多投影光場顯示系統(tǒng)顯示原理與技術研究.pdf

1、三維顯示技術日益受到關注的今天，各種三維顯示的實現(xiàn)方式得到迅速發(fā)展。其中光場三維顯示技術原理在于還原真實空間內物體光場的分布，因其無需佩戴頭戴設備、真實還原三維場景中的近大遠小和遮擋關系、能夠提供平滑的運動視差而受到廣泛關注。本文即從光場的全光函數(shù)描述出發(fā)，簡述在自由空間中的四維光場表達方式，從而得到光場顯示的基本映射關系。根據(jù)此映射關系，重點推導了環(huán)繞式多投影光場顯示的光場映射算法，為實際搭建環(huán)繞式多投影光場顯示系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

2、r>　　本文在光場映射理論的基礎上搭建了大尺寸360°環(huán)繞式多投影光場顯示系統(tǒng)，詳細闡述了投影機陣列和散射屏的特性和搭建方案，并針對三維顯示的巨大信息量制定了計算機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)，本文還詳細描述了實時光場映射渲染和同步繪制的軟件處理流程、進行大量數(shù)據(jù)分割處理與同步輸出的方法以及軟硬件配合進行畫面校準的方案。所搭建的大尺寸360°環(huán)繞式多投影光場顯示系統(tǒng)為后續(xù)的光場顯示相關技術的實驗和性能分析優(yōu)化提

3、供了平臺。
　　在光場理論指導下，光場顯示的性能分析與優(yōu)化是研究的主要方向。為此我們進行了光場顯示系統(tǒng)的軟件仿真工作，以提供更為便捷的系統(tǒng)性能調試和對比的方法?；谒罱ㄍ瓿傻墓鈭鲲@示系統(tǒng)平臺，本文對使用相似硬件結構的多視角映射算法與光場映射算法進行了對比并在系統(tǒng)平臺上進行了驗證，確定了光場映射算法的優(yōu)勢所在。針對光場映射算法對實際系統(tǒng)參數(shù)的近似處理，本文指出因此帶來的場景失真現(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

4、離較遠的場景的畫面失真，提升了系統(tǒng)的畫面質量，擴展了場景重構的深度。
　　本文還進行了一些提升三維顯示實際體驗的探索研究，主要原理在于將重構的公共顯示區(qū)域放置在設備外部，以便觀眾進行實際接觸。對于小型的基于液晶屏和透鏡陣列的系統(tǒng)，本文實現(xiàn)了真實物體與三維場景的融合，同時使觀眾可以與三維場景進行直接“觸摸”;而對于大型的多投影式系統(tǒng)，觀眾可以直接進入內凹的屏幕圓弧內的公共顯示區(qū)域，看到區(qū)域內所有圍繞在觀眾周圍的投影機，實現(xiàn)沉浸式的三