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裸眼可周视立体显示设备上的三维图像生成

陆海霞  
【摘要】: 把三维物体显示在空间中,让观察者能够真实自然地观看其立体影像,是现代显示技术的一个发展目标。本文的研究工作聚焦于浙江大学自主研发的两款360°可视三维立体显示系统上的三维图像生成相关软件技术研究。这两套系统分别为基于二维LED旋转屏的彩色体三维显示系统和彩色全景视场三维显示系统。 基于LED旋转屏的彩色体三维显示系统利用高刷新率的平面LED屏高速旋转来扫掠圆柱体空间,显示三维体素。这些体素通过人眼的视觉暂留融合形成三维影像。实时体素化是该系统显示三维动态几何场景的关键算法之一。本文提出一个基于GPU的两步法来实现圆柱体空间的实时均匀彩色体素化:算法首先在长方体空间内进行实时彩色体素化,并将中间结果保存在多张纹理工作表中;然后采取多对多映射的方法对这些工作表进行重采样,最终得到三维场景在圆柱体空间内的均匀彩色体素化结果。进而,利用动态场景的时空连续性,提出了增量体素化策略,以进一步加速体素化。体素化算法在GPU内完整地完成,达到了实时性要求,并在实际设备上获得了令人满意的三维虚拟场景的再现效果。 彩色全景视场三维显示系统通过高速投影仪将一系列的彩色投影图像投射到旋转的定向反射双面屏上,把不同的投射光线反射到特定的方向,从而使观察者获得具有正确的水平双目视差及遮挡关系的立体图像。本文在基于几何和基于图像这两种方式上设计并实现了投影图像的生成算法,在实验设备上得到了正确的立体显示效果。


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