激光全息摄影
激光扫描仪
三维光学扫描仪按照其原理分为2类，一种是“照相式”，一种是“激光式”，两者都是非接触式
无论是全息摄影，还是最早的银版照相术，它们的奥秘都在对光的记录。所有的光都拥有三种属性，它们分别是光的明暗强弱、光的颜色以及光的方向。早期的银版照相和黑白照片只能记录下光的明暗变化，而彩色照片在此之外，还能通过记录光的波长变化，反应出它的颜色。全息摄影是唯一能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术，通过激光技术，它能记录下光射到物体上再折射出来的方向，逼真地再现物体在三维空间中的真实景象。
三维激光扫描仪的工作原理是什么
原理比较简单，事实上和全息照片有着相同的原理，首先，需要将激光分成两束，一束光照射物件 ，一束直接照到底片上，使感光原件感光。从这是利用了从物体后部反射的激光束与物体前部反射的激光束所走过的距离不同，因此与直接照射的参考光束所形成的干涉条纹不同，而三维型激光扫描仪则记录了全部的条纹，也就记下了物体的立体形象，只要再用激光去照射全息图片，就可以显出物体的真面目。观看这样的图片时，只要改变观察的角度，就可以看到被前面物体挡住的部分，而且从这机关报照片中任意剪下一小块，都可从它看到物体的全貌，只是观察的窗口较窄，就好比从钥匙口看室内的情况一样。
“全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。
为了获得清晰的全息图，要求光源性能特别好，只有激光才能达到。所以，在激光出现之后，全息摄影技术才迅速发展起来并获得了广泛的应用。
三维激光扫描仪
[Leica]
Leica
一· 定义
三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。随着三维激光扫描仪在工程领域的广泛应用,这种技术已经引起了广大科研人员的关注。通过激光测距原理（包括脉冲激光和相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器，利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的。
二·分类
目前市场上销售的三维激光扫描仪按测量方式划分有三种：基于脉冲式、基于相位差和基于三角测距原理；
按用途可分为室内型和室外型。
三·特点
1.三维测量
传统测量概念里，所测的的数据最终输出的都是二维结果（如CAD出图），在现在测量仪器里全站仪，GPS比重居多，但测量的数据都是二维形
式的， 在逐步数字化的今天，三维已经逐渐的代替二维，因为其直观是二维无法表示的，现在的三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X,Y,Z点的信息，还包括 R,G,B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。
2.快速扫描
快速扫描是扫描仪诞生产生的概念，在常规测量手段里，每一点的测量费时都在2-5秒不等，更甚者，要花几分钟的时间对一点的坐标进行测量，在数字化的今天，这样的测量速度已经不能满足测量的需求，三维激光扫描仪的诞生改变了这一现状，最初每秒 1000点的测量速度已经让测量界大为惊叹，而现在脉冲扫描仪（scanstation2）最大速度已经达到50000点每秒，相位式扫描仪（HDS6000）最高速度已经达到500000点每秒，这是三维激光扫描仪对物体详细描述的基本保证，古文体，工厂管道，隧道，地形等复杂的领域无法测量已经成为过去式。
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五.应用领域广泛
作为新的高科技产品，三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘、采矿业、变形监测、工厂、大型结构、管道设计、飞机船舶制造、公路铁路建设、隧道工程、桥梁改建等领域里应用。三维激光扫描仪，其扫描结果直接显示为点云（pointcloud 意思为无数的点以测量的规则在计算机里呈现物体的结果），利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型, 既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的 。
全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。
普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。
激光全息摄影是一门崭新的技术，它被人们誉为20世纪的一个奇迹。它的原理于1947年由匈牙利籍的英国物理学家丹尼斯·加博尔发现，它和普通的摄影原理完全不同。直到10多年后，美国物理学家雷夫和于帕特倪克斯发明了激光后，全息摄影才得到实际应用。可以说，全息摄影是信息储存和激光技术结合的产物。
激光全息摄影包括两步：记录和再现。
在摄影中， 照相机拍摄的景物只记录了景物的反射光的强弱，也就是反射光的振幅信息(灰度),而不能记录景物的立体信息。而全息摄影技术能够记录景物反射光的振幅和相位，是一种立体摄影技术。为了获得清晰的全息图，要求光源性能特别好，只有激光才能达到。所以，在激光出现之后，全息摄影技术才迅速发展起来并获得了广泛的
应用。
激光全息摄影记录
１．全息记录过程是：把激光束分成两束；一束激光直接投射在感光底片上,称为参考光束；另一束激光投射在物体上，经物体反射或者透射，就携带有物体的有关信息，称为物光束.物光束经过处理也投射在感光底片的同一区域上.在感光底片上，物光束与参考光束发生相干叠加，形成干涉条纹，这就完成了一张全息图。
（透射：无论是机械波（地震波）还是电磁波（光），波入射到物质上时都会引起组成物质的粒子同频率的振动，这些粒子作为次波源就向四周辐射同频率的波，粒子在均匀介质中是各个粒子的振动特性一致，会发生反射折射。
当这些波在均匀介质中进入另一种均匀介质的时候，成为折射。当这些波仍返回原来的均匀介质中，成为反射。
如果介质是非均匀的，这些粒子就会向各个方向辐射，成为散射。）
激光全息摄影再现
２．全息再现的方法是：用一束激光照射全息图，这束激光的频率和传输方向应该与参考光束完全一样，于是就可以再现物体的立体图象。人从不同角度看，可看到物体不同的侧面,就好像看到真实的物体一样，只是摸不到真实的物体。
全息成像是尖端科技，全息照相和常规照相不同，在底片上记录的不是三维物体的平面图象，而是光场本身。常规照相只记录了反映被拍物体表面光强的变化，即只记录光的振幅，全息照相则记录光波的全部信息，除振幅外还记录了光波的图相。即把三维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中
衍射（Diffraction）又称为绕射，光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象。
如果采用单色平行光，则衍射后将产生干涉结果。相干波在空间某处相遇后，因位相不同，相互之间产生干涉作用，引起相互加强或减弱的物理现象。 衍射的结果是产生明暗相间的衍射花纹，代表着衍射方向（角度）和强度。
光的干涉：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。
只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。
将制得的全息图放回原位，遮住物光束并取走物体，用原参考光照明，则透过全息图可以看到原来放置物体的地方有物体的虚像，犹如物体
没有取走一样，物体的虚像具有明显的视差效应，人眼通过全息图观察物体的虚像，就像通过一个“窗口”观察真实物体一样，具有强烈的三维真实感，当人眼在全息图后面左右移动观察时，可以看到物体的不同部位。
文物的数字化保护就是通过数字化摄影／摄像、虚拟现实技术、多媒体信息处理技术、通信技术、人机交互技术。
由于文物遗迹在长期的保存过程中．无法避免自然消亡的结果。同时考古遗址中很多重要的迹象，会因考古发掘工作的需要，在发掘过程中被逐步有计划的去除。而传统的绘图、照相、摄影以及文字记录手段在记录遗迹、遗址的几何信息和三维形态时，受各种因素影响很难做到精确测量(毫米级)，无法为后来的研究、展示等应用需求提供必要的资料。大遗址保护，尤其是未完全发掘的遗址，既要完整保留遗迹在不同阶段的信息资料，又要不影响发掘、研究工作的继续进行，这需要非常精确的记录遗址的几何信息和三维形态，而且是无损测量。传统提取资料信息的手段已无法满足目前工作的需要。
古建筑保护，首先就是需要原始资料，所以古建筑测绘成为建筑保护的重中之重。而先进的测绘技术将为古建筑保护提供快速、高质量的原始资料。
当照明干板的光束为单色光时，只有在某些特定的角度下才能观察到再现像；当不同波长的混合光（例如白光）以一确定的入射角照明干板时，只有某些特定的波长满足布拉格条件而产生再现像，其中只有一种波长的衍射效率为最高。这就是反射式全息图的角度选择性和波长选择性。
彩虹全息和像全息一样，也可以用白光照明再现。不同的是，像全息的记录要求成像光束的像面与记录干板的距离非常小，而彩虹全息没有这种限制。彩虹全息是利用记录时在光路的适当位置加狭缝，再现时同时再现狭缝像，观察再现像时将受到狭缝再现像的限制。当用白光照明再现时，对不同颜色的光，狭缝和物体的再现像位置都不同，在不同位置将看到不同颜色的像，颜色的排列顺序与波长顺序相同，犹如彩虹一样，因此这种全息技术称为彩虹全息彩虹。
由于激光再现的全息图失去了色调信息，人们开始始致力于研究第三代全息图。第三代全息图是利用激光记录和白光再现的全息图，例如反射全息、像全息、彩虹全息及模压全息等，在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变。