全息实景模拟技术(微美全息分析)

传统行业在3D场景的应用上有相当大的局限性，需要培训人员长时间学习3Dmax等专业3D软件，操作复杂，需要花费大量时间进行设计、建模、渲染和计算。作为纳斯达克上市公司梅玮全息研究院的研究机构，梅玮全息美国。WIMI认为，科学家可以通过对计算全息算法的研究，使三维信息的应用更加普遍。随着5G通信和网络技术的发展，三维信息的应用将越来越广泛，如空间立体地图、医疗设备成像等。目前三维物体的计算全息受计算机计算速度和存储能力的限制，主要用于记录小尺寸、形状简单的三维物体，在实际光路中容易受到自然光等外界干扰因素的影响，导致再现效果不理想。而全息技术具有真3D成像的效果，是其他3D成像技术和伪3D技术无法比拟的。既能为人眼提供最真实的空间3D视觉效果，又摆脱了对现有3D眼镜、立体显示头盔等特殊观看设备的依赖，不会造成视觉不适。人们相信，随着科学技术和硬件的发展，全息方法可以用来快速记录形状复杂的大容量三维场景信息。未来，以全息术为三维信息载体的信息传输将涉及许多重要领域，基于全息术的加密必将成为信息安全领域的一个主要研究方向。全息摄影的主要原理是基于光波的衍射和干涉理论。通过引入参考光波与物光波干涉，可以将物光波的所有信息，包括振幅和相位信息，以二维图像的形式记录下来。随着高相干激光光源的出现和计算机技术及相关硬件设备的飞速发展，光学全息术、数字全息术和计算全息术相继诞生，全息技术逐渐向数字化方向发展。计算全息图(CGH)是用计算机以数字形式记录光波的振幅和相位信息，然后对其进行编码得到CGH。该方法摆脱了光学全息术对光路和实验设备的高度依赖，可以在计算机上进行数字记录。此外，还可以与数字图像处理等算法相结合，降低实验结果中干扰项、背景噪声等因素的影响。记录过程不受实验环境限制，具有操作灵活、存储传输方便、可重复性高等诸多优点。编码时，将全息图上每个采样点得到的复振幅转换成二维非负全息图透过率，全息图由物理介质记录或产生。常用的编码方法有迂回相位编码、相位图编码、修正离轴参考光编码等。迂回相位编码分别对物光波的复振幅分布进行振幅和相位编码。如图1所示，待编码的全息图被视为一系列由透明孔和不透明部分组成的采样单元。通过改变透明孔径的面积对复振幅的振幅进行编码，通过改变透明孔径中心到采样单元中心的位置对复振幅的相位进行编码，从而将物光波的振幅和相位信息编码成非负的实数函数。
图1迂回相位编码原理示意图
第二类是基于相位恢复算法的相位图像编码。在该方法中，物光波在全息平面上的复振幅分布被视为由纯相位分布的二维空间衍射形成，并且物光波的复振幅分布通过迭代运算被转换为纯相位物光波，从而物光波的相位信息被单独编码以记录物信息。第三种是修正离轴参考光编码的干涉编码法。该方法借鉴光学全息和数字全息的干涉条纹记录方法，引入参考光或偏置分量，将物光波的复振幅分布记录为干涉条纹的强度分布。常用的修正离轴参考光编码方法有型编码、黄型编码、李型编码等。三维场景不仅包含物体的信息，还包含物体在深度方向和相对位置上的空间信息。因此，在生成三维场景的计算全息图时，需要处理大量的数据。目前，生成三维场景计算全息图的方法有点源法、色谱法和多视图投影法。1.点源法：点源法把一个三维物体看成多个离散的点。在全息图的生成过程中，逐点计算全息图面上三维物体的每个离散点的复振幅分布，然后根据光波的叠加原理，叠加记录面上每个离散点的复振幅分布，从而得到包含所有三维物体点的复振幅分布，然后采用合适的编码方法生成全息图。2.层析：层析是将三维物体的信息沿深度方向切割成一系列平行的二维图像信息，然后以每一层图像信息为单位，引入快速傅里叶变换等数字处理方法，计算出各平面图像到全息面的光波复振幅分布，再将复振幅叠加编码生成全息图，如图2所示：
图2色谱原理示意图
3.平面波角谱法：基于衍射的角谱理论，可以认为任何平面光波场都是由无数组不同方向、不同振幅传播的平面波组成的。叠加时，角谱的模式和振幅角是各平面波不同振幅和相位的值。上述三维场景全息图生成方法中，每种方法都有各自的优缺点，需要根据实际情况进行选择。点源算法简单、灵活、应用广泛，但由于三维场景数据量大，通常需要花费大量时间进行计算。通过层析将3D信息切割成2D图像信息，可以在计算中引入快速傅立叶变换等方法，提高计算速度。但是色谱法很难记录复杂的3D场景信息，只适用于简单的3D物体。平面角谱分析理论上可以计算任意平面组成物体的全息图，通过一些有效的优化算法，可以提高计算速度。但遮挡面或部分重叠面的光会相互干涉，有些区域会更亮或更暗，对全息图的再现效果有一定影响。此外，还有基于双目立体视觉的多视图投影、三角面片法等其他方法。微全息研究院成立于2020年8月，致力于全息AI视觉探索科技未知，开展以人类视觉为驱动力的基础科学和创新技术研究。全息科学创新中心致力于以全息AI视觉探索科技未知，吸引、聚集和整合全球相关资源和优势力量，推动以科技创新为核心的全面创新，开展基础科学和创新技术研究。微全息研究院计划从以下几个方面拓展对未来世界的科学研究：一是全息计算科学：脑机全息、量子全息、光电全息、中微子全息、生物全息、磁悬浮全息；二、全息通信科学：脑机全息、量子全息、暗物质全息、真空全息、光电全息、磁悬浮全息；三、微集成科学：脑机微集成和中微子微集成。微集成，光电微集成，量子微集成，磁悬浮微集成。全息云科学：脑机全息云、量子全息云、光电全息云微美全息学院旨在推动面向实际行业场景和未来世界的计算机科学、全息、量子计算等相关领域的前沿研究。搭建产学研合作平台，推进重大科技创新成果应用，打造产业与研究中心深度融合的生态圈。美国微全息研究院秉承“有人的地方就有科技”的使命，专注于未来世界的全息科学研究，为全球人类科技进步做出贡献。
微全息成立于2015年，纳斯达克股票代码：WiMi。
微全息专注于全息云服务，主要集中在车载ar全息HUD、3D全息脉冲激光雷达、头戴式光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息车载导航、metacosmic全息AR/VR设备、metacosmic全息云软件等专业领域。涵盖了全息ar技术的诸多环节，如全息车载AR技术、3D全息脉冲激光雷达技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、交互式全息虚拟通信、元宇宙全息AR技术、元宇宙虚拟云服务等。是全息云集成技术解决方案提供商。