水平光場三維顯示機(jī)理及實現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、光場三維顯示技術(shù)是近幾年才被提出的一種新型三維顯示方法。這種技術(shù)試圖記錄和重構(gòu)三維物體上各個點元朝向各個方向發(fā)出的光線，與全患顯示類似，因此它不僅可以真實再現(xiàn)三維場景的空間特性，而且能夠正確表現(xiàn)不同物體的相互遮擋關(guān)系，是一種更符合人們觀看習(xí)慣的三維顯示技術(shù)，已經(jīng)成為近年來的研究熱點。
　　本論文以全光函數(shù)為基礎(chǔ)，圍繞著光場重構(gòu)這一問題進(jìn)行展開，闡述了光場三維顯示的基本原理，著重介紹了三套分別采用普通定向散射屏、柱面定向散射屏以及平

2、面偏折型定向散射屏實現(xiàn)360度水平光場三維顯示系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、重建原理，并詳細(xì)分析了這三套系統(tǒng)的三維顯示空間以及單一視點觀看圖像。這為光場三維顯示實驗樣機(jī)的成功構(gòu)建和后續(xù)性能評價提供了重要的理論依據(jù)。
　　我們搭建了基于數(shù)字微鏡陣列(DMD)的彩色高速投影樣機(jī)，開發(fā)了具有特定散射特性的定向散射屏，解決了光場數(shù)據(jù)采集以及計算、投影圖像的快速生成、海量數(shù)據(jù)的高效壓縮與高速傳輸以及光場掃描的圖像同步控制等關(guān)鍵問題，成功地先后構(gòu)建了基于普

3、通定向散射屏的360度光場三維顯示系統(tǒng)以及基于平面偏折型定向散射屏的懸浮式360度光場三維顯示系統(tǒng)。實驗系統(tǒng)既證明了利用高速投影機(jī)和同步旋轉(zhuǎn)的定向散射屏來進(jìn)行360度光場三維顯示的可行性，又為進(jìn)行光場三維顯示性能評價的深入研究提供了有效平臺。構(gòu)建的懸浮式360度光場三維顯示，首次成功地將顯示的三維場景完全懸浮在屏幕上方的空氣中，這為今后觀察者用手探入顯示區(qū)域與三維場景進(jìn)行實時交互奠定了基礎(chǔ)。
　　隨著三維顯示相關(guān)研究的深入，評價再

4、現(xiàn)三維圖像的顯示性能將會成為下一步研究的主要方向?；跇?gòu)建的實驗平臺，分析了光場三維顯示的空間再現(xiàn)能力，提出了空間分辨率以及角分辨率的計算方法，并從信息量的角度，提出并分析了光場顯示所具有的光線復(fù)用特性。我們還提出了表示精確度的函數(shù)用于評價光場重建的精確程度，為進(jìn)一步地評價三維顯示圖像質(zhì)量提供了理論指導(dǎo)。另外，我們在現(xiàn)有實驗平臺的基礎(chǔ)上對顯示系統(tǒng)性能進(jìn)行了一定的改進(jìn)與提升。我們提出了基于LED亮度調(diào)制的真彩色光場三維顯示方法并進(jìn)行了實驗