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全息影像技術簡介
全息影像技術自20世紀60年代激光器問世后得到了迅速的發展。全息影像是虛擬成像技術通俗說法，又稱為全息成像和幻影成像， 其基本成像機理是利用光波干涉法來同時記錄物體光波的振幅與相位，然后再利用衍射原理再現物體的光波信息。由于全息影像再現的光波信息保留了原有物體光波的全部振幅與相位的信息，因而再現出的影像立體感強，與原物體有著與3D電影相同的三維特性。人們觀看全息影像時會得到與觀看原物體時相同的視覺效果，其中包括各種位置視差。由于照射在物體上每一個點的光信息都記錄在了成像后的全息影像中，因而從原則上來講，任取全息影像的其中一部分都能夠再出原來物體的部分圖像，而且如果使用多次曝光的技術，還有可能在同一張影像的底片上記錄到同一物體的多個狀態下不同的圖像，而且能夠分別在互不干擾的情況下顯示出來。此外，使用不同波長的激光照射后形成的全息影像還能相應地放大或縮小[1] 。
全息影像技術（Holographic display），并非指由1956年丹尼斯·加博爾發明的全息攝影（holography）或稱全像攝影。而是一種在三維空間中投射三維立體影像（影像為物理上的“立體”而非單純視覺上的“立體”）的次世代顯示技術。其中，
全息攝影：（holography）由丹尼斯·加博爾發明的攝影方法，這種攝影方式打印出來的照片可以從多個角度觀看，但是有角度局限性。很多防偽標識都是使用全息攝影打印出來的圖像制作的。
全息投影：（front-projected holographic display）寬泛的來說也可以算作是全息影像的一種，但是所謂的全息畫面只是投射在一塊透明的“全息板”上面。因此所謂的全息圖像也不過是一個平面而非立體圖像，是泛使用的全息技術。
全息影像（Holographic display）：尚在研究，多在科幻作品中出現的全息影像技術。制作一種物理上的純三維影像，觀看者可以從不同的角度不受限制的觀察甚至，進入影像內部。
全息影像技術技術原理
由于人類的雙眼是橫向觀察物體的，且觀察角度略有差異，圖像經視并排，兩眼之間有6厘米左右的間隔，神經中樞的融合反射及視覺心理反應便產生了三維立體感。根據這個原理，可以將3D顯示技術分為兩種：一種是利用人眼的視差特性產生立體感；另一種則是在空間顯示真實的3D立體影像，如基于全息影像技術的立體成像。[2]
全息攝影采用激光作為照明光源，并將光源發出的光分為兩束，一束直接射向感光片，另一束經被攝物的反射后再射向感光片。兩束光在感光片上疊加產生干涉，感光底片上各點的感光程度不僅隨強度也隨兩束光的位相關系而不同。所以全息攝影不僅記錄了物體上的反光強度，也記錄了位相信息。[2]
首先通過 CCD 等器件接收參考光和物光的干涉條紋場，由圖像采集卡將其傳入電腦記錄數字全息圖；然后利用菲涅爾衍射原理在電腦中模擬光學衍射過程，實現全息圖的數字再現；最后利用數字圖像基本原理再現的全息圖進行進一步處理，去除數字干擾，得到清晰的全息圖像。[2] 其步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過程：
被攝物體在激光輻照下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，和物光束疊加產生干涉，把物體光波上各點的位相和振幅轉換成在空間上變化的強度，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。記錄著干涉條紋的底片經過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。[2]
其第二步是利用衍射原理再現物體光波信息，這是成象過程：全息圖猶如一個復雜的光柵，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象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現的圖像立體感強，具有真實的視覺效應。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點的光信息，故原則上它的每一部分都能再現原物的整個圖像，通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來。[2]
全息影像技術組成種類
全息影像技術透射式
透射式全息顯示圖像屬于一種最基本的全息顯示圖像。記錄時利用相干光照射物體，物體表面的反射光和散射光到達記錄干板后形成物光波；同時引入另一束參考光波（平面光波或球面光波）照射記錄干板。對記錄干板曝光后便可獲得干涉圖形，即全息顯示圖像。再現時，利用與參考光波相同的光波照射記錄干板，人眼在透射光中觀看全息板，便可在板后原物處觀看到與原物相同的再現像，此時該像屬于虛像。假如利用與參考光波的共軛光波相同的光波照射記錄干板，即從記錄干板右方射向記錄干板而會聚一點的球面光波，則經記錄干板衍射后會聚而形成原物的實像。[3]
透射式全息顯示圖像清晰逼真，景深較大（僅受光波相干長度的限制），觀看效果頗佳。但為確保光的相干性，需用激光記錄與再現。采用激光也會帶來其的散斑效應的弊病，即再現像面上附有微小而隨機分布的顆粒狀結構。[3]
全息影像技術反射式
為克服透射式全息顯示圖像無法利用普通白光（非相干光）再現的缺陷，人們又發展了反射式全息顯示圖像。將物體置于全息板的右側，相干點光源從左方照射全息板。將直接照射至全息板平面上的光作為參考光；而將透過全息板（未經處理過的全息板是透明的）的光射向物體，再由物體反射回全息板的光作為物光，兩束光干涉后便形成全息顯示圖像。由于記錄時物光與參考光分別從全息板兩側入射，故全息板上的干涉條紋層大致與全息板平面平行。再現時，利用光源從左方照射全息板，全息板中的各條紋層宛如鏡面一樣對再現光產生出反射，在反射光中觀看全息板便可在原物處觀看到再現的圖像。[3]
制作反射式全息顯示圖像時，通常采用較普通透射式全息顯示圖像更厚的記錄介質（厚約15μm的感光乳膠層）。因干涉條紋層基本上與全息板平面平行，介質層內形成多層干涉條紋層，即反射層，故全息板的衍射相當于三維光柵的衍射，必須滿足布拉格（Bragg）衍射條件，即僅有某些具有特定波長及角度的光才能形成極大的衍射角。由于具有這種選擇性，反射式全息顯示圖象便可用普通白光擴展光源再現。這是其一大優點，同時亦消除了激光的散斑效應。近年來，該類全息顯示圖像已廣泛應用于小型裝飾物的三維顯示，并已實現商品化，市面上將其稱為“激光寶石”。反射式全息顯示圖象還可用作壁掛式顯示，但制作屏幕較大的反射式全息顯示圖像技術難度較大；另一缺陷是其景深不太大，距記錄介質平面較遠處的圖像有點模糊不清。[3]
全息影像技術像面式
根據全息學的理論，對于普通透射式全息顯示圖像而言，當再現光波長與記錄時的光波長不同，或再現光源為非理想點光源而有一定的空間擴展時，再現像點將會發生彌散而變得模糊，由上述兩種因素造成的像點模糊量皆與象點和全息板的距離成正比。因此，假如記錄時讓物點落在全息板上或很靠近于全息板，則用普通白光擴展光源再現時，像點的模糊量仍小至可接受的程度。因實際物體難以直接“嵌入”全息板，故人們采用將物體通過透鏡成像于全息板的附近，同時引入參考光波與其干涉的辦法來記錄全息顯示圖像，這樣記錄的全息顯示圖像稱為像面全息顯示圖像，它可用普通白光擴展光源再現。顯然，這種全息顯示圖像的景深也是有限的，距全息板平面愈遠的像點愈模糊不清。[3]
全息影像技術彩虹式
20世紀70年代末，一種新型全息顯示圖像即彩虹式全息顯示圖像（Rainbow Hologram）問世，它可采用白光再現，圖像清晰明亮，尤其適用于立體三維顯示，倍受人們的重視。彩虹式全息顯示圖像是采用激光記錄全息顯示圖像，用白光照射再現單色圖像的一種全息顯示技術。其基本特點是在記錄系統中適當的位置加入一個狹縫，其作用是限制再現光波，以降低圖像的色模糊，從而實現白光再現單色圖像。有人曾系統地分析過彩虹式全息顯示圖像的成像過程。其基本記錄方式以一步法為例，物體通過透鏡成像于全息板附近，同時光路中設置一個狹縫來限制成像光的孔徑。利用白光點光源以共軛方式照射全息板，便會同時再現物像與縫隙的實像。由于全息顯示圖像的基本作用相當于光柵，在白光照射下具有色散的作用，故不同顏色的狹縫像分布于不同的方位。當人眼從縫隙像左方觀看全息板時，通過不同顏色的縫隙像便可觀看到該種顏色的物像。當人眼上下移動時，物象會產生出宛如彩虹一樣的顏色變化，這也是此種全息顯示圖像名稱的由來。[3]
彩虹式全息顯示圖像技術的問世給全息顯示注入了新的活力，眾多研究者對其進行了不斷的改進與發展，并在眾多領域得到了應用。如將記錄時的單縫變為多縫，可使同一角度觀看的再現像具有與實物一樣的彩色，或對黑白圖像進行假彩色編碼。因人們對色彩的分辨能力遠遠超過對灰度級的分辨能力，此種假彩色化法可極大提高對圖像的判讀能力。近年來還提出并實現了新型的雙孔徑彩虹式全息顯示圖像和大角度環形孔徑彩虹式全息顯示圖像。前一種可在普通白光擴展光源下，將再現象的分辨率大大提高，并能由一體視對平面圖像合成無需配戴眼鏡觀看的立體三維圖像。后一種則將單縫孔徑變為大直徑的環形孔徑，從而可實現360°環視的再現像，即在白光照射下，可繞全息板轉一周以觀看物體所有側面的再現像。[3]
全息影像技術合成式
合成式全息顯示圖像是指將一系列由普通拍攝物體的二維底片借助全息方法記錄在一塊全息軟片（或干板）上，再現時實現原物體的準立體三維顯示的一種技術。實現再現物體360°環視像的另一種有效方法便是合成式全息顯示圖像。它可制成圓筒式，亦可制成平面式。這里以旋轉物體為例說明合成式全息顯示圖像的制作技術。顯然，假若將物體變為實際場景，則可制作立體電視；假若將轉動物體變為一系列連續變化的二維圖片，則可制成活動的動畫。[3]
這種合成式全息顯示圖像實際上是彩虹式全息顯示圖像與合成技術的有機結合。利用這種方法在平面全息板上再現環視或立體活動圖像，是極其誘人的。其缺陷是記錄過程較為復雜，但隨著計算機技術的發展與普及，這一缺陷已不再成為嚴重的問題。近年來，研制出一套由計算機控制的合成式全息顯示圖像自動記錄系統，并成功地由它制出像質頗佳的360°環視合成式全息顯示圖像。[3]
在合成式全息顯示技術中，有一種可顯示被拍攝物體動態過程的角度多路合成式全息顯示技術，它是一種電影拍攝與全息拍攝結合的技術。它使用電影攝影機進行步記錄，再在激光照射下用“全自動合成全息拍攝系統”將記錄的二維電影片制成全息顯示圖像，它是一種實現了白光記錄和白光再現被記錄物動態過程的高層次全息顯示技術。縱向多路合成的全息顯示圖像，由于采用了不同角度的視像進行合成，故稱為角度多路合成式全息顯示圖像。它是一項集電影特技攝影、激光全息、光機電一體化、微機控制及納米感光材料等技術于一體的。還有另一類縱向多路合成的全息顯示圖像，它是由對客體不同深度的一系列平面層拍攝的底片合成的。如醫學中用X射線斷層攝影（CT）或超聲波斷層攝影，可得到垂直于人體軸線方向的一系列平面圖片。利用全息顯示技術將其按原順序、原間隔制成合成式全息顯示圖象，再現時則可觀看到一系列縱向平行排列的透明平面圖像。當這些像的縱向間隔小到一定程度時，觀看者便如同觀看原物的透明立體三維圖像一樣。縱向多路合成的全息圖像亦可利用計算機技術進行制作。[3]
角度多路合成式全息顯示技術具有發展前景的潛力。它可將計算機圖像信息處理、光學圖像信息處理、納米感光化學信息處理、影視技術多年來積累的視覺心理學及生理學深度感等方面的經驗融合一體，對采集的圖像信息進行處理，從而獲得優質的三維空間立體影像。觀看這種角度多路合成式全息顯示立體影象時，無需配戴眼鏡等附加裝置。它是記錄并顯示伴有活動圖象的三維立體影像的方法。隨著液晶顯示技術及納米級實時記錄介質材料的研制開發，角度多路合成式全息顯示技術將會發展成為新一代具有可持續發展的科研項目及值得巨大投入的研究課題。[3]
全息影像技術模壓式
上述各種全息顯示圖像的共同缺陷是復制較為煩瑣，通常需采用激光源及光學器件，而且每復制一次皆需曝光、顯影和定影等過程。為解決這一問題，20世紀80年代開發出一種可象印書一樣大批量快速復制的模壓式全息顯示圖像。其制作工藝過程可分為如下三步：
記錄原版全息顯示圖像，這種全息顯示圖像的記錄過程類似于彩虹式全息顯示圖像，但它屬于浮雕型，即與光強分布相應的干涉條紋已轉變為凹凸型溝槽狀分布；[3]
制作金屬壓模，即由原版全息顯示圖像經電鍍和鑄模等工序轉為金屬模板；[3]
壓印復制，通常是在透明塑料片上利用金屬模板進行熱壓以得到復制的全息顯示圖像。這種模壓式全息顯示圖像既可制成透射式，亦可將其表面鍍以高反射率金屬膜，使其變成反射式。模壓復制技術涉及到光刻膠母版制作、電鑄及全息模壓技術，是全息顯示技術中難度的一種技術，它屬于高層次的全息顯示技術。
模壓式全息顯示圖像的是可大批量生產。一個優質的模板可連續壓印一百萬次以上，故全息顯示圖像的成本大為降低。這種全息顯示圖像的制作現已成為一個頗具規模的產業，其產品廣泛應用于防偽商標、各種證卡及藝術性顯示等。常見的各種防偽標志便是一種反射式模壓彩虹全息顯示圖像，從不同的角度觀看時，其色彩會發生一些變化。擬將合成式全息顯示技術與模壓技術有機結合一起，制成一種可360°環視或動畫式模壓全息顯示圖像。[3]
全息影像技術運算式
最后簡單介紹一下近年來發展頗為迅速的計算機全息顯示圖像（ComputerGenerated Hologram），簡稱為CGH。既然全息顯示圖像屬于一種干涉圖樣，假如能利用計算機直接產生出這種圖樣，則無需再采用光學設備實地記錄了。這種方法既可節省光源及要求相當精密的光路設置，又能模擬實際上并不存在的各種物體，故具有明顯的簡易性與靈活性。[3]
計算機全息顯示圖像已在圖像處理和干涉計量等領域內獲得了廣泛的應用。它同樣亦可應用于立體三維圖像顯示，僅是成像質量仍需作進一步的改進。值得指出的是將光學與電子學技術有機結合一起，發揮其各自的優勢，將是實現立體三維顯示的一種有效途徑。[3]
全息影像技術主要特點
全息技術是計算機技術、全息技術和電子成像技術結合的產物，一般是利用相干性較好的激光完成的。利用相干光干涉，記錄光波的振幅信息和相位信息，因此可以得到物體包含形狀、大小等的全部信息[4] 。它通過電子元件記錄全息圖，省略了圖像的后期化學處理，節省了大量時間，實現了對圖像的實時處理。同時，其可以進行通過電腦對數字圖像進行定量分析，通過計算得到圖像的強度和相位分布，并且模擬多個全息圖的疊加等操作。
全息影像是真正的三維立體影像，用戶不需要佩戴帶立體眼鏡或其他任何的輔助設備，就可以在不同的角度裸眼觀看影像。其基本機理是利用光波干涉法同時記錄物光波的振幅與相位。由于全息再現象光波保留了原有物光波的全部振幅與相位的信息，故再現象與原物有著相同的三維特性。
與普通的攝影技術相比，全息攝影技術記錄了更多的信息，因此容量比普通照片信息量大得多（百倍甚至千倍以上）。全息影像的顯示，則是通過光源照射在全息圖上，這束光源的頻率和傳輸方向與參考光束一樣，就可以再現物體的立體圖像。觀眾從不同角度看，就可以看到物體的多個側面，只不過看得見摸不到，因為記錄的只是影像。
普通的攝像是二維平面采樣，而全息攝像則是多角度攝像，并且將這些照片疊加。為了實現立體“疊加”，需要利用光的干涉原理，用單一的光線（常用投影機）進行照射，使物體反射的光分裂（分光技術）成多束相干光，將這些相干光疊加就能實現立體影像。
全息攝像需要比普通攝像處理100倍以上的信息量，對拍攝以及處理和傳輸平臺都提出了很高的要求。因此的全息技術僅用于處理靜態的照片，隨著技術的發展，計算機運算速度的不斷提升，處理和傳輸動態全息影像已經得以實現。
1、 再造出來的立體影像有利于保存珍貴的藝術品資料進行收藏。
2、 拍攝時每一點都記錄在全息片的任何一點上，一旦照片損壞也關系不大。
3、 全息照片的景物立體感強，形象逼真，借助激光器可以在各種展覽會上進行展示，會得到非常好的效果。[5]
全息影像技術技術應用
全息學的原理適用于各種形式的波動，如X射線、微波、聲波、電子波等。的光源是投影機，因為一來光源亮度相對穩定，二來，投影機還具有放大影像的作用，作為全息展示非常實用。
只要這些波動在形成干涉花樣時具有足夠的相干性即可。光學全息術可望在立體電影、電視、展覽、顯微術、干涉度量學、投影光刻、軍事偵察監視、水下探測、金屬內部探測、保存珍貴的歷史文物、藝術品、信息存儲、遙感，研究和記錄物理狀態變化極快的瞬時現象、瞬時過程（如爆炸和燃燒）等各個方面獲得廣泛應用。
全息影像技術日常生活
在生活中，也常常能看到全息攝影技術的運用。比如，在一些和上，就有運用了物理學家尤里·丹尼蘇克在20世紀60年代發明的全彩全息圖像技術制作出的聚酯軟膠片上的“彩虹”全息圖像。但這些全息圖像更多只是作為一種復雜的印刷技術來實現防偽目的，它們的感光度低，色彩也不夠逼真，遠不到亂真的境界。研究人員還試著使用重鉻酸鹽膠作為感光乳劑，用來制作全息識別設備。[5]
全息影像技術軍事領域
科學家研發出了紅外、微波和超聲全息技術，這些全息技術在軍事偵察和監視上有重要意義。
在一些戰斗機上配備有此種設備，它們可以使駕駛員將注意力集中在敵人身上。全息照相則能給出目標的立體形象，而一般的雷達只能探測到目標方位、距離等，，這對于及時識別飛機、艦艇等有很大作用。[6]
全息影像技術光學領域
全息攝影不僅記錄了物體上的反光強度，也記錄了位相信息。因此，一張全息攝影圖片即使只剩下一小部分，依然可以重現全部景物。這對于博物館，圖書館等保存藏品圖片等，非常方便。在超大屏幕的影院里，戴上特制的眼鏡，以超大立體畫面配合環繞立體聲音效讓觀眾本身融入影片中，帶來身臨其境的真實感。
另外，由于全息攝影技術能夠記錄物體本身的全部信息，存儲容量足夠大，因此，作為存儲的載體，全息存儲技術也可以應用于圖書館、學校等機構的文檔資料保存。
與傳統的3D顯示技術相比，全息影像技術無需戴專門的偏光眼鏡，不僅給觀眾帶來了方便，同時也降低了成本。而且立體顯示方式能夠將展品以多視角的方式介紹給觀眾，更加直觀。
由于可見光在大氣或水中傳播時衰減很快，在不良的氣候下甚至于無法進行工作。為克服這個困難發展出紅外、微波及超聲全息技術，即用相干的紅外光、微波及超聲波拍攝全息照片，然后用可見光再現物象，這種全息技術與普通全息技術的原理相同。技術的關鍵是尋找靈敏記錄的介質及合適的再現方法。[7]
全息影像技術其他領域
全息照相的方法從光學領域推廣到其他領域。如微波全息、聲全息等得到很大發展，成功地應用在工業醫療等方面。地震波、電子波、X射線等方面的全息也正在深入研究中。
同時全息攝影可應用于工業上進行無損探傷，超聲全息，全息顯微鏡，全息攝影存儲器，全息電影和電視等許多方面。
全息技術不僅可制出惟妙惟肖的立體三維圖片美化人們的生活，還可將其用于證券、商品防偽、商品廣告、、藝術圖片、展覽、圖書插圖與美術裝潢、包裝、室內裝潢、醫學、刑偵、物證照相與鑒別、建筑三維成像、科研、教學、信息交流、人像三維攝影及三維立體影視等眾多領域，近年來還發展成為寬幅全息包裝材料而得到了廣泛的應用。[7]
全息影像技術主要產品
1、全息圖
全息圖有極其廣泛的應用，如用于研究火箭飛行的沖擊波、飛機機翼蜂窩結構的無損檢驗等。不僅有激光全息，而且研究成功白光全息、彩虹全息，以及全景彩虹全息，使人們能看到景物的各個側面。全息三維立體顯示正在向全息彩色立體電視和電影的方向發展。[8]
除用光波產生全息圖外，已發展到可用計算機產生全息圖。全息圖用途很廣，可作成各種薄膜型光學元件，如各種透鏡、光柵、濾波器等，可在空間重疊，十分緊湊、輕巧，適合于宇宙飛行使用。使用全息圖貯存資料，具有容量大、易提取、抗污損等優點。超聲全息照相能再現潛伏于水下物體的三維圖樣，因此可用來進行水下偵察和監視。由于對可見光不透明的物體，往往對超聲波透明，因此超聲全息可用于水下的軍事行動，也可用于醫療透視以及工業無損檢測測等。[6]
小型全息圖可以戴在頸項上形成美麗裝飾，它可再現人們喜愛的動物，多彩的花朵與蝴蝶。迅猛發展的模壓彩虹全息圖，既可成為生動的卡通片、賀卡、立體郵票，也可以作為防偽標識在商標、證件卡、銀行，甚至上出現。裝飾在書籍中的全息立體照片，以及禮品包裝上閃耀的全息彩虹，使人們體會到21世紀印刷技術與包裝技術的新飛躍。模壓全息標識，由于它的三維層次感，并隨觀察角度而變化的彩虹效應，以及千變萬化的防偽標記，再加上與其他高科技防偽手段的緊密結合，把新世紀的防偽技術推向了新的輝煌頂點。把一些珍貴的文物用這項技術拍攝下來，展出時可以真實地立體再現文物，供參觀者欣賞，而原物妥善保存，防失竊，大型全息圖既可展示轎車、衛星以及各種三維廣告，亦可采用脈沖全息術再現人物肖像、結婚紀念照。[5]
2、全息顯示器
比利時魯汶校際微電子研究中心（Imec）已開發出一套微電機像素系統（MEMS）平臺，讓全息影視更加接近現實。Imec建造的全息顯示器，是用激光照射在一種微電機系統（MEMS）平臺上，該平臺能上下運動，就像一個小的反光鏡活塞。每個像素都附著在一個像彈簧一樣的機械裝置上，通斷電能拉長或放松。安裝MEMS之前，芯片是在硅晶片上生長一層氧化硅，有序地在氧化硅上蝕掉一些方塊，生成一種像國際象棋棋盤似的花紋。蝕掉的像素僅比附近氧化硅低約150納米，然后在整個芯片最上面涂一層鋁反光層。當激光照在芯片上，就會在相鄰像素的邊界以一定角度反射回來。整個芯片上衍射的光互相干涉疊加或抵消，就形成了3D圖像。
小反光鏡平臺每秒鐘若干次地迅速上下運動，交換靜止圖像使像素動起來，就能將這些全息圖以動態形式放映。 Imec視覺系統研究小組高級研究員理查德·斯塔爾解釋說，為了產生衍射以形成全息圖像，每個MEMS構件都必須小于照射在芯片上的激光的波長，因此構件要在0.5微米×0.5微米左右，由硅鍺混合物制成，公司已經用這種材料制作了可傾斜的MEMS反光鏡，并希望能融合所需的數據處理邏輯，直接控制像素下面的MEMS構件，以讓快速顯示更容易。[9]
3、全息影像展示裝置
通寰互動的全息影像展示柜利用干涉衍射原理，投射出懸浮空中縱深感的三維立體光影。效果可以進行全角度觀看，使展示效果更富科技感和未來感。
適用場合：博物館、專賣店、展會、規劃展示等；
系統構成：柜體結構、高清顯示器、RF成像膜、光學分光鏡、配景燈光、多媒體計算機
全息影像技術研發背景
1947年，匈牙利尼斯 蓋博 (Dennis Gabor)在研究電子顯微鏡的過程中，提出了全息攝影術(Holography)這樣一種全新的成像概念。全息術的成像利用了光的干涉原理，以條文形式記錄物體發射的特定光波，并在特殊條件下使其重現，形成逼真的三維圖像，這幅圖像記錄了物體的振幅、相位、亮度、外形分布等信息，所以稱之為全息術，意為包含了全部信息。但在當時的條件下，全息圖像的成像質量很差，只是采用水銀燈記錄全息信息，但由于水銀燈的性能太差，無法分離同軸全息衍射波，因此大量的科學家花費了十年的時間卻沒有使這一技術有很大進展。[10]
全息學（Holography）自20世紀60年代激光器問世后得到了迅速的發展。
1962 年，美國人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息術的基礎上，將通信行業中“側視雷達”理論應用在全息術上，發明了離軸全息技術，帶動全息技術進入了全新的發展階段。這一技術采用離軸光記錄全息圖像，然后利用離軸再現光得到三個空間相互分離的衍射分量，可以清晰的觀察到所需的圖像，有效克服了全息圖成像質量差的問題。[11]
1969年，本頓發明了彩虹全息術，能在白熾燈光下觀察到明亮的立體成像。其基本特征是，在適當的位置加入一個一定寬度的狹縫，限制再現光波以降低像的色模糊，根據人眼水平排列的特性，犧牲垂直方向物體信息，保留水平方向物體信息，從而降低對光源的要求。彩虹全息術的發明，帶動全息術進入了第三個發展階段。 傳統全息技術采用鹵化銀等材料制成感光膠片，完成全息圖像信。[12]
定影等后期處理，整個制作過程非常繁息的記錄，由于需要進行顯影、瑣。而現代的全息技術材質采用新型光敏介質，如光導熱塑料、光折變晶體、光致聚合物等，不僅可以省去傳統技術中的后期處理步驟，而且信息的容量和衍射率都比傳統材料較高。
然而，采用感光膠片或新型光敏介質，都需要通過光波衍射重現記錄的波前信息，肉眼直接觀察再現結果，這樣難以定量分析圖像的精確度，無法形成精確的全息影像。
20 世紀 60 年代末期，古德曼和勞倫斯等人提出了新的全息概念———數字全息技術，開創了精確全息技術的時代。[13]
1971 年，由于全息攝影術的發明，丹尼斯 蓋博獲得了諾貝爾獎。[11]
20世紀80年代后，激光全息技術的迅速發展，成為一種異軍突起的技術產業。在激光全息技術中，全息顯示技術由于更接近于人們的日常生活而倍受關注。由于白光再現全息技術可在白晝自然環境中或在普通白光照射條件下觀看物體的三維圖像，一直研究全息技術的發展及運用，期待自身的努力使得全息顯示技術得到了迅速的發展。[14]
到了 90 年代，隨著高分辨率CCD的出現，人們開始用 CCD 等光敏電子元件代替傳統的感光膠片或新型光敏等介質記錄全息圖，并用數字方式通過電腦模擬光學衍射來呈現影像，使得全息圖的記錄和再現真正實現了數字化。
全息影像技術衍生技術
隨著人們逐漸不滿足普通的 3D 立體成像帶來的視覺效果，以及更多的數字全息技術和成像介質的研究成果的出現，出現了一批利用數字全息技術的產品，并在各行業得到了廣泛應用。
360全息幻影成像系統
360全息成像，是由透明材料制成的四面錐體。當觀眾的視線透過椎體的一個面時，通過表面鏡射和反射，能夠從椎體內的空間里看到自由飄浮的影像。
這套系統由柜體、射燈、分光鏡、視頻播放器等組成，利用分光鏡成像原理，對產品實拍三維建模后將產品影像或三維模型疊加進場景中，不需任何輔助設備即可觀看三維畫面。這一產品主要用于展示細節豐富的物品，如汽車、珠寶、人物等。[15]
全息投影技術
全息攝影是指一種記錄被攝物體反射波的振幅和位相等全部信息的新型攝影技術。普通攝影是記錄物體面上的光強分布，它不能記錄物體反射光的位相信息，因而失去了立體感。
全息投影可以從任何角度觀看全息影像的不同側面。攝影術的逆向展示，場上可實現的全系投影從技術上分為三種：
（1） 空氣投影：美國麻省的一名 29 歲研究生發明了一種空氣投影）技術，可以在氣流墻上投影圖像，并且使其具備交互功能。這一技術靈感來源于海市蜃樓原理，將圖像投射在大片的水蒸氣上，由于組成水蒸氣的水分子震動不均衡，可以形成立體感很強的全息圖像。
（2）激光束投影：日本公司研制了一種利用激光束來投射實體的全息影像投射方法。這一方法主要利用了氧氣和氮氣在空氣中散開時，兩者混合成的氣體變成灼熱的物質，并在空氣中通過不斷的小爆炸形成全息圖像。 （3） 美國南加利福尼亞大學的研究人員研制了一種360度全息顯示屏：將圖像投影在高速旋轉的鏡子上，從而實現全息影像。[16]
霧幕立體成像
霧幕立體成像系統霧幕立體成像，也被稱為霧屏成像，通過鐳射光借助空氣中的微粒，在空氣中成像，使用霧化設備產生人工噴霧墻，利用這層水霧墻代替傳統的投影屏，結合空氣動力學制造出能產生平面霧氣的屏幕，再將投影儀投射噴霧墻上形成全息圖像。[17]
全息影像展示裝置
全息影像技術應用案例
全息影像在電影中大放異彩是在《星球大戰》。 隨后，《特種： 眼鏡蛇的崛起》又把3D 全息影像投射系統發揮到。如人在固定地點通過衛星等各種儀器，將自己的影像投射到想去的地方，還可以說話等。當然，民用全息影像，還未能做到電影般神奇，對物體進行擬真，但相信假以時日，電影的內容終會在真實世界中再現[1] 。
邁克爾·杰克遜(MJ)于2009年6月，但他的音樂傳奇仍在繼續。美國公告牌流行音樂頒獎禮在拉斯維加斯舉行，邁克爾·杰克遜再度“復活”，為頒獎禮掀起高潮。邁克爾·杰克遜紀念專輯《Xscape》已于5月13日在美國發售，雖然邁克爾·杰克遜不能為此宣傳造勢，但公告牌音樂頒獎禮卻為他留出特寫空間。
2014年5月19日，主辦方通過全息影像還原技術使邁克爾·杰克遜在舞臺上熱舞首秀新單曲《SlavetoTheRhythm》，穿著金色夾克和紅色褲子的邁克爾·杰克遜坐著寶座亮相，舞臺四周噴出火焰，開啟杰克遜全場熱舞的模式，杰克遜帶領舞者再度秀出太空步等經典舞步，這一難以想象的場面令出席頒獎禮的眾多明星起立鼓掌。
參考資料
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