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基于LED扫描的光场还原三维显示技术及仿真

姚振宁  
【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。


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