多投影光場(chǎng)顯示系統(tǒng)顯示原理與技術(shù)研究.pdf

1、三維顯示技術(shù)日益受到關(guān)注的今天，各種三維顯示的實(shí)現(xiàn)方式得到迅速發(fā)展。其中光場(chǎng)三維顯示技術(shù)原理在于還原真實(shí)空間內(nèi)物體光場(chǎng)的分布，因其無(wú)需佩戴頭戴設(shè)備、真實(shí)還原三維場(chǎng)景中的近大遠(yuǎn)小和遮擋關(guān)系、能夠提供平滑的運(yùn)動(dòng)視差而受到廣泛關(guān)注。本文即從光場(chǎng)的全光函數(shù)描述出發(fā)，簡(jiǎn)述在自由空間中的四維光場(chǎng)表達(dá)方式，從而得到光場(chǎng)顯示的基本映射關(guān)系。根據(jù)此映射關(guān)系，重點(diǎn)推導(dǎo)了環(huán)繞式多投影光場(chǎng)顯示的光場(chǎng)映射算法，為實(shí)際搭建環(huán)繞式多投影光場(chǎng)顯示系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

2、r>　　本文在光場(chǎng)映射理論的基礎(chǔ)上搭建了大尺寸360°環(huán)繞式多投影光場(chǎng)顯示系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了投影機(jī)陣列和散射屏的特性和搭建方案，并針對(duì)三維顯示的巨大信息量制定了計(jì)算機(jī)陣列和分屏器陣列等數(shù)據(jù)分割和同步傳輸方案。配合硬件系統(tǒng)，本文還詳細(xì)描述了實(shí)時(shí)光場(chǎng)映射渲染和同步繪制的軟件處理流程、進(jìn)行大量數(shù)據(jù)分割處理與同步輸出的方法以及軟硬件配合進(jìn)行畫(huà)面校準(zhǔn)的方案。所搭建的大尺寸360°環(huán)繞式多投影光場(chǎng)顯示系統(tǒng)為后續(xù)的光場(chǎng)顯示相關(guān)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)和性能分析優(yōu)化提

3、供了平臺(tái)。
　　在光場(chǎng)理論指導(dǎo)下，光場(chǎng)顯示的性能分析與優(yōu)化是研究的主要方向。為此我們進(jìn)行了光場(chǎng)顯示系統(tǒng)的軟件仿真工作，以提供更為便捷的系統(tǒng)性能調(diào)試和對(duì)比的方法。基于所搭建完成的光場(chǎng)顯示系統(tǒng)平臺(tái)，本文對(duì)使用相似硬件結(jié)構(gòu)的多視角映射算法與光場(chǎng)映射算法進(jìn)行了對(duì)比并在系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了驗(yàn)證，確定了光場(chǎng)映射算法的優(yōu)勢(shì)所在。針對(duì)光場(chǎng)映射算法對(duì)實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)的近似處理，本文指出因此帶來(lái)的場(chǎng)景失真現(xiàn)象的成因，分析并提出了軟件優(yōu)化方案，減少了離開(kāi)屏幕距

4、離較遠(yuǎn)的場(chǎng)景的畫(huà)面失真，提升了系統(tǒng)的畫(huà)面質(zhì)量，擴(kuò)展了場(chǎng)景重構(gòu)的深度。
　　本文還進(jìn)行了一些提升三維顯示實(shí)際體驗(yàn)的探索研究，主要原理在于將重構(gòu)的公共顯示區(qū)域放置在設(shè)備外部，以便觀眾進(jìn)行實(shí)際接觸。對(duì)于小型的基于液晶屏和透鏡陣列的系統(tǒng)，本文實(shí)現(xiàn)了真實(shí)物體與三維場(chǎng)景的融合，同時(shí)使觀眾可以與三維場(chǎng)景進(jìn)行直接“觸摸”;而對(duì)于大型的多投影式系統(tǒng)，觀眾可以直接進(jìn)入內(nèi)凹的屏幕圓弧內(nèi)的公共顯示區(qū)域，看到區(qū)域內(nèi)所有圍繞在觀眾周圍的投影機(jī)，實(shí)現(xiàn)沉浸式的三