基于激光技术的智能全息投影设备概论

基于激光技术的智能全息投影设备概论

杨芯悦，刘惠娟，陈雪娇，孙艺耕，程祺

厦门大学嘉庚学院 信息科学与技术学院，福建 漳州 363105

摘要：传统的投影设备效果呈现率低，为了解决这一问题，基于激光技术的全息投影设备采用一种新型成像原理提高效果呈现率。此全息投影可以将旅游地区的建筑、规划、环境、地形等数据上传至云端大数据库，使用者可以根据自己的需求下载使用，并将下载的数据经过处理后，利用全息投影技术展现出一个全方位、立体的多角 度模型，这个模型将百分百模拟现实环境，实现在任何地方与任何事物的交流互动，并随时更新，保证资源的可利用性。在应用全息投影技术后，可以让人们能够在身临其境的情况下亲自参观，达到足不出户体验建筑物的目的。

关键词：激光技术；全息投影；室内场景；光线规划；创新型互动

1 引言

随着虚拟仿真技术与激光计算机技术的发展，目前的二维平面室内场景布局规划已经不能满足人们对于室内场景的布局规划需求，人们需要一种能够体现三维室内场景的布局规划模型来满足人们对于室内场景的逼真性、交互性等需求，因此，基于激光技术全息图像成为当前的研究热点，对于室内场景三维布局规划的模型构建便成为了研究基础，所以我们提出了室内场景三维布局全息投影概念。全息投影技术功能较为强大，完全可以满足多元建筑的具体需求，其本身就具备较强的创新性与先进性，可以满足建筑空间展示对清晰度及美观度的要求。此外，全息投影可以将旅游地区的建筑、规划、环境、地形等数据上传至云端大数据库，使用者可以根据自己的需求下载使用，并将下载的数据经过处理后，利用全息投影技术展现出一个全方位、立体的多角 度模型，这个模型将百分百模拟现实环境，实现在任何地方与任何事物的交流互动，并随时更新，保证资源的可利用性。在应用全息投影技术后，可以让人们能够在身临其境的情况下亲自参观，达到足不出户体验建筑物的目的。

2 基于激光技术的全息投影设备原理

2.1 激光技术原理资料

在此智能投影设备所利用到的技术是利用氮气和氧气在空气中散开时，混合承德气体变成灼热的浆状物质，并在空气中形成短暂的3D影像，这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来体现的。激光技术全息图像影视三维布局规划模型在进行效果展示的过程中，需要考虑到显示速度的技术指标，考虑到三维模型全息图像的自身特点，在运用此技术的过程中显示速度的快慢直接影响交互体系的运行; 对于室内虚拟环境全息图像实现效果来说，在虚拟环境的全息图像中所需要提取的数据量比较庞大，因此，全息图像中的操作效率也作为技术指标，需要在此模型构建的过程中，控制技术指标的操作以及运行必须达到高效、稳定的状态。

2.2 室内场景原理

在构建三维布局模型的过程中，我们对室内的三维模型地理数据进行采集处理，需要进一步的对室内的构架细节、拐角细节以及室内网络结构进行数据采集。对室内的三维地形进行初步采集的过程中，我们需要对室内的三维地理空间中的服务设施以及物体的几何属性建筑进行描述，体现出外观信息和细节纹理数据，方便更好地构建出三维网络结构细节元素数据表。根据查询资料，我们了解到应对三维室内网络数据及各景观建筑数据采集使用三维网络数据格抽象法。首先将位于三维室内和景观建筑的地理空间中的数据以数字化的方式，通过平面图中提取出相关要素，对平面图进行抽象拓展处理，利用抽象的数据节点建立三维空间的拓扑关系。

2.3光线规划原理

通过研究探讨，我们决定对全息图像室内场景路径的规划主要应用三维导航算法，不断地对室内计算机数据进行合理有效的完善，应用这些数据对室内投影进行最短路径规划。水平3D全息投影面积根据以下规则计算：

1.不包括包含在所述结构区域内的烟囱，所述通风道和管道井被计数在使用区域。

2.根据自然层的总面积，该组的内部梯子包含在使用区域内。
3.建筑区域：建筑物阳台内部区域根据阳台的外周和房子的外壁之间的水平投影面积计算。封闭式阳台通过水平投影计算建筑物的面积，未封闭的阳台按照水平3D全息投影的一半计算建筑物的面积。
4.在套房:房子套件的区域使用的面积的空间，在套件中使用的区域。
5.套管内壁面积为：内壁的面积是由连接区域之间的维护或周围的组件的内部壁承载或其他承载和分隔壁和所述装配和空间的公共建筑占用。根据水平投影区域的一半，在内墙区域中计算分隔和共用墙。

3 创新点与项目特色

1.本项目主要方向在于普及对全息投影技术的商业领域应用和融入日常生活，将全息投影技术投入到服务于生活需求和工作需求中，使全息技术的使用更广泛、更多元化。因此需要降低全息投影的工业成本，提高全息投影的工作效率，使全息投影可以服务更多的情景和特殊人群。

2.更大程度开发全息投影的“立体性”，全息投影相比于影视方面的二维面体现出3D效果，具有更接近实物一样的立体视角，而且不用借助偏振片的辅助直接使用裸眼观看，将其应用到更大的空间里，更能获取身临其境的体验和互动体验。

3.用激光束投射实体的3D影像技术，使激光投射在类似胶体的气体中，例如氮气和氧气在空中散开时，混合气体变成灼热的浆状物质，在空中形成一个短暂的3D影像，这个原理利用在全屋投影中，用激光成像模拟出真实的环境，给使用者更安全更快捷方便地体验距离较远或者是现实中难以到达的场景。

4.借助全息投影技术，能够更容易拟真一个现实中的场景，不受地理位置的限制，能够展示多种类的环境内容，完全可以满足使用者的多元化的需求。

5.现实意义上的场景营造会消耗大量人力物力成本，大量的时间和受地理条件限制无法多次复制，在激光全息的应用下，可以将更多的成本投入到内容的创作和获取中，极大缩小展示成本，增加内容创作成本比例，形成一个良性循环。

4 结束语

作为激光技术全息室内投影设备，其全息投影技术本身就具备较强的创新性与先进性，应用计算机及数学的形式对空间展示进行模拟，相比于传统模式的室内银幕投影仪，其激光技术全息投影仪能突破传统建筑空间展示的局限，进而满足建筑空间展示对清晰度及美观度的要求；另一方面，本项目可以服务于各类人群、尤其是残疾人士或行动不便的弱势群体。作为一个全新的展示方式，它可以使人获得更丰富的感官体验，利用室内投影技术，将其想去的地方通过云数据下载到投影仪中，便可体验自己想去的每一个地方；相比于传统意义上的以物怀情，本投影仪可以更好展现历史遗迹的面貌，使因各种原因无法抵达历史古迹的人们在家就可以重走历史革命路，感悟革命爱国情；此外，以往的建筑空间展示往往会消耗大量的成本，而应用全息投影技术则可以降低对展品的消耗，间接简约成本，节省下来的成本可以被用于其他具体的工作，或者将其投入全息投影技术及设备的研发、采购体系中，形成良性循环。

本项目对进行影视平面投影分析后，设计出一种激光技术全息立体投影设备，从而为人们提供更加便捷、真实、足不出户的建筑体验感。

参考文献

［1］蔡燕婕，邬春生等. 基于激光技术全息图像室内场景三维布局规划模型构建[J].激光杂志，2021，42（6）：84-87.

［2］陈林星. 三维空间景观图像布局优化设计仿真[J].计算机仿真，2017，34（12）：297-300.