專利名稱：一種用于生成全息干涉條紋的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息成像領(lǐng)域，并且尤其涉及一種用于生成全息干涉條紋的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體的真實(shí)三維圖像的技術(shù)，具體可分為以下兩個(gè)過(guò)程(I)全息圖生成過(guò)程利用干涉原理記錄物體光波信息，利用一部分激光照射被攝物體，以形成漫射式的物光束，另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，以與所述物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò) 顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。(2)成像再現(xiàn)過(guò)程全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個(gè)像，即原始像(又稱初始像)和共軛像。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺(jué)效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過(guò)多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。簡(jiǎn)而言之，該過(guò)程利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息。全息圖是由不同密度、不同角度的全息干涉條紋組成的，全息干涉條紋的密度決定色彩，全息干涉條紋的角度決定觀測(cè)方向。基于此原理，目前已開發(fā)出數(shù)字干涉條紋全息拍攝系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)數(shù)字圖像生成全息干涉條紋，而不再如傳統(tǒng)的光學(xué)平臺(tái)或點(diǎn)陣平臺(tái)那樣依賴于激光產(chǎn)生全息干涉條紋。上述數(shù)字干涉條紋全息拍攝系統(tǒng)可將一數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化為BMP灰度位圖和BMP彩色位圖(該BMP指代一種圖像格式，該圖像格式為本領(lǐng)域所公知)，之后利用該BMP灰度位圖和BMP彩色位圖生成全息干涉條紋，將該全息干涉條紋縮小并記錄在涂布光致抗蝕劑的玻璃板上，最終得到所述數(shù)字圖像的全息圖。然而，該全息圖難以具有很強(qiáng)的立體效果。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有的數(shù)字干涉條紋全息拍攝系統(tǒng)制作的全息圖難以具有很強(qiáng)的清晰立體浮雕效果的缺陷，本發(fā)明特提供一種可使得全息圖具有很強(qiáng)的立體效果的用于生成全息干涉條紋的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種用于生成全息干涉條紋的方法，該方法包括針對(duì)一數(shù)字圖像，生成該數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖；通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素一一對(duì)應(yīng)；以及利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種用于生成全息干涉條紋的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位圖生成模塊，用于生成一數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖；灰度遮罩圖生成模塊，用于將通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素一一對(duì)應(yīng)；以及全息干涉條紋生成模塊，用于利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。本發(fā)明可自定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一具有一定灰度層次的灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖可控制一數(shù)字圖像的全息干涉條紋中位于所述干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋的角度變化，使得所述干涉條紋角度范圍內(nèi)的干涉條紋的角度變化更為精細(xì)、微妙可變，從而使得所述數(shù)字圖像的全息圖具有很強(qiáng)的立體浮雕紋理的效果。用戶可自行定義所述干涉條紋角度范圍，以使得制作出的全息圖可達(dá)到用戶所欲達(dá)到的立體浮雕效果。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。


附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖I為本發(fā)明提供的用于生成全息干涉條紋的方法的流程圖；圖2為采用灰度遮罩圖與不采用灰度遮罩圖的全息對(duì)比示意圖；圖3為采用灰度遮罩圖與不采用灰度遮罩圖所生成的全息干涉條紋對(duì)比示意圖；以及圖4為本發(fā)明提供的用于生成全息干涉條紋的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。圖I為本發(fā)明提供的用于生成全息干涉條紋的方法的流程圖。如圖I所示，本發(fā)明提供了一種用于生成全息干涉條紋的方法，該方法包括針對(duì)一數(shù)字圖像，生成該數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖；通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素一一對(duì)應(yīng)；以及利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，針對(duì)一數(shù)字圖像生成該數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖是很容易的，可通過(guò)專業(yè)的軟件實(shí)現(xiàn)。BMP彩色位圖定義了全息干涉條紋的密度，BMP灰度位圖定義了全息干涉條紋的角度。全息干涉條紋的密度與角度為該全息干涉條紋的兩大特性，通過(guò)數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖，便可定義出該數(shù)字圖像的全息干涉條紋的密度和角度，從而可得到該數(shù)字圖像的全息干涉條紋。以下對(duì)BMP彩色位圖的顏色與全息干涉條紋的密度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及BMP灰度位圖的灰度與全息干涉條紋的角度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。
具體而言，紅-橙-黃-綠-青-藍(lán)-紫7色光譜色彩依次均勻?qū)?yīng)從700線/mm-1400線/mm密度不同的全息干涉條紋，如紅色R255G0B0對(duì)應(yīng)密度為700線/mm的全息干涉條紋；橙色R255 G127 BO對(duì)應(yīng)密度為814線/mm的全息干涉條紋；黃色R255 G255 BO對(duì)應(yīng)密度為928線/mm的全息干涉條紋；綠色R255 GO BO對(duì)應(yīng)密度為1042線/mm的全息干涉條紋；青色R255 G255B0對(duì)應(yīng)密度為1156線/mm的全息干涉條紋；依次類推。其他不同顏色以此基本規(guī)律對(duì)應(yīng)不同密度的全息干涉條紋。BMP彩色位圖中每一像素的顏色均與該像素的全息干涉條紋的密度之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。BMP灰度位圖具有256個(gè)灰度，該256個(gè)灰度均勻覆蓋了從O度到180度的干涉條紋角度范圍。BMP灰度位圖的一個(gè)灰度變化對(duì)應(yīng)于全息干涉條紋O. 703度的角度變化，例如，BMP灰度位圖中一像素的灰度為0，則該像素所對(duì)應(yīng)的全息干涉條紋的角度為O度；BMP灰度位圖中一像素的灰度為1，則該像素所對(duì)應(yīng)的全息干涉條紋的角度為O. 703度；BMP灰度位圖中一像素的灰度為2，則該像素所對(duì)應(yīng)的全息干涉條紋的角度為O. 1406度，以此類 推。BMP灰度位圖中每一像素的灰度均與該像素的全息干涉條紋的角度之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。所述灰度遮罩圖具有256個(gè)灰度，且對(duì)應(yīng)于一干涉條紋角度范圍，因此，該灰度遮罩圖定義了所述干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在該灰度遮罩圖中，其中，在所述灰度遮罩圖中，白色代表最高的凸起，黑色代表平面，介于白色與黑色之間的中間灰度代表介于所述最高的凸起與平面之間的不同高度的凸起，不同的灰度變化代表不同的干涉條紋角度變化，也代表了不同的視覺(jué)高度變化。例如，該灰度遮罩圖可定義以下對(duì)應(yīng)關(guān)系干涉條紋角度范圍0-2度對(duì)應(yīng)于256個(gè)灰度，即將一大角度范圍0_2度劃分為256個(gè)小角度，O度為平面，2度對(duì)應(yīng)的視覺(jué)高度估計(jì)值為O. 6mm ；干涉條紋角度范圍0-4度對(duì)應(yīng)于256個(gè)灰度，即將一大角度范圍0_4度劃分為256個(gè)小角度，O度為平面，4度對(duì)應(yīng)的視覺(jué)高度估計(jì)值為I. 2mm ；干涉條紋角度范圍0-8度對(duì)應(yīng)于256個(gè)灰度，即將一大角度范圍0_8度劃分為256個(gè)小角度，O度為平面，8度對(duì)應(yīng)的視覺(jué)高度估計(jì)值為I. 8mm ；干涉條紋角度范圍0-10度對(duì)應(yīng)于256個(gè)灰度，即將一大角度范圍0_10度劃分為256個(gè)小角度，O度為平面，10度對(duì)應(yīng)的視覺(jué)高度估計(jì)值為2. 4mm ；干涉條紋角度范圍0-12度對(duì)應(yīng)于256個(gè)灰度，即將一大角度范圍0_12度劃分為256個(gè)小角度，O度為平面，12度對(duì)應(yīng)的視覺(jué)高度估計(jì)值為3. Omm ；......以此類推。所述干涉條紋角度范圍可根據(jù)所述數(shù)字圖像以及所欲達(dá)到的立體效果而定。例如，所述干涉條紋角度范圍可選0-3度，亦可選0-90度，相較于0-180度，兩者均可使得此干涉條紋角度范圍內(nèi)的干涉條紋角度變化更為精細(xì)，相較于0-3度，選用0-90度時(shí)分割后得到的角度變化更大一些。通過(guò)改變干涉條紋角度范圍，可達(dá)到不同的視覺(jué)高度效果，對(duì)于低的立體浮雕感而言，干涉條紋角度變化小，對(duì)于高的立體浮雕感而言，干涉條紋角度變化大。任一干涉條紋角度范圍均可實(shí)現(xiàn)256個(gè)不透角度分級(jí)，這樣可實(shí)現(xiàn)精細(xì)干涉條紋角度變化的浮雕、立體等效果。簡(jiǎn)而言之，所述灰度遮罩圖可改變現(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)BMP灰度位圖和BMP彩色位圖生成的全息干涉條紋中處于所定義干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋的角度，使該干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋的角度變化更為精細(xì)，從而達(dá)到所欲達(dá)到的立體效果。然而，并非所有的數(shù)字圖像均是干涉條紋角度變化越精細(xì)越好，需考慮到該數(shù)字圖像的整體全息效果，干涉條紋角度范圍的選擇需根據(jù)具體的數(shù)字圖像以及所欲達(dá)到的立體效果而定，可選擇0-180度中的任一角度區(qū)間。一般而言，所述干涉條紋角度范圍可為0-12度中的一角度區(qū)間。圖2為采用灰度遮罩圖與不采用灰度遮罩圖的全息對(duì)比示意圖，圖3為采用灰度遮罩圖與不采用灰度遮罩圖所生成的全息干涉條紋對(duì)比示意圖。如圖2所示，該圖示出了利用一 BMP彩色位圖與一 BMP灰度位圖生成全息干涉條紋，之后根據(jù)該全息干涉條紋得到全息效果圖。未加灰度遮罩圖所生成的全息干涉條紋是平行的，而在加灰度遮罩圖所生成的全息干涉條紋中，于灰度遮罩圖所定義的干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋呈圓周向角度變化(具體可參見(jiàn)圖3)，該變化使得根據(jù)該干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋變化較為精細(xì)，可使得最終得到的全息效果圖具有很強(qiáng)的立體感。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種用于生成全息干涉條紋的系統(tǒng)，圖4為本發(fā)明提供 的用于生成全息干涉條紋的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該系統(tǒng)包括位圖生成模塊100，用于生成一數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖；灰度遮罩圖生成模塊200，用于將通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素一一對(duì)應(yīng)；以及全息干涉條紋生成模塊300，用于利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。其中，在所述灰度遮罩圖中，白色代表最高的凸起，黑色代表平面，介于白色與黑色之間的中間灰度代表介于所述最高的凸起與平面之間的不同高度的凸起，不同的灰度變化代表不同的干涉條紋角度變化，也代表了不同的視覺(jué)高度變化。所述干涉條紋角度范圍需根據(jù)所欲達(dá)到的立體效果而定。一般而言，所述干涉條紋角度范圍可為0-12度中的一角度區(qū)間。有關(guān)該灰度遮罩圖的描述可參閱以上有關(guān)用于生成全息干涉條紋的方法的內(nèi)容，于此不再贅述。所述用于生成全息干涉條紋的系統(tǒng)可嵌入現(xiàn)有的數(shù)字干涉條紋全息拍攝系統(tǒng)中，該數(shù)字干涉條紋全息拍攝系統(tǒng)可利用LOCOS空間光調(diào)制器顯示并監(jiān)視由所述全息干涉條紋生成模塊300所生成的全息干涉條紋；之后，光路系統(tǒng)可將將所述LOCOS空間光調(diào)制器所顯示的全息干涉條紋縮小并記錄在置于機(jī)械系統(tǒng)上的涂布了光致抗蝕劑的玻璃板上；之后，機(jī)械系統(tǒng)移動(dòng)所述玻璃板，所述光路系統(tǒng)再次將另一全息干涉條紋縮小并記錄在涂布了光致抗蝕劑的玻璃板上，重復(fù)該操作，從而將多個(gè)全息干涉條紋拼合在所述涂布了光致抗蝕劑的玻璃板上，得到整個(gè)數(shù)字圖像的全息圖。通過(guò)顯影便可顯現(xiàn)出涂布了光致抗蝕劑的玻璃板上的全息圖?？偠灾?，通過(guò)使用本發(fā)明的用于生成全息干涉條紋的方法及系統(tǒng)，用戶可定義一灰度遮罩圖，限定一干涉條紋角度范圍，改變一數(shù)字圖像的全息干涉條紋位于該干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋的角度變化，使得該干涉條紋角度范圍內(nèi)的全息干涉條紋的角度變化得更為精細(xì)，從而達(dá)到立體浮雕紋理效果。雖然本發(fā)明已通過(guò)上述實(shí)施例所公開，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以作各種的 變動(dòng)與修改。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于生成全息干涉條紋的方法，該方法包括 針對(duì)一數(shù)字圖像，生成該數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖； 通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素一一對(duì)應(yīng)；以及 利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述灰度遮罩圖中，不同的灰度變化代表不同的干涉條紋角度變化，也代表不同的視覺(jué)高度變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述干涉條紋角度范圍根據(jù)所述數(shù)字圖像以及 所欲達(dá)到的立體效果而定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述干涉條紋角度范圍為0-12度中的一角度區(qū)間。
5.一種用于生成全息干涉條紋的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 位圖生成模塊(100)，用于生成一數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖； 灰度遮罩圖生成模塊(200)，用于將通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素對(duì)應(yīng)；以及 全息干涉條紋生成模塊(300)，用于利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，在所述灰度遮罩圖中，不同的灰度變化代表不同的干涉條紋角度變化，也代表不同的視覺(jué)高度變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述干涉條紋角度范圍根據(jù)所述數(shù)字圖像以及所欲達(dá)到的立體效果而定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述干涉條紋角度范圍為0-12度中的一角度區(qū)間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于生成全息干涉條紋的方法及系統(tǒng)，該方法包括針對(duì)一數(shù)字圖像，生成該數(shù)字圖像的BMP灰度位圖和BMP彩色位圖；通過(guò)定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成一灰度遮罩圖，該灰度遮罩圖的像素與所述BMP灰度位圖和BMP彩色位圖的像素一一對(duì)應(yīng)；以及利用所述BMP灰度位圖、BMP彩色位圖以及灰度遮罩圖，生成所述數(shù)字圖像的全息干涉條紋。本發(fā)明可自定義一干涉條紋角度范圍與256個(gè)灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得該干涉條紋角度范圍內(nèi)的干涉條紋的角度變化更為精細(xì)、微妙可變，從而使得制作出的全息圖具有很強(qiáng)的立體浮雕紋理的效果。
文檔編號(hào)G03H1/04GK102722095SQ201110078759
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者吳濤, 蘇昊, 談學(xué)能 申請(qǐng)人:武漢思臻光信息科技有限公司