光場三維成像系統(tǒng)能夠獲得高質(zhì)量、高分辨率的彩色動態(tài)光場三維顯示,且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的紋理和光照陰影,因此,當(dāng)前針對光場三維成像技術(shù)的研究已越來越廣泛。當(dāng)今世界范圍內(nèi)支持多角度圖形渲染的虛擬光場傳感器和實(shí)際光場傳感器技術(shù)日臻成熟,顯示器分辨率越來越高,并且各種光調(diào)制器的調(diào)制率也逐漸提升,同時計算機(jī)圖形圖像技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得通過幾何光學(xué)定向屏幕和投影技術(shù)重建的定向光場的光場三維成像逐漸完善。近年來,光場三維成像的準(zhǔn)確性和交互能力也在不斷提升,而且在光場三維成像系統(tǒng)中也在增加手勢識別、人臉檢測和其他計算機(jī)視覺等功能。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日益普及,光場三維成像技術(shù)與人機(jī)交互技術(shù)的逐漸融合,不僅能夠增加體驗(yàn)者真實(shí)的感官體驗(yàn),還可以為高質(zhì)量和低成本的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供可行性的人機(jī)交互方案。迄今為止,光場三維成像的主要工作是通過硬件調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)從采集端到顯示端的實(shí)時更新和三維物體的動態(tài)處理。這主要包括硬件處理算法和圖形處理器的并行操作等。目前,雖然核心圖形和圖像投影組件價格越來越低廉,但處理能力卻并沒有隨著價格的優(yōu)勢而顯著提升,具有更高級功能的圖形處理芯片雖然已經(jīng)存在,但是新產(chǎn)品的價格卻依然不... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

萊曼·弗蘭克·鮑姆和

1第1章緒論1.1引言人類生活在一個三維世界中，眼睛是人類獲取這個世界信息的主要途徑。傳統(tǒng)的二維圖像的采集以及二維圖像的顯示技術(shù)已發(fā)展的相當(dāng)成熟，但因?yàn)槎S圖像缺少深度信息，從而限制了人們對這個世界的全面理解和認(rèn)知。為彌補(bǔ)這樣的缺陷，三維圖像采集和三維圖像顯示應(yīng)運(yùn)而生，它可以更加真實(shí)的記錄和獲取三維世界的信息，并且還可以直觀地重現(xiàn)和還原三維信息。其實(shí)，三維圖像的采集和三維圖像的顯示正是三維成像技術(shù)領(lǐng)域中的兩個重要分支，再加上被譽(yù)為三維采集和三維顯示之間橋梁的三維重構(gòu)技術(shù)，這三個重要分支構(gòu)成了三維成像領(lǐng)域中不可或缺的三大模塊，并且彼此之間相得益彰。圖1.1萊曼·弗蘭克·鮑姆和他的小說《萬能鑰匙》封面圖1.2Microsoft公司發(fā)布的HoloLens演示圖早在1901年，美國著名作家萊曼·弗蘭克·鮑姆在他的小說《萬能鑰匙》中首次提及到一種電子的符號標(biāo)記眼鏡。這種眼鏡能將信息數(shù)據(jù)疊加到真實(shí)的世界中，這是三維成像概念首次出現(xiàn)在我們的世界中，如圖1.1所示。直到2019年，微軟公司（Microsoft）公開發(fā)布了一種創(chuàng)新產(chǎn)品HoloLens2，三維立體顯示眼鏡從此真實(shí)的走進(jìn)了我們每天的

6司在德國創(chuàng)建于2008年，是全球唯一一家可以進(jìn)行從500萬到7000萬像素定制的具有工業(yè)級的光場三維采集傳感器生產(chǎn)廠家，該公司的光場三維采集傳感器技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。圖1.4Raytrix公司發(fā)布的光場三維采集傳感器的醫(yī)學(xué)演示圖[24]1.3.2光場三維重構(gòu)技術(shù)研究現(xiàn)狀在文獻(xiàn)[25]中，浙江大學(xué)的劉旭和李海峰兩位教授在空間三維顯示技術(shù)的研究中，針對基于光場三維重構(gòu)的概念進(jìn)行了很好的詮釋。當(dāng)人眼觀察和感知客觀三維物體發(fā)出的光強(qiáng)的空間分布光場時，本質(zhì)上只需要獲知強(qiáng)度信息就可以很好的感知到三維物體的空間形態(tài)，并不需要了解客觀三維物體發(fā)出的相位信息。這就意味著在客觀世界中只要可以恢復(fù)和再現(xiàn)三維物體或者三維場景的空間光場分布就能實(shí)現(xiàn)三維顯示。近年來，隨著計算機(jī)視覺技術(shù)和光場成像技術(shù)的相結(jié)合，來自于計算機(jī)視覺技術(shù)中的三維重構(gòu)對光場成像技術(shù)中的光場重構(gòu)[26]也提供了很好的技術(shù)支撐。原始的三維重構(gòu)的本質(zhì)是根據(jù)獲得的二維圖像序列重建三維模型的過程。傳統(tǒng)的二維圖像囊包括了很多信息，其中有陰影、輪廓、亮度、紋理等，不同二維信息分別應(yīng)用在不同的三維重構(gòu)技術(shù)中。一般情況下，使用輪廓和紋理信息的比較多，在文獻(xiàn)[27]中，作者提出改進(jìn)SFS（Shape-From-Silhouette）方法的思想，通過立體匹配技術(shù)和目標(biāo)物體輪廓信息相融合的方法進(jìn)行了三維模型的重構(gòu)，在此方法中，因?yàn)橄鄼C(jī)標(biāo)定的過程要求物體輪廓信息的測量和相機(jī)運(yùn)動軌跡的精確程度都很高，而相機(jī)內(nèi)參[28]的標(biāo)定又非常依賴于二維圖像序列的輪廓信息，所以導(dǎo)致這種方法的應(yīng)用具有局限性。不過，F(xiàn)ranco和Boyer提出了一種新的算法[29]，彌補(bǔ)了文獻(xiàn)[27]中的不足，該方法的精髓是應(yīng)用幾何代數(shù)法直接求取VH（VisualHull）相交后的多邊形網(wǎng)格。利用紋理信息三維重構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集成成像3D拍攝與顯示方法[J]. 王瓊?cè)A,鄧歡.  液晶與顯示. 2014(02)
[2]基于光場重構(gòu)的空間三維顯示技術(shù)[J]. 劉旭,李海峰.  光學(xué)學(xué)報. 2011(09)
[3]光學(xué)信息處理和人類視覺系統(tǒng)(一)[J]. 李繼陶,陳禎培,周英.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 1985(01)

博士論文
[1]高分辨率可交互掃描光場顯示關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 蘇忱.浙江大學(xué) 2017
[2]水平光場三維顯示機(jī)理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D]. 夏新星.浙江大學(xué) 2014



本文編號：3400055