基于旋转显示屏的真三维立体显示技术研究

作     者：张俊 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王惠南

授予年度：2009年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：真三维立体显示 体素 体素化 体素均匀化 图像引擎 三维建模 

摘      要：真三维显示技术(True 3D Volumetric Display Technique)是近年来的一个热门前沿的研究领域,它在真实物理空间中进行体素填充以实现自然的三维立体显示,应用前景广泛。基于这种显示技术,可以直接观察到具有物理景深的三维图像,具有全视景、多角度、多人同时观察和实时交互等众多优点。 本文首先分析了几种真三维立体显示技术的成像原理,包括全息三维成像技术、静态体成像技术、平移体扫描技术和旋转体扫描技术。然后从理论模型出发,采用LED为体素旋转屏幕,构建了基于平面显示屏旋转的真三维立体显示系统。从系统构建过程开始入手,详细分析了旋转体真三维显示系统的各个特性,包括体素属性分析,系统图像引擎理论研究以及显示屏偏轴旋转的理论模型分析。并根据系统圆柱状成像空间体素分布的自身特点,具体研究了圆柱状空间点模型、三角面模型的体素化过程。为最终实现三维模型重建奠定了一定的理论基础。 此外,为解决旋转显示屏真三维显示中心区域体素密度过于密集的问题,本文提出了在三维空间内的一种体素均匀校正的方法,该方法利用柱坐标数据在笛卡儿直角坐标系下和模板矩阵进行与操作,在小误差范围内实现体素的均匀化。为旋转显示屏真三维显示系统的进一步完善模型提供了重要的技术方法。 本文最后设计并基本实现了一个软件仿真平台,用于模拟旋转显示屏真三维显示系统的真实显示效果。通过模拟,验证了旋转显示屏真三维显示技术成像原理的可行性和正确性。同时也很好的验证了本文提出的圆柱状成像空间体素化算法及体素均匀化算法,达到了预期的令人满意的显示效果。