专利名称：光影衍射全息影像系统及其成像方法
技术领域：
本发明属于空间虚拟成像技术领域，尤其是涉及一种光影衍射全息影像系统及其 成像方法。
背景技术：
随着国际范围内图像采集及处理技术地不断发展，各行各业中例如医学、光电学 等技术领域，对图像成像方式和效果等要求也越来越严格。具体而言从计算机图形的处理 速度到网络通信的影像数据传输容量，以及光影的大尺寸和精密度等要求都越来越高。与 此同时，图形处理技术也由传统的2维图像处理不断发展到3维甚至4维图像的处理阶段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种设计合 理、接线方便、使用操作简便且智能化程度高的光影衍射全息影像系统。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种光影衍射全息影像系统，其 特征在于包括四维空间立体成像装置、与四维空间立体成像装置配合使用的投影机以及 对投影机所投射光影进行处理和控制的主控机，所述主控机与投影机相接；所述四维空间 立体成像装置包括对投影机镜头所投射光影进行成像的平面成像装置和根据平面镜成像 原理对平面成像装置上所成的平面视频图像进行立体动态成像的四维成像装置，所述四维 成像装置为在其内侧中部进行立体动态成像且由4块等腰直角三角形平面光反射介质拼 装而成的倒四棱锥状成像装置，平面成像装置布设在所述四维成像装置正下方且平面成像 装置与所述四维成像装置的中心线相垂直，所述平面光反射介质与平面成像装置间的夹角 为45°且平面光反射介质底部的顶角为90° ；所述投影机位于平面成像装置下方且其镜头 与平面成像装置底部相对，投影机的镜头位于所述四维成像装置的正下方。所述平面成像介质的形状为方形且其位于所述四维成像装置正下方。所述平面光反射介质为高透析玻璃。所述平面成像装置由成像玻璃和平贴在所述成像玻璃背侧的成像膜组成。所述四维成像装置通过由多根支撑柱连接组成的立方体支撑框架进行支撑固定。本发明还公开了一种操作步骤简单、成像速度快、成像效果好且实用价值高的光 影衍射全息影像成像方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、制作图像通过主控机调用视频图像制作工具进行产品及人物建模、贴材 质、打光和局部细化处理；步骤二、背景设置通过主控机将需成型视频图像的背景设置为黑色；步骤三、制作视频文件通过主控机调用视频图像制作工具对步骤一中所制作图 像进行旋转和变化动画处理，制成相应视频文件；步骤四、特效处理通过主控机调用视频特效处理工具对步骤三中制作的视频文 件进行特效处理，获得相应视频动画文件；
步骤五、后续处理通过主控机调用视频与音频的编辑及剪接工具对步骤四中所 述视频动画文件进行配音以及影像时间和节奏的剪辑及合成处理；步骤六、视频动画复制及对称排列通过主控机调用视频与音频的编辑及剪接工 具，将步骤五中所述视频动画文件中的视频动画复制4份且将所复制的4份视频动画以所 述视频动画文件显示画面的中心点为对称点进行对称排列，最终生成由4份对称视频动画 组成的对称性视频动画文件；步骤七、视频图像投射以所述四维成像装置中心线与平面成像装置的交点为中 心点，将步骤六中最终生成的对称性视频动画文件通过投影机投射在平面成像装置上，且 保证所述对称性视频动画文件中4份对称视频动画所成平面视频图像的位置分别与4块平 面光反射介质的位置相对应；步骤八、衍射成像衍射成像利用所述4块平面光反射介质分别对4份对称视频 动画所成的平面视频图像进行反射，并相应在所述四维成像装置的中部空气中形成立体动 态成像，最终从不同角度均可看到在所述四维成像装置中部所形成的空间立体四维视频图像。上述步骤一和步骤三中所述的视频图像制作工具为3DMAX和MAYA。上述步骤四中所述的视频特效处理工具为After Effects。上述步骤五和步骤六中所述的视频与音频的编辑及剪接工具为I^remiere。本发明与现有技术相比具有以下优点1、设计合理、接线方便且成本低。2、使用操作简便、成像速度快且成像效果好。3、智能化程度高、成像效果控制调整方便且使用效果好、实用价值高，通过四维空 间立体成像装置并结合投影机和PC机及主控机即可简单方便实现视频动画的四维立体动 态成像过程，并且成像效果清晰、连贯，不会出现失真现象。综上所述，本发明设计合理、接线方便、使用操作简便、成像速度快、智能化程度高 且实现方便、成像效果控制调整方便、实用价值高，能简单方便解决物体的四维动态成像问 题。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明四维空间立体成像装置的使用状态参考图。图2为本发明四维成像装置的仰视图。图3为本发明四维成像装置中平面光反射介质的结构示意图。图4为本发明平面成像装置所成视频图像的结构示意图。图5为本发明光影衍射全息影像系统的使用状态参考图。图6为本发明进行光影衍射全息影像成像的方法流程图。附图标记说明1-四维空间立体成像装置；1-1-高透析玻璃；1-2-平面成像装置；1-3-支撑柱；2-投影机；3-主控机；4-对称视频动画；5-成像区域； 6-空间立体四维视频
图像。
具体实施例方式如图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明所述的光影衍射全息影像系统，包括四 维空间立体成像装置1、与四维空间立体成像装置1配合使用的投影机2以及对投影机2所 投射光影进行处理和控制的主控机3，所述主控机3与投影机2相接。所述四维空间立体成 像装置1包括对投影机2镜头所投射光影进行成像的平面成像装置1-2和根据平面镜成像 原理对平面成像装置1-2上所成的平面视频图像进行立体动态成像的四维成像装置，所述 四维成像装置为在其内侧中部进行立体动态成像且由4块等腰直角三角形平面光反射介 质拼装而成的倒四棱锥状成像装置，平面成像装置1-2布设在所述四维成像装置正下方且 平面成像装置1-2与所述四维成像装置的中心线相垂直，所述平面光反射介质与平面成像 装置1-2间的夹角为45°且平面光反射介质底部的顶角为90°。所述投影机2位于平面 成像装置1-2下方且其镜头与平面成像装置1-2底部相对，投影机2的镜头位于所述四维 成像装置的正下方。本实施例中，所述平面成像介质1-2的形状为方形且其位于所述四维成像装置正 下方。所述平面光反射介质为高透析玻璃1-1。所述平面成像装置1-2由成像玻璃和平贴 在所述成像玻璃背侧的成像膜组成。所述四维成像装置通过由多根支撑柱1-3连接组成的 立方体支撑框架进行支撑固定。所述高透析玻璃1-1中部为其正方形的成像区域5。如图6所示，本发明所述的光影衍射全息影像成像方法，包括以下步骤步骤一、制作图像通过主控机3调用视频图像制作工具进行产品及人物建模、贴 材质、打光和局部细化处理。本实施例中，所述视频图像制作工具为3DMAX和MAYA。步骤二、背景设置通过主控机3将需成型视频图像的背景设置为黑色。步骤三、制作视频文件通过主控机3调用视频图像制作工具对步骤一中所制作 图像进行旋转和变化动画处理，制成相应视频文件。本实施例中，所述视频图像制作工具为3DMAX和MAYA。步骤四、特效处理通过主控机3调用视频特效处理工具对步骤三中制作的视频 文件进行特效处理，获得相应视频动画文件。本实施例中，所述视频特效处理工具为After Effects。步骤五、后续处理通过主控机3调用视频与音频的编辑及剪接工具对步骤四中 所述视频动画文件进行配音以及影像时间和节奏的剪辑及合成处理。本实施例中，所述视频与音频的编辑及剪接工具为I^emiere。步骤六、视频动画复制及对称排列通过主控机3调用视频与音频的编辑及剪接 工具，将步骤五中所述视频动画文件中的视频动画复制4份且将所复制的4份视频动画以 所述视频动画文件显示画面的中心点为对称点进行对称排列，最终生成由4份对称视频动 画4组成的对称性视频动画文件。本实施例中，所述视频与音频的编辑及剪接工具为I^remiere。步骤七、视频图像投射以所述四维成像装置中心线与平面成像装置1-2的交点 为中心点，将步骤六中最终生成的对称性视频动画文件通过投影机2投射在平面成像装置1-2上，且保证所述对称性视频动画文件中4份对称视频动画4所成平面视频图像的位置分 别与4块平面光反射介质的位置相对应。步骤八、衍射成像衍射成像利用所述4块平面光反射介质分别对4份对称视频 动画4所成的平面视频图像进行反射，并相应在所述四维成像装置的中部空气中形成立体 动态成像，最终从不同角度均可看到在所述四维成像装置中部所形成的空间立体四维视频 图像。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种光影衍射全息影像系统，其特征在于包括四维空间立体成像装置(1)、与四维 空间立体成像装置(1)配合使用的投影机O)以及对投影机( 所投射光影进行处理和控 制的主控机(3)，所述主控机⑶与投影机(2)相接；所述四维空间立体成像装置⑴包括 对投影机( 镜头所投射光影进行成像的平面成像装置(1- 和根据平面镜成像原理对平 面成像装置(1- 上所成的平面视频图像进行立体动态成像的四维成像装置，所述四维成 像装置为在其内侧中部进行立体动态成像且由4块等腰直角三角形平面光反射介质拼装 而成的倒四棱锥状成像装置，平面成像装置(1- 布设在所述四维成像装置正下方且平面 成像装置(1- 与所述四维成像装置的中心线相垂直，所述平面光反射介质与平面成像装 置(1-2)间的夹角为45°且平面光反射介质底部的顶角为90° ；所述投影机(2)位于平面 成像装置(1-2)下方且其镜头与平面成像装置(1- 底部相对，投影机O)的镜头位于所 述四维成像装置的正下方。
2.按照权利要求1所述的光影衍射全息影像系统，其特征在于所述平面成像介质 (1-2)的形状为方形且其位于所述四维成像装置正下方。
3.按照权利要求1或2所述的光影衍射全息影像系统，其特征在于所述平面光反射 介质为高透析玻璃(1-1)。
4.按照权利要求1或2所述的光影衍射全息影像系统，其特征在于所述平面成像装 置(1-2)由成像玻璃和平贴在所述成像玻璃背侧的成像膜组成。
5.按照权利要求1或2所述的光影衍射全息影像系统，其特征在于所述四维成像装 置通过由多根支撑柱(1- 连接组成的立方体支撑框架进行支撑固定。
6.一种利用权利要求1所述的光影衍射全息影像系统进行光影衍射全息影像成像的 方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、制作图像通过主控机C3)调用视频图像制作工具进行产品及人物建模、贴材 质、打光和局部细化处理；步骤二、背景设置通过主控机C3)将需成型视频图像的背景设置为黑色； 步骤三、制作视频文件通过主控机(3)调用视频图像制作工具对步骤一中所制作图 像进行旋转和变化动画处理，制成相应视频文件；步骤四、特效处理通过主控机C3)调用视频特效处理工具对步骤三中制作的视频文 件进行特效处理，获得相应视频动画文件；步骤五、后续处理通过主控机C3)调用视频与音频的编辑及剪接工具对步骤四中所 述视频动画文件进行配音以及影像时间和节奏的剪辑及合成处理；步骤六、视频动画复制及对称排列通过主控机C3)调用视频与音频的编辑及剪接工 具，将步骤五中所述视频动画文件中的视频动画复制4份且将所复制的4份视频动画以所 述视频动画文件显示画面的中心点为对称点进行对称排列，最终生成由4份对称视频动画 (4)组成的对称性视频动画文件；步骤七、视频图像投射以所述四维成像装置中心线与平面成像装置(1- 的交点为 中心点，将步骤六中最终生成的对称性视频动画文件通过投影机( 投射在平面成像装置 (1-2)上，且保证所述对称性视频动画文件中4份对称视频动画(4)所成平面视频图像的位 置分别与4块平面光反射介质的位置相对应；步骤八、衍射成像利用所述4块平面光反射介质分别对4份对称视频动画(4)所成的平面视频图像进行反射，并相应在所述四维成像装置的中部空气中形成立体动态成像，最 终从不同角度均可看到在所述四维成像装置中部所形成的空间立体四维视频图像。
7.按照权利要求6所述的光影衍射全息影像成像方法，其特征在于步骤一和步骤三 中所述的视频图像制作工具为3DMAX和MAYA。
8.按照权利要求6或7所述的光影衍射全息影像成像方法，其特征在于步骤四中所 述的视频特效处理工具为After Effects。
9.按照权利要求6或7所述的光影衍射全息影像成像方法，其特征在于步骤五和步 骤六中所述的视频与音频的编辑及剪接工具为I^remiere。
全文摘要
本发明公开了一种光影衍射全息影像系统及其成像方法，其系统包括四维空间立体成像装置、投影机和与投影机相接的主控机；四维空间立体成像装置包括对投影机镜头投射光影进行成像的平面成像装置和根据平面镜成像原理对平面成像装置上所成的平面视频图像进行立体动态成像的四维成像装置，四维成像装置为由4块等腰直角三角形平面光反射介质拼装而成的倒四棱锥状成像装置；其成像方法包括步骤制作图像、背景设置、制作视频文件、特效处理、后续处理、视频动画复制及对称排列、视频图像投射和衍射成像。本发明设计合理、操作简便、成像速度快、智能化程度高且实现方便、成像效果控制调整方便、实用价值高，能简单方便解决物体的四维动态成像问题。
文档编号G02B27/22GK102043250SQ20091021842
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者刘国锋 申请人:陕西金合泰克信息科技发展有限公司