影技术本质上是一种模拟的非实时性的繁琐的纯光学技术，近年来兴起的数字信息处理技术及其有关器件设备(计算机、数码摄像机、CCD器件、新型液晶显示屏、空间光调制器、因特网等)和自动化控制技术不断冲击传统的全息摄影技术，一些全息公司(如美国斑马图像公司等)推出了数字激光全息图，使它有了新发展，本文将对此作一个概略介绍。

全息三维显示包括文物，人像，标本，模型，图象的三维逼真空间显示，在这方面传统全息图(彩虹，反射，模压，银盐，明胶，光刻胶等全息图)已有不少的应用，但由于传统全息图的缺点(面积小，视场小景深不够大，颜色不逼真，拍摄处理过程繁琐。不易进行实时处理，模拟成像的局限性，等等。)妨碍了三维显示全息技术的进一步发展和市场化。\

1999年美国ZEBRA IMAGING公司推出了、真彩色数字化大面积大视场大景深光聚合物反射全息图，推动了三维显示全息图的进一步发展和市场化。ZEBRA全息图将全息技术和计算机技术结合起来，形成新的数字化自动化象素全息图技术，全息图颜色鲜艳逼真不变，水平和垂直动态视场分别可达100度，全息图面积可以任意大，使全息三维显示技术在空间显示，广告宣传，文物，人像，标本，模型，实物图象，抽象图象，工业数据，工业设计等等方面的三维逼真空间显示前进了一大步，显示了全息图应用光辉灿烂的前景。

日常生活和工作中常见的图像多半是一维或二维的，例如照片、画片、荧光屏、液晶显示屏、大屏幕上呈现出来的图像文字或信号等等。本文中所研究的图像是指呈现在空间的三维图像，在普通室内漫射光照射下并不呈现明显图像，但用定向白光照明(多媒体投影机灯泡发出的白光)后可在空间再现出三维图像，可看到不同侧面和不同深度，犹如原物一样。

实际上是由全息图版再现出来的一束光波所形成，虚像由发散的光束形成，实像是由聚焦在图版前方空间的光束形成，这图像光束是原来散射出来的光束逼真再现，给观察者带来了强烈的立体感和真实感。激光全息摄影技术所以能有这样的效果，实际上是应用了现代光信息技术。

近年来，全息记录介质研究的一个突破性进展是已经研制成了商用光聚合物记录介质，其化学处理(显影、定影)可以被紫外线曝光和加热代替，实现了制作全息图的实时化。三维图像数字化采集的另一个突出优点是可以无须事先找出对应的实物来进行拍摄，而应用计算机本身生成一系列的图像输入空间光调制器拍成三维全息图。  

所谓3D Data visualization （三维数字信息可视化)在飞机上,测出地面地形高度数据输入计算机,应用全息摄影技术制成全息图,漫射光照明时无图像,定向白光点光源照明时,出现三维地形图。将所测得的石油勘探的海量数据输入计算机研制成三维全息图，一目了然地表明地下层石油分布。

全息三维图像数字化采集较之传统的全息摄影技术的另一些突出优点是：

1.由于采用像素(条形区域或方形小区域)记录信息，像素的数目是没有限制的，美国斑马全息公司采用过的全息记录版的基本尺寸是2×2英尺，方形小像素大习小是2×2毫米，这块基本全息记录版上可以有几万个像素，每个像素之上记录了一束图像信息，许多块基本大小记录版可以拼接成为更大他全息图版，没有限制。

2.采用了空间光调制器进行拍摄以及自动化控制和实时处理，免除了烦琐复杂处理步骤，以及使用昂贵的大功率激光器等。

3.由数码相机拍摄而输入计算机的一系列图像是数字化图像，这些三维数据便可以从因特网上传输，由于三维全息图象的数据可以达到海量，需要进一步研究有关的图像压缩、传输和宽带光纤传输网等等技术。