真三维立体显示技术研究

作     者：李艳丽 

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：2007年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

主      题：真三维立体显示 体扫描 体素 死区 三维建模 交互 

摘      要：真三维立体显示技术(True 3D Volumetric Display Technique)是计算机立体视觉系统中最新的研究方向。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,真三维立体显示技术图像逼真、具有全视景、多角度、多人同时观察和实时交互等众多优点。 本文首先分析了真三维立体显示技术的成像原理,包括静态体成像技术、平移体扫描技术和旋转体扫描技术,并分别给出了三种成像技术的控制模型,它们从不同角度描述了真三维立体显示技术的物理本质。其次,论文详细研究了真三维立体显示的关键技术,包括建立了静态体成像技术中的死区的数学模型,给出了解决方案;根据平移体扫描显示技术的成像空间构造特点,研究了屏幕做非线性运动的规律;研究了旋转体扫描技术成像过程中生成体素的属性,给出了一种创新性的旋转立体显示系统,该系统能够实现360可视和实时远距离传输,深入分析了系统的分辨率,给出了提高分辨率的具体方法。再其次,建立了.3ds格式的三维心脏模型,利用3DS文件“块结构的优势,提取感兴趣区域的数据,在VC环境中利用OpenGL编程实现了三维心脏模型的重建,重建结果能够体现丰富的表面细节,然后综合运用OpenGL中显示列表、融合、动画实现等技术,仿真实现了真三维立体显示技术的模拟,包括成像空间的构造和成像原理的仿真,仿真结果较好地验证了真三维立体显示技术的正确性和可行性。 在真三维立体显示系统中实现交互操作,是系统必然的发展趋势,本论文最后研究了计算机系统中的交互操作机制,在合理假设的基础上推导验证了Fitts’模型的正确性,该模型是交互操作的基本准则,可以用来评价交互工具的性能和预测交互实现的效果。总结了三种典型的交互方式,并将其引入到真三维立体显示系统中进行探讨。本文尽量用数学模型解决抽象的物理问题,为以后系统的工程实现奠定了良好的理论基础。