用重鉻酸鹽明膠製作數字合成彩色反射全息圖的方法

2023-12-05 06:41:21 1

專利名稱：用重鉻酸鹽明膠製作數字合成彩色反射全息圖的方法
技術領域：
本發明涉及一種以重鉻酸鹽明膠為記錄介質，製作數字合成彩色反射全息圖的方法，屬於全息攝影領域。
背景技術：
現有的彩色反射全息圖主要製作方法有兩種，一是用三原色雷射記錄物體表面真實顏色並用白光再現出來，該方法使用全色全息記錄材料，或用紅敏的銀鹽幹板和重鉻酸鹽明膠(即DCG，下同)幹板做成「夾層」全息。該方法存在的問題是製作成本高、難度大，它需要兩臺以上的雷射器來產生三原色雷射，使光路和操作都很複雜，而且銀鹽全息幹板的衍射效率低，僅30％左右，由其製作的「夾層」全息圖衍射效率也比較低。二是使用重鉻酸鹽明膠製彩色反射全息圖的方法，該方法用氬離子雷射器做記錄光源，在被拍攝物體表面不同部位按效果顏色要求塗染對波長有選擇反射的顏色，使物體表面不同部位對藍綠光有選擇地反射或同時反射，再經過曝光、顯影處理後得到彩色全息圖。該方法存在的問題是對物體顏色的處理很難精確控制，廣告顏料、油畫顏料或油漆對波長的選擇性反射都很複雜，難以精確計算得出所需顏色各項參數。同時，以上兩種方法現在都只限於拍攝實物模型，對模型本身要求較高，模型的體積、穩定性、顏色等都制約著全息圖的拍攝，造成它們題材比較單調，無法拍攝非靜態物體，如人像；無法拍攝大型物體，如汽車；無法拍攝虛擬和動態場景，如計算機動畫圖像。以上兩種方法雖然都能夠制出彩色反射全息圖，然而由於上述缺陷，難以滿足現在彩色立體顯示的需要。

發明內容
本發明的目的在於提供一種製作工藝部分實現自動化控制、材料成本低廉、適用於商品化生產、衍射效率高、色彩豐富、題材不受拍攝條件限制、藝術效果好的用重鉻酸鹽明膠製數字合成彩色反射全息圖的方法。
本發明的基本構思是用不同波長的藍綠光拍攝多個母板，各自記錄同一物體或計算機虛擬場景經過採樣和計算機圖像處理，輸出為不同顏色通道的各組平面圖像，得到多張母板。例如兩張藍敏銀鹽幹板，用波長5145nm的雷射記錄一組輸出通道為紅色的平面圖像，得到第一張母板，用4765nm的雷射記錄一組輸出通道為綠色的平面圖像，得到第二張母板。然後採用拍攝普通反射全息圖的光路，在同一張DCG幹板上用相應波長多次曝光，每次曝光使用各自對應母板，經過顯影處理，白光再現時全息圖上原來紅色通道對應部分反射綠光，呈現紅色，綠色通道部分反射藍光，呈現藍綠色，重疊的部分由於色光相加呈現黃色。對於通過計算機處理採樣得到的照片或數字，根據DCG全息圖再現像顏色偏移情況，適當調整原圖像的顏色、飽和度和顏色輸出通道值，可精確控制最終圖像顏色。
本發明包括以下兩個步驟第一步拍攝數字合成菲涅爾全息圖母板；第二步利用所獲得的母板以DCG做記錄材料拍攝彩色反射全息圖。其中第一步使用了已有的數字合成全息圖拍攝系統，利用其控制自動化、定位精確、圖像質量好的特點，使原本由人工操作時複雜的合成全息母板拍攝過程能夠快速簡單地完成。第二步使用DCG作為感光材料，利用其高衍射效率、低噪聲和在一般情況下全息圖的再現波長比記錄波長增加20％左右等特性，製作高亮度彩色反射全息圖。
本發明所述的數字合成菲涅爾全息圖母板拍攝方法，包括下列工藝步驟1.將拍攝對象置於一個旋轉平臺上，平臺旋轉角度可控，用數字相機或數字攝像機拍攝物體所要求各視角圖像(用普通相機亦可，而後需用掃描儀將彩色照片輸入計算機進行處理。)，或用計算機三維建模軟體或動畫軟體生成一個三維場景或動畫場景。2.如果是數字攝像機拍攝的視頻，或計算機虛擬場景，用適當軟體按要求分解為n個視角對應n幅平面圖像。3.對平面圖像的質量進行調整，以達到最佳效果。4.將每一幅平面圖像用計算機圖像處理程序按照所需通道進行圖像處理，得到各對應通道的各組黑白灰度圖。5.將所得灰度圖用空間光調製器DMD(數字微反射鏡)成像與菲涅爾全息圖拍攝光路，拍攝各顏色通道各自對應母板。
本發明所述的用DCG做記錄材料拍攝白光再現彩色全息圖的方法，包括下列工藝步驟1.按公知方法製備DCG幹板，並對其進行預硬化處理。2.採用普通反射全息圖拍攝光路，在同一塊DCG幹板上用相應波長先後多次曝光，各母板大小和位置固定。如用氬離子雷射器5145nm雷射翻拍對應於紅通道的母板，4579nm雷射翻拍對應於綠通道的母板。3.將DCG幹板用公知的寬帶處理法處理，然後進行防潮密封處理，即製得最終白光再現彩色全息圖。
本發明的突出優點是用一臺雷射器即可記錄全息圖；用自製的DCG幹板做記錄材料，衍射效率高達80％以上；DCG幹板成本低，僅為銀鹽全息幹板的五十分之一以下；同時DCG幹板的顏色效果好，色彩豐富鮮豔，結合其波長偏移性，可以在計算機中對圖像原色和通道值進行嚴格精確控制，以達到最好效果，即可實現原色復現，還可以靈活調整顏色，使全息圖能夠表現更好的藝術感；與數字合成全息系統結合，自動化程度高，適宜大批量商品化生產；拍攝題材不受限制，能夠滿足各個領域立體顯示的需要。
具體實施例方式
下面通過具體實施例來進一步說明本發明。
1.拍攝鮮花將一束放在花瓶中的鮮花置於轉盤上，數位相機放置於轉盤正前方，轉盤從-25度轉到25度，每轉動1度拍攝一幅照片，共50幅。照片輸入計算機，用圖像軟體photoshop進行提高像質的各項圖像處理，其中包括對照片進行剪裁，去掉原來照片上不需要的背景和不良陰影，根據照片的質量改變亮度對比度，去除照片上的雜點，同時還可以改變鮮花的顏色，以到達最好的藝術效果。用photoshop將每一幅照片按通道輸出，可輸出為一組紅通道和一組綠通道，兩組分別對應於紅色部分和綠色部分的灰度圖由DMD投射到光路中。採用拍攝數字合成全息圖的菲涅爾光路，在藍敏銀鹽幹板上，用氬離子雷射器5145nm記錄對應於紅通道的一組圖像，每一狹縫對應一幅圖像，曝光50次。同樣，用氬離子4579nm雷射，記錄對應於綠通道的一組圖像。這樣得到兩張數字合成全息圖菲涅爾母板。
使用通常白光再現反射全息圖光路，首先用氬離子雷射器5145nm雷射再現紅通道對應菲涅爾母板，在已經製備好的DCG幹板上曝光一次，曝光量為180～200mj/cm2，然後取下紅通道母板，在同一位置放置綠通道菲涅爾母板，用氬離子雷射器4579nm雷射再現，在同一塊DCG幹板上再次曝光，曝光量為180～200mj/cm2。
經過公知的DCG幹板寬帶處理法進行顯影處理，並進行防潮密封處理，即得到白光下色彩鮮豔的真彩色反射全息圖。
2.拍攝人像可拍攝人物的頭像、半身像和站像，也可以拍攝類似婚紗照的藝術照片。人物的頭像拍攝可以用拍攝者轉動頭部的簡單方法，站像可以讓人物站在轉盤上拍攝，轉盤最好用電機控制，保持勻速旋轉，並可控制旋轉角度。拍攝方法大致與實例1相同，需要特別注意的是人像很難保持完全靜止，最好採用數碼攝像機快速記錄下人物轉動的一段動畫，然後用輸入計算機，用數碼視頻處理軟體如mainactor按照要求角度分解為100幅平面圖像。其它同實施例1。
3.拍攝計算機動畫場景動畫場景的範圍較為廣泛，本實例拍攝從電視上記錄截取的一段足球運動員踢球的動畫，輸入計算機用視頻軟體mainactor處理，分解為100幅。其它同實施例1。
4.拍攝實物汽車本實例適用於商業展示，如廣告、產品發布、產品說明等。拍攝的汽車放置於水平轉盤上，控制旋轉角度，用數位相機進行多次採樣，至少100次以上，或用數碼攝像機拍攝汽車旋轉的動態視頻，再輸入計算機用視頻軟體mainactor處理分圖，得到符合角度要求的平面圖像。其它同實施例1。
5.拍攝計算機生成汽車模型本實例適用於表現各種設計思想。拍攝由計算機生成的三維立體模型一輛由計算機輔助設計的新型概念車。利用常用的計算機三維建模和構圖軟體3DMAX，處理汽車模型數據，加以適當的光照、材質，然後輸出該立體模型按所需角度投影的平面圖像100幅。其它用實施例1。
權利要求
1.一種用重鉻酸鹽明膠製作數字合成彩色反射全息圖的方法，其特徵在於本方法包括以下步驟(1)拍攝數字合成菲涅爾全息圖母板；(2)利用所獲得的母板以DCG做記錄材料拍攝彩色反射全息圖。
2.根據權利要求1所述的製作彩色反射全息圖的方法，其特徵在於所述的數字合成菲涅爾全息圖母板的拍攝方法包括下列工藝步驟(1)獲取拍攝對象的各視角平面圖像；(2)將每一幅平面圖像按照所需通道進行處理，得到對應通道的各組黑白灰度圖；(3)用所得灰度圖拍攝各顏色通道對應母板。
3.根據權利要求1所述的製作彩色反射全息圖的方法，其特徵在於所述的用DCG做記錄材料拍攝彩色全息圖的方法包括下列工藝步驟(1)按公知方法製備DCG幹板，並對其進行預硬化處理；(2)採用普通反射全息圖拍攝光路，在同一塊DCG幹板上用相應波長先後多次曝光；(3)將DCG幹板用公知的寬帶處理法處理，然後進行防潮密封處理，即製得最終彩色全息圖。
4.根據權利要求2所述的製作彩色反射全息圖的方法，其特徵在於所述的獲取拍攝對象的各視角平面圖像的方法為用數位相機或數字攝像機拍攝或用普通相機拍攝後用掃描儀掃描為數字圖像。
5.根據權利要求2所述的製作彩色反射全息圖的方法，其特徵在於所述的獲取拍攝對象的各視角平面圖像的方法為用計算機三維建模軟體或動畫軟體生成一個三維場景或動畫場景後用軟體按要求分解為各視角對應的平面圖像。
6.根據權利要求2或5所述的製作彩色反射全息圖的方法，其特徵在於獲取拍攝對象的各視角平面圖像後還可以對平面圖像的顏色、飽和度和顏色輸出通道值等進行調整，以達到最佳效果。
全文摘要
本發明公開了一種用重鉻酸鹽明膠製作數字合成彩色反射全息圖的方法，它包括兩個步驟第一步拍攝數字合成菲涅爾全息圖母板；第二步利用所獲得的母板以DCG做記錄材料拍攝彩色反射全息圖。其中第一步使用了已有的數字合成全息圖拍攝系統，利用其控制自動化、定位精確、圖像質量好的特點，使原本由人工操作時複雜的合成全息母板拍攝過程能夠快速簡單地完成。第二步使用DCG作為感光材料，利用其高衍射效率、低噪聲和在一般情況下全息圖的再現波長比記錄波長增加20％左右等特性，製作高亮度彩色反射全息圖。本發明的優點是部分實現了自動化控制、材料成本低廉、適用於商品化生產、衍射效率高、色彩豐富、題材不受拍攝條件限制、藝術效果好。
文檔編號G03H1/00GK1645275SQ20041007550
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月11日 優先權日2004年12月11日
發明者王金城, 劉惠萍, 於佳, 韓文鵑 申請人:中國海洋大學