激光全息攝影

1、1N0.*NO.*激光全息攝影.txt6 寬容潤滑了彼此的關(guān)系， 消除了彼此的隔閡， 掃清了彼此的顧忌， 增進(jìn) 了彼此的了解。激光掃描儀三維光學(xué)掃描儀按照其原理分為2 類，一種是“照相式”，一種是“激光式”，兩者都是非接觸式無論是全息攝影，還是最早的銀版照相術(shù)，它們的奧秘都在對光的記錄。所有的光都擁有三 種屬性，它們分別是光的明暗強(qiáng)弱、 光的顏色以及光的方向。 早期的銀版照相和黑白照片只 能記錄下光的明暗變化，而彩色照片在此之外，還能通過記錄光的波長變化，反應(yīng)出它的顏 色。全息攝影是唯一能同時捕捉到光的三種屬性的一種攝影術(shù)，通過激光技術(shù)，它能記錄下 光射到物體上再折射出來的方向，逼真地再現(xiàn)物體

2、在三維空間中的真實(shí)景象。三維激光掃描儀的工作原理是什么原理比較簡單，事實(shí)上和全息照片有著相同的原理，首先，需要將激光分成兩束，一束光照射物件，一束直接照到底片上， 使感光原件感光。從這是利用了從物體后部反射的激光束與 物體前部反射的激光束所走過的距離不同，因此與直接照射的參考光束所形成的干涉條紋不 同，而三維型激光掃描儀則記錄了全部的條紋，也就記下了物體的立體形象，只要再用激光 去照射全息圖片，就可以顯出物體的真面目。觀看這樣的圖片時，只要改變觀察的角度，就 可以看到被前面物體擋住的部分，而且從這機(jī)關(guān)報照片中任意剪下一小塊，都可從它看到物 體的全貌，只是觀察的窗口較窄，就好比從鑰匙口看室內(nèi)的情

3、況一樣?！叭ⅰ钡囊馑紴椤叭啃畔ⅰ保聪鄬τ谥挥涗浳矬w的明暗變化的普通攝影來說，激光全息攝影還能記錄物體的空間變化。為了獲得清晰的全息圖， 要求光源性能特別好，只有激光才能達(dá)到。 所以，在激光出現(xiàn)之后，全息攝影技術(shù)才迅速發(fā)展起來并獲得了廣泛的應(yīng)用。三維激光掃描儀LeicaLeica一定義三維激光掃描技術(shù)是國際上近期發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。隨著三維激光掃描儀在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)已經(jīng)引起了廣大科研人員的關(guān)注。通過激光測距原理（包括脈沖激光和相位激光），瞬時測得空間三維坐標(biāo)值的測量儀器，利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù),可快速建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則的場景的三維可視化模型，既省時又省力，這

4、種能力是現(xiàn)行的 三維建模軟件所不可比擬的。二分類目前市場上銷售的三維激光掃描儀按測量方式劃分有三種：基于脈沖式、基于相位差和基于三角測距原理；按用途可分為室內(nèi)型和室外型。三特點(diǎn)1. 三維測量傳統(tǒng)測量概念里，所測的的數(shù)據(jù)最終輸出的都是二維結(jié)果（如 CAD 出圖），在現(xiàn)在測量儀器里全站儀，GPS 比重居多，但測量的數(shù)據(jù)都是二維形式的，在逐步數(shù)字化的今天，三維已經(jīng)逐漸的代替二維，因?yàn)槠渲庇^是二維無法表示的，現(xiàn)在的三維激光掃描儀每次測量的數(shù)據(jù) 不僅僅包含X,Y,Z 點(diǎn)的信息，還包括 R,G,B 顏色信息，同時還有物體反色率的信息，這樣全 面的信息能給人一種物體在電腦里真實(shí)再現(xiàn)的感覺，是一般測量手段無法

5、做到的。2. 快速掃描快速掃描是掃描儀誕生產(chǎn)生的概念，在常規(guī)測量手段里，每一點(diǎn)的測量費(fèi)時都在2-5 秒2N0.*不等，更甚者，要花幾分鐘的時間對一點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測量，在數(shù)字化的今天，這樣的測量速NO.*度已經(jīng)不能滿足測量的需求，三維激光掃描儀的誕生改變了這一現(xiàn)狀，最初每秒1000 點(diǎn)的測量速度已經(jīng)讓測量界大為驚嘆，而現(xiàn)在脈沖掃描儀（sea nstatio n2 ）最大速度已經(jīng)達(dá)到50000 點(diǎn)每秒，相位式掃描儀（HDS6OO0 最高速度已經(jīng)達(dá)到 500000 點(diǎn)每秒，這是三維激光 掃描儀對物體詳細(xì)描述的基本保證，古文體，工廠管道，隧道，地形等復(fù)雜的領(lǐng)域無法測量 已經(jīng)成為過去式。編輯本段五.應(yīng)用領(lǐng)

6、域廣泛作為新的高科技產(chǎn)品，三維激光掃描儀已經(jīng)成功的在文物保護(hù)、城市建筑測量、地形測 繪、采礦業(yè)、變形監(jiān)測、工廠、大型結(jié)構(gòu)、管道設(shè)計(jì)、飛機(jī)船舶制造、公路鐵路建設(shè)、隧道 工程、橋梁改建等領(lǐng)域里應(yīng)用。 三維激光掃描儀，其掃描結(jié)果直接顯示為點(diǎn)云 （pointcloud 意 思為無數(shù)的點(diǎn)以測量的規(guī)則在計(jì)算機(jī)里呈現(xiàn)物體的結(jié)果），利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可快速建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則的場景的三維可視化模型，既省時又省力，這種能力是現(xiàn)行的三維建模軟件所不可比擬的。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(shù)。普通攝影是記錄物體面上的光強(qiáng)分布，它不能記錄物體反射光的位相信息

7、，因而失去了 立體感。激光全息攝影是一門嶄新的技術(shù)，它被人們譽(yù)為20 世紀(jì)的一個奇跡。它的原理于1947 年由匈牙利籍的英國物理學(xué)家丹尼斯加博爾發(fā)現(xiàn)，它和普通的攝影原理完全不同。直到 10 多年后，美國物理學(xué)家雷夫和于帕特倪克斯發(fā)明了激光后，全息攝影才得到實(shí)際應(yīng)用?？梢哉f， 全息攝影是信息儲存和激光技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。激光全息攝影包括兩步：記錄和再現(xiàn)。在 攝影 中， 照相 機(jī)拍 攝的 景物 只 記錄 了景 物的 反射 光的 強(qiáng)弱 ， 也就 是反 射光 的振 幅信 息（灰度）,而不能記錄景物的立體信息。而全息攝影技術(shù)能夠記錄景物反射光的振幅和相位，是一 種立體攝影技術(shù)。為了獲得清晰的全息圖， 要求光

8、源性能特別好， 只有激光才能達(dá)到。 所以， 在激光出現(xiàn)之后，全息攝影技術(shù)才迅速發(fā)展起來并獲得了廣泛的應(yīng)用。激光全息攝影記錄1全息記錄過程是：把激光束分成兩束； 一束激光直接投射在感光底片上，稱為參考光 束；另一束激光投射在物體上，經(jīng)物體反射或者透射，就攜帶有物體的有關(guān)信息，稱為物光束.物光束經(jīng)過處理也投射在感光底片的同一區(qū)域上.在感光底片上，物光束與參考光束發(fā)生相干疊加，形成干涉條紋，這就完成了一張全息圖。（透射：無論是機(jī)械波（地震波）還是電磁波（光），波入射到物質(zhì)上時都會引起組成物質(zhì)的粒子同頻率的振動，這些粒子作為次波源就向四周輻射同頻率的波，粒子在均勻介質(zhì) 中是各個粒子的振動特性一致，會發(fā)

9、生反射折射。當(dāng)這些波在均勻介質(zhì)中進(jìn)入另一種均勻介質(zhì)的時候，成為折射。當(dāng)這些波仍返回原來的 均勻介質(zhì)中，成為反射。如果介質(zhì)是非均勻的，這些粒子就會向各個方向輻射，成為散射。）激光全息攝影再現(xiàn)2全息再現(xiàn)的方法是：用一束激光照射全息圖，這束激光的頻率和傳輸方向應(yīng)該與參 考光束完全一樣，于是就可以再現(xiàn)物體的立體圖象。人從不同角度看，可看到物體不同的側(cè) 面,就好像看到真實(shí)的物體一樣，只是摸不到真實(shí)的物體。全息成像是尖端科技， 全息照相和常規(guī)照相不同，在底片上記錄的不是三維物體的平面圖象，而是光場本身。常規(guī)照相只記錄了反映被拍物體表面光強(qiáng)的變化，即只記錄光的振幅，全息 照相則記錄光波的全部信息，除振幅外還

10、記錄了光波的圖相。即把三維物體光波場的全部信 息都貯存在記錄介質(zhì)中3N0.*NO.*衍射（Diffraction ）又稱為繞射，光在傳播路徑中，遇到不透明或透明的障礙物或者小孔 （窄 縫），繞過障礙物，產(chǎn)生偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射。 衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，一切 波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象。如果采用單色平行光，則衍射后將產(chǎn)生干涉結(jié)果。相干波在空間某處相遇后，因位相不同，相互之間產(chǎn)生干涉作用， 引起相互加強(qiáng)或減弱的物理現(xiàn)象。衍射的結(jié)果是產(chǎn)生明暗相間的衍射花紋，代表著衍射方向（角度）和強(qiáng)度。光的干涉：兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的

11、現(xiàn)象。只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。由 兩個普通獨(dú)立光源發(fā)出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不 能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。將制得的全息圖放回原位，遮住物光束并取走物體，用原參考光照明，則透過全息圖可以看 到原來放置物體的地方有物體的虛像，猶如物體沒有取走一樣，物體的虛像具有明顯的視差 效應(yīng)，人眼通過全息圖觀察物體的虛像，就像通過一個“窗口”觀察真實(shí)物體一樣，具有強(qiáng) 烈的三維真實(shí)感，當(dāng)人眼在全息圖后面左右移動觀察時，可以看到物體的不同部位。文物的數(shù)字化保護(hù)就是通過數(shù)字化攝影/攝像、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體信息處理技術(shù)、通信 技術(shù)、人機(jī)交

12、互技術(shù)。由于文物遺跡在長期的保存過程中無法避免自然消亡的結(jié)果。同時考古遺址中很多重要的 跡象，會因考古發(fā)掘工作的需要，在發(fā)掘過程中被逐步有計(jì)劃的去除。而傳統(tǒng)的繪圖、照相、攝影以及文字記錄手段在記錄遺跡、遺址的幾何信息和三維形態(tài)時，受各種因素影響很難做 到精確測量（毫米級），無法為后來的研究、展示等應(yīng)用需求提供必要的資料。大遺址保護(hù)， 尤其是未完全發(fā)掘的遺址，既要完整保留遺跡在不同階段的信息資料，又要不影響發(fā)掘、研 究工作的繼續(xù)進(jìn)行，這需要非常精確的記錄遺址的幾何信息和三維形態(tài)，而且是無損測量。傳統(tǒng)提取資料信息的手段已無法滿足目前工作的需要。古建筑保護(hù)，首先就是需要原始資料，所以古建筑測繪成為建

13、筑保護(hù)的重中之重。而先進(jìn)的 測繪技術(shù)將為古建筑保護(hù)提供快速、高質(zhì)量的原始資料。當(dāng)照明干板的光束為單色光時，只有在某些特定的角度下才能觀察到再現(xiàn)像；當(dāng)不同波長的 混合光（例如白光）以一確定的入射角照明干板時，只有某些特定的波長滿足布拉格條件而 產(chǎn)生再現(xiàn)像，其中只有一種波長的衍射效率為最高。這就是反射式全息圖的角度選擇性和波 長選擇性。彩虹全息和像全息一樣，也可以用白光照明再現(xiàn)。不同的是，像全息的記錄要求成像光束的 像面與記錄干板的距離非常小，而彩虹全息沒有這種限制。彩虹全息是利用記錄時在光路的 適當(dāng)位置加狹縫，再現(xiàn)時同時再現(xiàn)狹縫像，觀察再現(xiàn)像時將受到狹縫再現(xiàn)像的限制。當(dāng)用白 光照明再現(xiàn)時，對不同顏色的光，狹縫和物體的再現(xiàn)像