專利名稱：采用迭加全息圖使一幅圖片實(shí)現(xiàn)圖像變換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地涉及全息照相的效果，具體地說(shuō)，涉及采用一幅全息圖實(shí)現(xiàn)一幅圖片的圖像變換方法。
一幅全息圖的一種典型應(yīng)用是給人們傳達(dá)三維圖像信息，該圖像可以是一個(gè)物體的、多個(gè)物體的、場(chǎng)景的、人物的或任何可視的圖像。全息圖可以用光學(xué)的或計(jì)算機(jī)效果來(lái)產(chǎn)生，所以一幅圖像不必要由物理實(shí)體來(lái)得到。早期的全息圖用作觀察單一的視覺(jué)效果。
全息圖作為安全手段是有用的。在某些情況下，將一幅小的全息圖粘貼到一件物品上，如信用卡上；另外將一幅全息圖壓印到司機(jī)駕駛執(zhí)照的照片上，或使之成為一個(gè)整體。對(duì)這兩種情況，采用全息圖的目的都是為了保證安全，即采用全息圖是為了使信用卡和司機(jī)的駕駛執(zhí)照不容易被復(fù)制。對(duì)于這些情況，重要的是全息圖不引人注意，使得圖片和卡上的信息不易被發(fā)現(xiàn)。對(duì)于信用卡的情況，全息圖做得很小，位置靠近信用卡的邊緣，這是最理想的，因?yàn)檫@可以使信用卡有更多的地方用于核算和識(shí)別信息，其中全息圖被壓印上或壓進(jìn)司機(jī)的駕駛證里，該全息圖是高度透明的，所以看上去很精致，司機(jī)的駕駛證信息和照片借助于全息圖可以毫不失真的看到，沒(méi)有任何障礙。
全息圖，從它們的娛樂(lè)價(jià)值來(lái)講也是很重要的，因?yàn)槿D仍然是相對(duì)罕見(jiàn)的，它們以滿足人們的好奇心、提供給觀賞者不尋常的視覺(jué)效果，從而給人們帶來(lái)樂(lè)趣。然而，全息圖的缺點(diǎn)是需要許多的時(shí)間、專門(mén)的設(shè)備和經(jīng)費(fèi)去制作。一旦掌握以后，雖然仍需專門(mén)的設(shè)備，全息圖卻可以很容易復(fù)制出。為此，可由工廠制作全息圖，作為現(xiàn)成的珍品來(lái)賣(mài)，以給人們帶來(lái)樂(lè)趣和娛樂(lè)。由于全息圖對(duì)人們具有吸引力，所以最理想的是建立定作全息圖的銷(xiāo)售和其它裝置，以新穎的方式展示全息圖的效果。
最近，已能將多幅全息圖制作成為一幅多路全息圖，并能在觀察一幅多路全息圖時(shí)一次現(xiàn)示一幅圖像，這可使一幅多路全息圖提供在單一物體和裝置上所不能提供的動(dòng)感。例如，可以產(chǎn)生一臺(tái)電視機(jī)的多路全息圖，以致在全息圖中電視機(jī)上的圖像可被作得富有生機(jī)或被改變，就好像多路全息圖相對(duì)于觀賞者的視線左右移動(dòng)。這樣一種有動(dòng)感的三維視覺(jué)效果有很高的娛樂(lè)價(jià)值。而且，多路全息圖能產(chǎn)生有趣的動(dòng)畫(huà)片，當(dāng)然制作方法比簡(jiǎn)單的單幅圖像的全息圖掌握起來(lái)更困難一些，因?yàn)槌藛畏鶊D像的全息圖的掌握和復(fù)制問(wèn)題外，有動(dòng)感的多路全息圖要求十分細(xì)心地制作和捕獲作為單幅全息視圖的不同的序貫圖像，及排列獲得的全息視圖或幀，以使它們更協(xié)調(diào)、更富有生機(jī)。
因此，最理想的是在一臺(tái)設(shè)備上產(chǎn)生三維動(dòng)感效果，而且不需太長(zhǎng)的時(shí)間準(zhǔn)備，譬如在有大量觀眾的娛樂(lè)場(chǎng)所可以普及。
本發(fā)明用一幅全息圖迭加到一幅傳統(tǒng)圖片上，如一幅照片或印刷圖片上。在一個(gè)實(shí)施例中，把單幅全息圖粘貼到一幅照片上。因?yàn)槿D在允許的視角范圍內(nèi)從不同的角度可以看到(事實(shí)上在一定的角度不具有可視性)，如果讓全息圖/圖片的復(fù)合圖傾斜，從全息圖上可看到圖片上的圖像多少有點(diǎn)模糊。
例如，在下面的最佳實(shí)施例中，在照相暗室里將一幅事先做好的全息圖迭合在一個(gè)用戶已拍的肖像照上，將多路全息圖與照片對(duì)齊后，通過(guò)改變圖片和全息圖構(gòu)成的復(fù)合圖的視角，可看到有趣的、引人入勝的或教育的效果，例如可以將用戶的臉變成、或“形成”另外的臉或圖像，一幅用戶肖像照可以變成一個(gè)動(dòng)物的臉、一個(gè)骷髏、一個(gè)可怕的野獸等。當(dāng)全息圖與肖像照對(duì)齊時(shí)，這種形成或變換效果會(huì)更令人吃驚。例如肖像照中用戶臉上的眼睛應(yīng)該與多路全息圖中的眼睛相匹配。在實(shí)施例中，使用一幅多路全息圖是空白的一“幀” (即全透明的)，則在某角度可毫無(wú)障礙的看到照片，另外的幀是逐次的相位改變而形成的，為了能看到形成效果，觀賞者只需左右移動(dòng)照片和全息圖的復(fù)合圖，形成效果即可觀察到，就好像面部圖像被多路全息圖的圖像逐漸遮住了，這就產(chǎn)生了一種照片變換成全息圖和全息圖變成照片的視覺(jué)效果。


圖1A是一幅照片或圖片；圖1B是一幅全息圖；圖1C表示一幅照片粘貼一幅全息圖；圖1D表示一幅照片和全息圖的復(fù)合圖；圖2表示將一幅全息圖粘貼在照片上的裝置；圖3表示采用一幅多路全息圖在圖像變換過(guò)程中的逐次圖像；圖4表示用一幅多路全息圖實(shí)現(xiàn)圖像變換時(shí)，所采用的全息圖像；圖5所示為一幅迭合到照片上的多路全息圖的視角特性。
圖1A-D表示了本發(fā)明的基本應(yīng)用，它采用一幅簡(jiǎn)單的單路全息圖迭合在一幅照片上。在下面的介紹中，可明顯的看出任何類型的圖像均可采用，不只是照片，例如，畫(huà)的一幅畫(huà)，印刷圖片或其他什么圖都可采用，圖可以由光化學(xué)方法、數(shù)字打印機(jī)或其他手段來(lái)產(chǎn)生。
圖1A所示為一幅人物的圖片，例如，可能是一幅照片或印刷肖像。圖1B為一幅已作好的一個(gè)骷髏的全息圖，它包括頭蓋骨和肩部。注意圖1B的全息圖的大小與圖1A的照片中的那個(gè)人物肖像的形狀和大小接近。
圖1C所示為被粘貼到圖1A照片上的圖1B的全息圖。在最佳實(shí)施例中，粘貼采用的方法是在已制作好的全息圖上涂滿粘合劑。圖1D所示為圖1B的全息圖粘貼到圖1A的照片上的復(fù)合圖像。因此，在圖1D中，照片圖1A的圖像和圖1B的全息圖的圖像都是可見(jiàn)的，照片和全息圖的選擇和放置需要經(jīng)過(guò)精心挑選，以便產(chǎn)生一種有趣的、教育的或娛樂(lè)的效果。
一幅全息圖，當(dāng)在不同的視角觀察它時(shí)，它具有一種“漸隱漸現(xiàn)”的特性。當(dāng)在一個(gè)房間里用泛光源如日光燈或白熾燈作光源的典型條件下觀察全息圖時(shí)，情況正是如此。當(dāng)一幅全息圖相對(duì)于觀賞者的視線繞著樞軸從左到右旋轉(zhuǎn)時(shí)，全息圖的強(qiáng)度或稱可視度發(fā)生變化，以致于使照片上全息圖的可視度強(qiáng)弱變化，這意味著通過(guò)從左到右的移動(dòng)全息圖和照片的復(fù)合圖，其效果是該肖像變成了一個(gè)骷髏或反過(guò)來(lái)。換句話說(shuō)實(shí)現(xiàn)了一幅圖像的“變換”(更通俗的稱作“形成”效應(yīng)，或簡(jiǎn)單地稱作形成)，而且，自從采用全息圖以來(lái)，因?yàn)樗故玖巳S空間的“3D”效果，使得圖像變換效果更加令人振驚。
雖然照片僅是一種二維圖像，將類似形狀的全息圖和照片圖像迭合在一起對(duì)齊，產(chǎn)生一幅整體圖像，它讓觀賞者有事實(shí)上三維的感覺(jué)。在某些情況下，照片圖像在全息圖中間可能會(huì)顯得“浮動(dòng)”。全息圖具有隨視角變化其強(qiáng)度增強(qiáng)或減弱的特性，從而使得圖像變換可由拿著照片和全息圖的復(fù)合圖的觀賞者控制，這意味著形成角度和形成速度可由觀賞者來(lái)控制。
圖1A-D所示的效果可用與一幅“反射”型全息圖與一幅標(biāo)準(zhǔn)照片迭合在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。最佳實(shí)施例中采用的是由Plaroid公司制造的感光型反射全息圖。實(shí)際上，最佳實(shí)施例中采用的一種更復(fù)雜的多路全息圖會(huì)在后面介紹。很明顯，很多類型的圖像變換可由圖1D所示的圖提供。任何照片圖像和全息圖可以結(jié)合產(chǎn)生有趣的、教育的或引人入勝的可視效果。
例如，一幅在夏天拍攝的一所房子的照片，采用全息圖卻可將它顯示為在不同季節(jié)如秋天或冬天的、相同結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的房子。利用下面介紹的多路全息圖，用不同的全息圖迭合在一所房子的照片上可顯示出每一季節(jié)—秋天、冬天和夏天。也可以顯示出其他圖像效果。
圖2所示是一幅將全息圖粘貼到照片上的裝置，本發(fā)明的目的是提供一個(gè)銷(xiāo)售點(diǎn)所需的系統(tǒng)，在那里可將定作的圖像變換提供給大量的參與者、或稱作用戶。這有點(diǎn)類似于“照相暗室”的概念，在那兒用戶可以用暗室拍他們自己的照片，從而以獨(dú)特的方式給用戶帶來(lái)一個(gè)愉快的時(shí)刻。全息圖的不足之處是需要的時(shí)間長(zhǎng)、大量的錢(qián)添置設(shè)備、掌握技術(shù)和進(jìn)行再生產(chǎn)，例如一幅典型的全息圖可能需要數(shù)月的準(zhǔn)備和掌握技術(shù)，花費(fèi)$10000，但是一旦掌握了方法，復(fù)制全息圖就變得很容易，當(dāng)然復(fù)制仍需專門(mén)設(shè)備。
本發(fā)明用一幅事先制作好的全息圖迭合到一幅標(biāo)準(zhǔn)的二維照片上，在上述圖1A-D的例子中，事先準(zhǔn)備好的全息圖是一個(gè)一般性的頭部和肩部的輪廓，如圖1B所示，圖像的定作部分是一幅特定用戶的照片如圖1A，因?yàn)檫@種骷髏結(jié)構(gòu)適合于許多不同的肖像，所以采用該骷髏與任何特定用戶的照片在一起不會(huì)損害視覺(jué)效果?？墒?，一個(gè)下面將重點(diǎn)詳細(xì)介紹的問(wèn)題是必須將骷髏與照片適當(dāng)?shù)膶?duì)齊。
為了使照片與全息圖能適當(dāng)?shù)膶?duì)齊，帶有粘附層的全息圖卷102和可移動(dòng)的背襯朝著分離片104移動(dòng)，分離片104將可移動(dòng)的背襯106從全息圖108的卷上分離開(kāi)，一幅矩形全息圖對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口110。
其次，把在銷(xiāo)售點(diǎn)拍的照片正面朝下放進(jìn)槽112，圖2表示一幅照片114已被正面朝下放到了全息圖10上，在全息圖110背面的粘合劑將其可靠地粘貼到照片上，然后，隨著這幅全息圖108向右朝著滾筒116移動(dòng)，照片114也跟著一起向前移動(dòng)，滾筒116的作用是壓緊、使照片更可靠地粘貼到全息圖上，最后用切刀118切下這幅由全息圖110和照片114結(jié)合而成的全息圖和照片的復(fù)合圖120。有關(guān)圖2所介紹的步驟可用手動(dòng)完成，亦可自動(dòng)完成，或二者結(jié)合起來(lái)完成。很明顯在制造照片和全息圖的復(fù)合圖，在圖2所示的方法上可能會(huì)出現(xiàn)許多變化。
因此，顧客或用戶可提供他們自己的像片迭合到如一幅骷髏這樣的一幅全息圖上，使他們可看到他們自己的像片變換成一幅骷髏全息圖或相反的結(jié)果。
然而，如前所述，本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是合適地將全息骷髏圖與照片肖像對(duì)齊、使之產(chǎn)生一種使人愉快的圖像變換效果，不管是用手工還是自動(dòng)地將照片粘貼到全息圖上。用戶照片的形狀和大小有一些偏差是不可避免的，重要的是需要控制照片與全息圖的定位，使之適當(dāng)?shù)膶?duì)齊，為了能較容易地將它們對(duì)齊，最理想的是采用一幅比要進(jìn)行變換的照片圖像大的全息圖。
圖3所示為最佳實(shí)施例中、用在多路全息圖中的、進(jìn)行圖像變換的逐次圖像。在圖3中，理想的效果是將一個(gè)用戶的臉變成一個(gè)動(dòng)物的或“野獸”的臉。在視覺(jué)效果上，用戶看到他們自己的圖像200，即用戶的眼睛、嘴巴和頭像部分像動(dòng)物的一幅中間圖像，最后只有眼睛像用戶，而其它全像動(dòng)物的圖像。
實(shí)際上，圖3表示的是三幅不同的全息圖和一幅照片，照片上是用戶的臉200，三幅不同的全息圖分別是一幅空白全息圖(當(dāng)然是不可見(jiàn)的，在圖3中未表示出來(lái))、一幅局部像動(dòng)物的頭的全息圖、和一幅完全像動(dòng)物的全息圖。從不同的視角，用戶可看到不是空白的、部分的、就是完全像動(dòng)的全息圖，用它們可分別產(chǎn)生如圖2所示的圖像200、202和204。注意這可以使變換的類型如圖中所示的更加靈活。在圖3中，局部像動(dòng)物的頭的圖像202與完全像動(dòng)物的圖像204相比，角較小、嘴部有些張開(kāi)、毛層不厚，因此，變換效果有一個(gè)中間階段，即局部像動(dòng)物的圖像202，使圖像從完全像動(dòng)物的圖像204與原用戶圖像200之間的變換進(jìn)行的很圓滑。還可注意到動(dòng)物頭202和204的大小及大的眼睛和嘴巴保證了使它們充分對(duì)齊不用費(fèi)太大的勁。
圖4所示為用于產(chǎn)生圖3的局部像動(dòng)物的圖像202和完全像動(dòng)物的圖像204的全息圖。在圖4中，模片206和208分別對(duì)應(yīng)圖3的局部動(dòng)物圖202和完全動(dòng)物圖204。在圖4中，模片206在眼睛和嘴巴的地方有“空”，以致于照片中用戶圖像的眼睛和嘴巴在這些空中可以看見(jiàn)。為了產(chǎn)生模片206，要采用“黑模片”技術(shù)，在通常是透明的聚苯稀模上噴上油漆，噴涂區(qū)可露出全息圖，模片的清潔部分在全息圖中表現(xiàn)為空區(qū)，換句話說(shuō)，模片中的那些清潔的部分將是那些不反射用來(lái)產(chǎn)生全息圖的激光的部分，空白區(qū)使觀賞者能看到位于空白區(qū)下方的用戶照片圖像部分，特別是在模片206中的用戶的眼睛和嘴巴是可見(jiàn)的。同樣地，模片208使用戶的眼睛可被看見(jiàn)。關(guān)于產(chǎn)生全息圖的詳細(xì)知識(shí)，可查閱參考書(shū)如Brian Kluepfel，Alan Rhody和FranzRoss所著“全息射影市場(chǎng)”第五版和Graham Saxby所著“實(shí)用全息射影術(shù)”第二版等。
最佳實(shí)施例采用聚化物攝影膠片制作了大量的全息圖，采用的其他類型全息圖如鹵化銀膠片可提供更亮和更寬的視角，但不如聚化物攝影膠片的投影效果好。全息攝影的材料和控制技術(shù)可由PolaroidCorporation和Du Pont，Inc等公司提供，任何合適類型的全息圖均可采用如浮雕的重鉻酸鹽玻璃，鹵化銀玻璃板等反射材料。
圖5所示為迭合到一幅照片上的多路全息圖的可視特性。在圖5中，照片240被放在全息圖242上。全息圖242是一幅多路全息圖，所以在不同的角度由多路全息圖可看到其中的一幅照片。采用上面介紹的圖3和圖4的例子，全息圖242是一幅三路全息圖，第一路是空白，第二路是部分像動(dòng)物的，第三路是完全像動(dòng)物的。例如，在圖中250處所示的范圍內(nèi)，第一路I可被看見(jiàn)；第二路II在圖中所示的252處范圍內(nèi)可被看見(jiàn)，第三路在圖中所示的254處范圍內(nèi)可被看見(jiàn)，一個(gè)典型的視角范圍間隔大約是15度，然而，這個(gè)范圍在不影響本發(fā)明的性能的前提下可以有大的改變。事實(shí)上，不同的視角范圍會(huì)提高效果，如在多路全息圖中，小角度范圍可被用來(lái)提供許多不同的通道、或全息圖，與其他圖像相比，較大的角度更常被用來(lái)保證看到一種理想的全息圖，因此，當(dāng)在256處觀賞者從不同的角度觀察照片240和全息圖242的復(fù)合圖、例如通過(guò)左右旋轉(zhuǎn)照片和全息圖的復(fù)合圖時(shí)，觀賞者將會(huì)看到如圖3所示的圖像變換，從人臉變到動(dòng)物和從動(dòng)物變到人臉。
前面介紹了一個(gè)適合于銷(xiāo)售點(diǎn)創(chuàng)作的、可定作全息圖變換的設(shè)備。很明顯，從上面介紹的專門(mén)的例子可看出可能會(huì)有許多變化，例如，可用計(jì)算機(jī)使用照片與事先做好的全息圖對(duì)齊，二維圖像可以是印刷圖像，也可以是用其它任何手段如壓印、雕刻、油畫(huà)、水彩畫(huà)等制作的圖像，其實(shí)也不必事先作好全息圖，譬如立等可取全息圖在將來(lái)也是可能的。本發(fā)明可用于不同的裝飾物，如珠寶、手表、項(xiàng)鏈、耳環(huán)和鑰匙鏈等，也可能有其它應(yīng)用，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
因此，雖然已經(jīng)就具體的實(shí)施例詳述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍將完全由所附的權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一臺(tái)圖像變換設(shè)備包括一幅圖片；一幅迭合到該圖片上的全息圖，一幅包含了反映圖片的變換圖像變化的全息圖；其特征在于所述全息圖在使圖片變模糊的第一視角范圍是可見(jiàn)的，而在第一視角范圍以外是不可見(jiàn)的，以致圖片的可視度和變換圖像是可以通過(guò)改變視角來(lái)選擇的。
2.權(quán)利要求1的圖像變換設(shè)備，其特征在于圖片是一幅照片。
3.權(quán)利要求1的圖像變換設(shè)備，其特征在于圖片是一幅印刷圖片。
4.權(quán)利要求1的圖像變換設(shè)備，其特征在于圖片是一幅由機(jī)器產(chǎn)生的圖片。
5.權(quán)利要求1的圖像變換設(shè)備，其特征在于圖片是一幅用手畫(huà)的圖片。
6.權(quán)利要求2中的圖像變換設(shè)備，其特征在于還包括粘貼一幅圖片到全息圖上的粘貼劑。
7.權(quán)利要求1中的圖像變換設(shè)備，其特征在于在事先確定的視角范圍外到已確定的視角范圍內(nèi)，隨視角的改變，變換圖像逐漸變得更加清晰。
8.一種產(chǎn)生圖像變換效果的方法，其特征在于該方法包括以下步驟作一幅圖片；設(shè)計(jì)一幅對(duì)應(yīng)于該圖片的變換圖像；作一幅包含變換圖像的透明全息圖，以致于變換圖像在事先確定的視角范圍內(nèi)是可見(jiàn)的，而在事先確定的視角范圍外是不可見(jiàn)的；粘貼全息圖到圖片上，以便通過(guò)改變視角實(shí)現(xiàn)圖像變換效果。
全文摘要
本發(fā)明利用迭合在傳統(tǒng)的圖片上的全息圖。全息圖在某些角度范圍比起在其它角度范圍更可見(jiàn),這使得全息圖、圖片或二者的復(fù)合圖像在不同的角度可被看見(jiàn),從而有不同的視覺(jué)效果。這種形成或變換效果,只要保證全息圖與肖像照對(duì)齊,就很容易實(shí)現(xiàn)。例如,在肖像照中用戶臉上的眼睛必須與多路全息圖上的眼睛相配合。多路全息圖中有一幀是空白(即全透明的),其他幀在相位上是逐次變化的,觀賞者只要左右或上下移動(dòng)照片和全息圖的復(fù)合圖,則可觀察到形成效果。
文檔編號(hào)G03H1/00GK1177756SQ9711863
公開(kāi)日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1997年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月16日
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