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基于LED扫描的光场还原三维显示技术及仿真

作　者: 姚振宁
导　师: 李海峰；刘旭
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 三维显示 LED 光场分辨率全景显示视图显示效果像素点二维图像图像畸变体视仿真程序视场显示技术物体重构系统消隐 OpenGL 生成方法后续系统
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

三维显示技术作为未来显示技术的重要发展方向之一,始终吸引着全世界的研究者的目光。随着硬件性能的发展和技术水平的提高,三维显示的效果和规模也有了显著的飞跃,各种新型的显示设备层出不穷。人们提出了基于光场重构的三维显示原理,从光场重构的角度构建三维设备已经成为了目前最新的研究方向。其中的可周视全景三维显示又是光场重构系统的一个重要的分支,它具备裸眼、全景、可消隐、观察者数目不受限制等诸多优点,是一种更适合还原真实空间物体的显示技术。本文以现有的光场重构显示技术为基础,全面分析了基于柱面LED扫描的全景视场三维显示原理,并详细分析了该系统的分辨率、刷新率、图像畸变等二维图像参数与系统结构之间的关系,同时,也进一步分析了它的三维体视范围等重要的三维参数与数据和系统结构之间的关系。为系统的实现提供了良好的理论基础。在基于上述分析的基础上,本文研究了系统的实现方法。首先,提出了一种基于周视视图的光场生成方法,并基于C语言成功的将其实现。这种方法将观察者的视点高度和透视视图结合起来考虑,透视关系准确。同时提出了基于查表法的加速方法,大大提高了视图的生成效率。阐述设计了系统的电路及机械结构,并成功搭建了整套系统。最后,设计了显示系统的误差补偿流程,并成功将其实现。通过对显示效果的分析,发现系统的显示效果还有提高的空间。为了提高系统的显示效果,同时也为了给后续系统的设计工作打下基础,设计了基于OpenGL的光场重构系统的仿真程序。提出了两种仿真原理,分别适用于不同的场合。并在对系统的结构的分析基础上,指出了数据容量与二维分辨率之间的矛盾,并提出了优化方法,利用仿真程序验证了优化的结果。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目次  8-10
1 绪论  10-24
  1.1 立体视觉原理  10-11
  1.2 三维显示技术概论  11-18
    1.2.1 体三维显示  12-14
    1.2.2 自体视三维显示  14-18
  1.3 光场重构三维显示  18-22
    1.3.1 光场扫描全景三维显示  19-21
    1.3.2 光场拼接全景三维显示  21-22
  1.4 本文的研究内容  22-24
    1.4.1 研究内容  22
    1.4.2 意义与创新点  22-24
2 基于LED扫描的全景三维显示研究  24-33
  2.1 光场重构的实现原理  24-26
  2.2 参数分析  26-32
    2.2.1 最大扫描角  26-27
    2.2.2 图像空间与可视视图  27-29
    2.2.3 像素分布分析  29-30
    2.2.4 图像刷新率  30
    2.2.5 三维体视范围  30-32
  2.3 本章小结  32-33
3 基于LED扫描的系统实现  33-51
  3.1 基于透视周视视图的图像生成  33-41
    3.1.1 光场采集  33-34
    3.1.2 数据生成  34-41
  3.2 系统构建  41-43
    3.2.1 机构设计  41-42
    3.2.2 电路系统  42-43
  3.3 系统校准  43-51
    3.3.1 校准原理  44-46
    3.3.2 校准流程  46-51
4 基于OpenGL的系统仿真与系统参数优化  51-63
  4.1 仿真原理  51-56
    4.1.1 基于时间积分的仿真  51-53
    4.1.2 基于视角选择的仿真  53-56
  4.2 基于光场重构的数据优化设计  56-62
    4.2.1 针对有限带宽系统的数据优化  57-59
    4.2.2 图像评价及仿真验证  59-62
  4.3 本章小结  62-63
5 总结与展望  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士期间发表的科研成果  68

基于LED扫描的光场还原三维显示技术及仿真

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