王涌天:视差型立体显示舒适度研究与真三维显示技术
为了进一步研究立体显示机理和人眼视觉生理引起的畸变,通过研究视差型立体拍摄显示整个过程,我们提出了可消畸变的立体拍摄显示系统的设计方法和立体影像畸变的客观检测方法。
可消畸变的立体拍摄显示系统设计方法
所以,无畸变的拍摄显示系统应满足:轴向放大率=垂轴放大率。这里的畸变主要是指立体显示系统再现的立体图像长宽高与实际物体的长宽高的比例不同,导致比例不同的原因是拍摄显示再现整个系统的参数设计不合理导致轴向放大率与垂轴放大率不一致。通过合理选择参数可以满足消畸变条件, 即:
我们研究了整个拍摄显示再现过程中的轴向放大率和垂轴放大率发现,通过合理的选择参数,可以在一定的范围内满足无畸变再现立体影像。这部分研究成果已经发表在了光学学报和光子学报上。
根据前面研究的立体影像畸变理论,我们目前正在开发可消畸变的视差型多通道实拍实现系统。
真三维显示技术研究
在研究真三维显示技术之前,我们需要先了解一下什么叫做真三维显示技术。
通俗来讲,在真实三维空间中通过光线再现或像素填充实现的三维显示。
真三维显示技术按照实现方法一般又可分为2类,其一是通过光线再现方式实现的全息三维显示技术,其二是通过像素填充实现的体三维显示技术。
全息三维显示技术的工作原理就是:利用光束的衍射与干涉效应记录(再现)物体的光强与相位的三维显示,这是一种理想的三维显示技术。但是目前的全息三维显示技术还有一定的局限性:由于受目前计算能力和空间光调制器分辨率限制,短期内难以实现低成本高分辨率彩色动态显示。
基于旋转屏的全息三维显示技术
1、螺旋屏+激光扫描
2002年,德国布伦瑞克工业大学(Technical University of Braunschweig)的Knut Langhans开发出旋转面球状显示的原型化系统FELIX 3D System。该系统采用二维扫描机构控制三色激光束按照待显示信息位置在旋转的螺旋面上扫描,经屏幕表面反射或散射形成三维体像元。但这种螺旋屏存在三维图像具有中空现象,三维图像切片算法复杂,激光扫描机械控制复杂,当采用单投影机方式时,投影景深范围小。
2、发光体旋转(LED)
1979年,E.P.Berlin在专利中提出了基于二维LED屏旋转的真三维显示方法。二维LED屏由电机带动旋转,每转动到一个位置,通过控制旋转屏上LED的亮灭产生该位置处的二维截面图像。屏幕旋转一周,由人眼视觉暂留效应合成三维图像。但这种技术由于LED管芯尺寸大,所以更适于大尺寸显示,这也就导致了数据传输难度大、速率低,同时使得转动惯量偏大。
3、平面屏+高帧频投影机
美国Actuality Systems公司推出样机Perspecta Volumetric 3D Display部分投影光学系统,但是系统也存在着很大的缺陷,首先是随着屏幕旋转,机械噪声很大;其次,由于需要对图像进行旋转和校正处理,运算量庞大;最后,因为受到DMD帧频的限制,提高色彩(8种)和分辨率的空间不大。
4、三维模型解析&nb