【摘要】：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)。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�；谒罱ㄍ瓿傻墓鈭�(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,減少了離開屏幕距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)景的畫面失真,提升了系統(tǒng)的畫面質(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)沉浸式的三維場(chǎng)景顯示效果,增強(qiáng)了臨場(chǎng)感。最后總結(jié)了本文的研究工作,指出其可改進(jìn)之處,對(duì)未來(lái)三維顯示技術(shù)的進(jìn)一步研究工作提供了方向。
【圖文】：

線可逆原理，該微透鏡陣列化可Ｗ同時(shí)作為光場(chǎng)采樣的器件，因此集成光場(chǎng)顯示可Ｗ用類逡逑似的成像器件進(jìn)行光場(chǎng)采樣，使得采樣光場(chǎng)與重構(gòu)光場(chǎng)保持一致，減少數(shù)據(jù)的損失。集成逡逑光場(chǎng)獲取和顯示的概念示意如圖１．１所示。逡逑ａｒｒａｙ邐ＢＢＳｍＳＳＢＩ邐而）ｌａｙ邋＆打逡逑ｓｅｎｓｏｒ邐ｐａｎｅｌ逡逑Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ逡逑ｐｒｏｃｅｓｓｅ＜ｎ邋日如ｔａ逡逑圖１．１集成光場(chǎng)獲取和顯示的概念示意圖［２］。一般采用徵透鏡陣列進(jìn)行云維光場(chǎng)的獲取，經(jīng)過計(jì)逡逑算機(jī)處理后，同樣用微透鏡陣列進(jìn)行還原。逡逑從集成光場(chǎng)顯示的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可Ｗ看出，k我桓鑫⑼婦嫡罅興雜Φ囊桓鱟游袂蚴清義舷允鞠低車目占湫畔⒉裳�，而二维显示器件划分出来的子图像区域脑懩k胃魷袼贗ü婦靛義銑上窈笞魑嵌刃畔⒉裳�。蟿蚧，，要得到更为箱撀的兰维图像，需要同时提竾痴间和角度信辶x舷⒌牟裳�。震q投遠(yuǎn)允酒骷姆直媛侍岢雋撕芨叩囊�，这也是集硶疋场显示系蜎_義锨捌諢誓眩滋嶸腦蛑弧Ｎ嗽黽酉低車目墑詠嵌齲捎詵直媛侍嶸�，染U臥阱義嫌邢薜鈉骷跫掠嘔室渤晌芯恐氐�。瓤r褂每殺湟壕Ю餼嫡罅欣叢齟罌墑詠嵌齲校

本文編號(hào)：2526956