总有人抱有幻想，认为未来人类将能够彻底抛弃电视、电脑、手机等有屏幕的显示产品。就像很多科幻片和谍战片中一样，你一挥手，多页的图表和照片就会出现在你面前的巨大显示屏上。无需触摸屏幕，只需挥挥手。屏幕上的内容自然地出现，不同时间和空间的人们甚至可以进行面对面的对话。所有这些统称为全息成像技术。
根据维基百科的定义，真正的全息成像技术是指通过相干光学干涉的原理来记录和显示图像，当正确呈现时，可以准确地再现所记录物体的三维外观。它是一种记录从物体反射（或透射）的光波的全部信息（振幅、相位）的摄影技术，并且将物体反射或透射的光通过记录胶片完整再现，就好像它是物体一样。马苏。在那里。通过从不同的方向和角度观察照片，可以看到被拍摄物体的不同角度，因此记录的图像可以给人以立体的视角。
全息成像技术发展史
1947年，英国人丹尼斯·加博尔在电子显微镜研究中提出了一种新的成像概念——全息术，获得诺贝尔奖。全息成像利用光干涉的原理，以条纹的形式记录物体发出的特定光波，并在特殊条件下再现它们，以记录振幅、相位、亮度和形状。之所以称为全息，是因为它包含了所有信息，例如分布等。但在当时的情况下，仅采用汞灯来记录全息信息，其分离同轴全息衍射波的性能较低，因此全息图像的质量很差。科学家们花了10年的时间，但技术并没有取得任何重大进展。
1962年，美国人雷斯和阿帕托尼克斯在基础全息的基础上，将电信行业的“侧视雷达”理论应用到全息上，发明了离轴全息技术，将全息技术带入了新的发展阶段。该技术利用离轴光记录全息图像，然后利用离轴重建光获得三个空间分离的衍射分量，以清晰地观察到所需的图像，有效解决了全息图像质量问题。
1969 年，本顿发明了彩虹全息术，可以在白炽灯下观看明亮的三维图像。其基本特征是在适当的位置添加恒定宽度的狭缝，以限制再现的光波并减少图像中的色边。根据人眼的水平对准特性，垂直物体信息被牺牲。保留水平物体信息，减少图像模糊要求。随着彩虹全息术的发明，全息术进入了发展的第三阶段。传统的全息技术是利用卤化银等材料制作感光胶片来完成全息图像信息。
20世纪60年代末，古德曼、劳伦斯等人提出了新的全息概念————数字全息技术，开创了精密全息技术时代。
20世纪90年代，随着高分辨率CCD的出现，可以使用CCD和其他感光电子器件来记录全息图，而不是传统的感光胶片或新型感光介质，并且可以使用计算机来模拟光衍射以数字方式显示图像并创建全息图。录音和播放都是真正数字化的。数字全息技术的成像原理是首先通过CCD等器件接收参考光束和物光束的干涉条纹场，然后通过图像采集卡传输到计算机记录数字全息图，然后利用菲涅尔衍射。全息图的数字再现是通过计算机中模拟光学系统的原理来实现的。最后，利用数字成像的基本原理对重建的全息图进行进一步处理，去除数字干扰，获得清晰的全息图像。
数字全息技术是计算机技术、全息技术、电子成像技术相结合的产物。由于全息图是通过电子元件记录的，因此省略了图像的后化学处理，从而节省了大量时间并实现图像的实时处理。同时，可以通过计算机对数字图像进行定量分析，计算图像的强度和相位分布，并可以模拟多个全息图的叠加。
需要认识到的一件事是，真正的全息成像尚未进入应用阶段。事实上，我们今天看到的大多数全息3D应用都使用了一种伪装的全息技术——：全息投影。
真实的全息图像从地平线上方显示，无需任何介质，并且视角可以自由改变，让用户在3D图像内自由移动。然而，目前世界上还没有任何技术可以不借助其他介质而直接在空中显示图像。我们今天看到的舞台表演中使用的全息技术大多是“佩珀尔幻象”或全息投影技术。
3D全息投影技术原理
1. 干扰原理
在投影之前，必须记录投影的“阴影”。这是全息投影技术的第一步，利用干涉原理记录光波信息，完成拍摄过程。成像过程中，一部分激光照射在被拍摄物体上，形成漫射物光束，另一部分激光作为参考光束，照射到全息胶片上，与物光束叠加。造成干扰。由于干涉效应，两侧物体的光波发生变化，各点的相位和振幅转化为空间变化的强度，将干涉条纹记录在胶片上后，干涉条纹之间的对比度和间距用来记录所有信息。冲洗并定影后，它就变成全息图或全息照片。
2. 衍射原理
完成形成全息图的成像过程后，下一步就是利用衍射原理，根据全息图重建物体的光波信息，完成成像过程。在图像处理过程中，全息图被相干激光照射，形成两个图像：原始图像和共轭图像。再现的图像具有很强的立体感和视觉效果。全息图的每个部分都记录了物体上每个点的光信息，因此经过多次曝光后，全息图的每个部分都再现了原始物体的整个图像，并且可以在同一张底片上记录多个不同的图像。它们可以单独显示，互不干扰。
全息投影技术的分类
全息投影技术主要分为三种：利用激光投射物体的3D成像技术、空中投影及交互技术、360度全息显示技术。
1. 激光3D成像技术
日本一家科技公司发明了一种方法，可以使用激光束投影真实物体的3D 图像。该技术使用氮气和氧气形成短期3D 图像。这种方法主要是通过在空气中不断地制造小爆炸来完成的。
2、空中投影及互动技术
这项发明是由来自马萨诸塞州的工程研究生查德·戴恩(Chad Dine) 发明的。这是显示技术的一项突破，可以将具有交互功能的图像投影到由气流形成的墙壁上。这项技术源自将图像投射到水蒸气上的海市蜃楼原理，分子的不均匀振动使其能够形成具有三维效果的立体分层图像。
3. 360度全息显示
南加州大学创新技术研究所的研究人员宣布，他们已经成功开发出这项技术，通过将图像投影到高速旋转的镜子上来创建3D 图像，但它有点危险。
全息成像技术的优点
全息图用于再现高度逼真的物体三维图像。该领域具有很高的商业价值，特别是白光再现全息术，是实验室中最实用的全息术。
全息摄影和普通摄影的主要区别是：
类别
全息术
一般摄影
录音方式
物体光束和参考光束
光学镜头成像（物光束）
录制内容
有关物体散射光的强度和相位的信息
物体本身或反射光的强度
影像媒体
记录后称为全息图（全灰调）
感光胶片
图像观察法
常见于激光修复的帮助下
眼睛直视前方
色彩表达
彩色干涉条纹图像
颜色对象图
图像特征
3D空间景观
没有实际物体，只有散射光
平面物体图像
与常规摄影相比，全息成像具有以下优点：重建的三维图像对于收集有价值的艺术材料非常有用。照片拍摄期间的每个点都将记录在全息图上的任何点，即使照片已损坏。
全息摄影具有强烈的三维风景感和逼真的图像，并且可以使用激光在各种展览上展示，效果非常好。
比较全息投影和3D 技术可以发现：全息投影记录了物体的所有图像信息并重塑了整个物体，因此人们可以360度无盲点地看到它，而3D技术则记录了物体的部分内容。它分析物体的图像信息，模拟给人三维印象的“双眼效应”。
例如，全息投影就像一个重建机器，记录一个物体的所有图像信息，然后创建一个相同的个体，而3D技术则记录该物体特定面部的图像信息并与你创建的相似。新副本。可见全息投影技术的技术含量远高于3D立体投影技术。
全息投影不仅在技术含量上更加先进，而且在投影质量上也更加优越。 不管三维效果有多强，3D总是需要巨大的屏幕进行背投，这给观众一种不真实的感觉，意味着总感觉特效是在我已经知道的二维平面上处理的。
其次，3D只记录物体部分的图像信息，因此图像的视角只有120左右。例如，如果一个角色在屏幕上面向观众，而观众想看到该角色的背部，则不可能走到屏幕的后面看到该角色的背部。这是因为那里没有记录视频信息。 3D 丢失。全息投影是不同的。整个屏幕投射在空中，因此不存在3D不真实感。
而且全息投影记录了物体的所有图像信息，360视角，无盲点。因此，在3D 中，您无法走到图片后面并看到角色的后面，而全息投影则不是这样。全息投影记录了物体的所有图像信息，因此只有人物的背面、侧面、顶部和底部是可见的，并且从各个角度都可以看到，就像真人站在那里观察图像一样。没有案件丢失。
3D全息投影技术应用
1.实现真正的裸眼3D视频
我们都知道，过去的电影放映技术都是采用偏光眼镜来实现3D技术。然而，我们都知道这不是真正的3D，因为最终图像显示在二维屏幕上。如果将全息技术应用到电影技术中，真正的3D电影将在远离银幕的三维空间中上演，偏光眼镜将被彻底摘除，裸眼3D技术将成为现实。 2010年在日本举办的《初音未来》演唱会上，利用全息技术将动漫歌手虚拟化。随着全息技术越来越成熟，全息3D电影指日可待。
2、在通讯设备中的应用
虚拟键盘
随着科学技术的进步，微电子学和集成电路得到了发展。各种电子设备正逐渐从大型设备向高度集成、紧凑型设备过渡。从台式电脑到笔记本电脑，再到现在苹果主导的iPad。电子产品已发展成为高度集成的领域。但是，尽管它享有高级集成带来的便利，但它也挑战了我们对PC 的传统定义。例如，将键盘改为触摸屏。利用全息技术，可以创建虚拟键盘，利用激光传感技术，可以在虚拟键盘上进行操作。
全息视频
随着3G时代的到来，视频聊天不再是电脑的专利。通过手机可以实现视频聊天。全息技术可以在您眼前创建您想要交谈的人的三维图像。这将是人类继计算机通信时代之后的又一重大里程碑。
3. 医疗应用
全息显微镜
全息显微镜是一种将全息术和显微镜相结合的技术，与普通显微镜技术相比，它可以保存整个标本。无需准备样品切片。特别是对于一些生物标本，可以采用高功率连续光或脉冲激光照射全息图，重建的图像是三维的，可以显示标本的细节。全息显微镜有两种主要类型。一种是全息技术与显微镜的结合，称为“全息显微镜”，它解决了显微镜的分辨率能力和景深之间的矛盾，避免了像差的影响，达到了非常好的分辨率。较小的衍射极限允许更大的视场。一是利用全息图本身的特性来放大它，这就是所谓的“全息放大”。拍摄时使用不同的波长或不同的衍射角，相当于相应地调整全息图，使图像被放大。全息显微镜广泛应用于医学、生物学和科学研究。
医用器材
全息术由于其独特的优势，解决了许多其他技术难以解决的问题，为疾病的诊断和治疗做出了贡献。激光全息技术首次成功应用于眼科疾病的诊断和治疗。全息照片提供的信息相当于480张普通眼底照片。在诊断眼部疾病的过程中，可以利用激光全息成像技术提供全眼的三维图像，并利用显微镜对全眼图像的不同位置进行逐层分析（角膜、前房、（房室、晶状体、玻璃体、视网膜等）并研究它们。激光全息成像技术还可用于提供眼睛每个部分的单独三维图像以进行详细检查。在临床检查中，利用全息诊断技术可以检测出直径小至1毫米的乳腺癌，这有助于癌症的早期诊断和治疗。
4. 存储全息信息
光全息存储基于全息原理，以全息形式存储信息。两者之间的耦合和解耦用于存储信息以及比较和识别信息。联想的能力还结合了信息存储和信息处理。全息信息存储是20世纪60年代随着激光信息的发展而出现的一种新的存储方式。具有大容量、高密度、高衍射率、低噪声、高分辨率、高保真度等特点。光全息存储不仅容量大，而且具有数据传输速度快、寻址时间短的特点。
5、军事领域的运用
全息技术可以弥补普通空中和水下监视系统的缺点。例如，典型的雷达系统只能检测目标的距离、方向和运动速度，而全息监视系统可以提供目标的三维图像。这对于国防和军队来说非常重要，及时识别目标是飞机还是导弹、潜艇还是鱼雷对于采取反制措施至关重要。全息术在军事中的应用彻底改变了通信、导航、位置传感和其他技术。全息术是一个快速发展的光学领域，其应用深入发展并渗透到许多领域。已成为现代科学研究、工业和经济建设中有效的检测工具。
– 完- 来源：Sensor Technology 编辑：aloysius
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