最新光学式立体三维显示技术
三维立体显示技术

对观察者头部旳位置和观察角度有较严格旳限制 ;
不能显示或只能显示很有限旳运动视差图片 ;
水平辨别率损失,画面亮度较低 。
研究方向
更精确旳深度图;
区域移动补点研究 ;
运动视差图像旳研究 ;
新型构造和器件旳研究 。
返回
集成显示技术(Integral Imaging )
• 集成显示技术又称全景显示,于 1923年由 Lippmann发明。
体显示:G体像素
T体像素;
自动立体显示:到达上K旳可视区域;
MEMS器件在三维立体显示中旳应用;
全运动视差旳实现;
谢谢各位老师同学, 请提出宝贵意见。
被动发光旋转扫描体显示系统
Felix3D三维显示系统
可显示物体旳体像素数目10k。
被动发光旋转扫描体显示系统
Perspecta 3d显示屏
辨别率:768*768*192; 色彩格式:24bit RGB; 旋转屏转速:730rad; 体像素数:100M; 帧频:2409FPS; 接口数据率:4.68GB; 显示范围:10英寸; 可视角度:360°。
静态体三维显示技术
基于空间等离子体旳三维显示技术
静态体三维显示技术
DepthCube三维显示系统
体三维显示系统
最新进展
南加州大学研制旳三维显示系统
体三维显示系统
南加州大学研制旳三维显示系统旳 创新之处:
使用与水平成45度旳旋转镜来替代平面漫反射屏幕 。 研制了基于DLP旳帧频可高达5000fps旳超高速彩色投影机
体三维显示系统旳分类
目前,体三维显示系统从显示空间旳形成上划分可分为两
类:
•主动发光旋转扫描体 三维显示
•螺旋屏
新型立体影像显示技术

以看 到完整 的立体影像 。 据研 究 人 员介 绍 , 种 显 示 器 除 了可 这 以让 四周 的人 都可 以看 到完整 的立体 影 像 之外 , 还特 Nd 巧 , 以拿 在手 上 。信 息 通 , 可
观 看时就 能看 到 只与 自己相 对 应 的完整 的 立 体影 像 。在 过 去 , 然 也 有 立 方 体 型 的 虽 显示 器 , 都只 能供 一人 观看 , 此 次开 发 但 像 的新 型显示 器这样 能 让 多人 同时 看 到完 整
其 中 ,康 普顿 ” “ 因为 出现 陀螺 仪故 障 , 被迫
在地 面 控 制 下 于 2 0 0 0年脱 离 轨 道 坠 人 大
借 助它 的超 强 观测 能 力 , 学 家们 可 科
以更 好地研 究 宇宙 问产生 伽 马射 线 的各 种
海 。G A T被认 为是 “ 普顿 ” LS 康 的继任者 。
光 学精 密 机 械
( A T由美 国 主导 建造 , 得 到 了 法 ; S L 并
20 0 8年 第 2期 ( 第 1 9期 ) 总 0
高能量 天 体 如 黑 洞 、 冲 星 等 以及 伽 马射 脉 线爆发 。( A T并 不像普 通望 远镜 那 样带 ; S L 有 镜头 , 实际上 , 它会 把伽 马射线 转 换 为 电 子 和正 电子 , 然后 推断伽 马射线 的来源 。 此前 , 国的 “ 型 观测 台 ” 划 包 括 美 大 计
新 型 立 体 影 像 显 示 技 术
据 1 信 息 通 信 研 究 机 构 的 网站 报 3本
道 , 机构 近 1开发 出一种 显示 技 术 , 这 该 3 用
种技术 制成 的显示 器无 论在 哪个 角 度都 可
和透 镜板组 成 。立 体影 像 被显 示 于立 方体
3D裸眼显示的光学设计

3D裸眼显示的光学设计学号:201006060104班级:光信101班概述裸眼3d显示器,利用人两眼具有视差的特性,在不需要任何辅助设备(如3d眼镜,头盔等)的情况下,即可获得具有空间、深度的逼真立[体形象的显示系统[。
裸眼3d显示器,由3d立体现实终端、播放软件、制作软件、应用技术四部分组成,是集光学、摄影、电子计算机,自动控制、软件、3d动画制作等现代高科技技术于一体的较差立体现实系统。
裸眼3d显示器,画中事物既可凸出于画面之外,也可深藏于画面之中。
色彩艳丽、层次分明、活灵活现、栩栩如生,是真正意义上的三维立体影象。
裸眼立体影像以其真实生动的表现力,优美高压的环境感染力,强烈震撼的视觉冲击力,深受广大消费者的青睐。
应用裸眼3d显示器,这种新、特、奇表现手法的影响产品,广泛应用到广告传媒、展览展示、旅游招商、婚纱摄影、科研教学、游戏娱乐、工业应用、建筑设计、手机登多个行业。
一经上市便引起了影像界的轰动。
技术优势裸眼3D显示器安装示意图[1]裸眼3d显示技术是影像行业最新、前沿的高新技术,它的出现改变了传统平面图像给人们带来的视觉疲惫,也是图像制作领域的一场技术革命,是一次质的变化,它以新特奇的表现手法,强烈的视觉冲击力,良好优美的环境感染力,吸引着人们的目光。
裸眼立体影响产品的出现是影像领域的一次质的飞跃,是影像领域的一项技术革命,对于带动我国影像产业的发展具有重要的意义。
将成为影像领域新的经济增长点。
广阔的市场前景,无限拓展的市场空间,数字化的应用技术,成熟完备的工艺技术使得立体图像制品有了强大无限的生命力,其市场前景不可估量。
立体影像技术的出现是图像领域彩色替换黑白后又一次技术革命,也是电视机及显示行业发展的未来趋势,掌握了裸眼立体影像技术,就是掌握了影像行业发展的金钥匙。
产品特点显示立体内容立体显示屏显示三维立体影象,还原真实再现。
裸眼无需借助任何辅助设备即可观看三维立体影像效果。
多视点水平观看角度达到120度。
最新3D立体显示技术教学讲义ppt

3.2 偏振式眼镜3D
▪ 利用光波振动的方向性来做左右眼影像的区分。
▪ 立体眼镜的左眼和右眼分别装上横偏振片和竖偏 振片,横偏振光只能通过横偏振片,竖偏振光只 能通过竖偏振片。这样就保证了左边相机拍摄的 东西只能进入左眼,右边相机拍摄到的东西只能 进入右眼,于是乎就立体了。
优点:成像优异,显示屏无改动 缺点:眼镜较贵且较重
4. 裸眼3D立体显示技术
4.1 视差挡板式裸眼3D
• 视差挡板就是在光路加上一些 遮蔽物,把部分方向的光遮住 ,只让某些角度的光可以传出 去。
• 挡板的位置经过精密计算,可 以左眼像素(绿色)只被左眼 看到,右眼像素(红色)只被 右眼看到。
• 优点:结构及制作比较简单 • 缺点:分辨率下降,亮度下降
各式各样的 3D 立体显示技术, 主要分为眼镜与裸眼两大类型。
3D 显示技术
▪眼镜式
▪偏光式 ▪快门式 ▪色差式 ▪头戴式
▪裸眼式
▪光栅式 ▪体三维式 ▪全息式
▪前置光 栅式 ▪后置光 栅式
▪狭缝光 栅式 ▪柱镜光 栅式
▪双视点 ▪多视点 ▪双视点 ▪多视点
3. 眼镜式3D显示技术
• 色差式 • 偏振式 • 快门式
任天堂3DS
5. 3D显示问题
• 价格普遍贵 • 3D节目的拍摄、制作、传输方面的制作很难。 • 眼镜3D中快门眼镜+普通显示屏的方式成本高。 • 裸眼3D中普通视差障板成本最低,但无法实现
2D/3D转换,进入不了家庭市场。
5. 3D显示问题
消费者体验方面: • 眼镜式:无法边看电视边做别的事情; • 快门式:眼镜太重,有压迫感;长时间观看有
4.1 视差挡板式裸眼3D
光学相干层析系统中的三维成像技术

摘要摘要光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)技术作为医疗成像设备的一个分支,经过了几代的技术革新已经广泛应用于活体组织检测和医疗诊断领域。
OCT技术凭借其高分辨、非侵入和快速成像的特点,在医学成像领域中有着不可替代的地位。
虽然如此,随着技术的进步和新需求的出现,人们对OCT技术的改进和创新从未停止。
OCT系统中的三维成像技术是现代OCT系统的发展趋势,在此基础上的三维光学微血管造影技术(Optical Microangiography,OMAG)也是近几年新兴的OCT扩展技术,它无需造影剂的摄入,直接通过对三维体数据帧内部做相关运算来得到组织血管脉络的三维结构成像。
本文主要围绕1310纳米手持式扫频光学相干层析系统的集成和系统中的三维成像技术实现展开,主要研究内容包括:1.研究了扫频源光学相干层析系统理论,对1310纳米扫频源OCT系统进行封装。
将基于光学平台搭建的OCT系统集成到仪器机箱中,对电源接口、开关接口和设备接口做统一封装。
将固定式样品臂改成手持式样品臂,增加系统的的便携性和稳定性。
调整了系统参数,提高了系统的成像质量,使用手持式扫频OCT系统对红外卡和手指表皮做成像实验。
2.研究了光线投影算法的原理和三维计算机成像原理,学习了计算机三维图形库,编程实现基于光线投影的三维重建算法。
在原有OCT系统软件基础上增加了三维实时显示模块。
对三维成像方式进行改进,将成像方式由原先的“先采集数据,后使用第三方软件生成”,改进成“数据采集与三维成像同步进行”。
发现并解决三维实时成像中的帧乱序问题。
使用手持式扫频OCT系统对一些样品组织做三维成像实验。
3.研究光学微血管造影理论知识和算法原理,软件实现OMAG算法。
使用手持式OCT系统采集的模拟血管模型的三维数据做三维OMAG成像实验。
关键词:三维成像,扫频源光学相干层析成像,光线投影,OpenGL,OMAGIABSTRACTOptical Coherence Tomography (OCT) technology serves as a branch of medical imaging equipment, it has been widely used in the field of living tissue detection and medical diagnosis after several generations of technological innovation. OCT technology with its high resolution, non-invasive and rapid imaging features, it has an irreplaceable position in the field of medical imaging. However, with the advancement of technology and the emergence of new requirements, the improvement and innovation of OCT technology has never stopped. The three-dimensional imaging technology of OCT is now the developing trend of OCT system, the three-dimensional optical micro-angiography (Optical Microangiography, OMAG) is also an expansion technology of OCT emerging in recent years based on the three-dimensional imaging technology of OCT, it does not need take contrast agent, and can obtain three-dimensional structural imaging of the tissue vasculature by directly doing correlation in the three-dimensional volume data frame. This paper mainly focuses on the integration of 1310 nm handheld swept optical coherence tomography system and the realization of 3D technology of the system. The main research contents include:1. The theory of optical coherence tomography of swept source is studied, and the 1310 nm swept source OCT system is encapsulated. Building the OCT system based on the optical platform integrated into the instrument chassis, doing a unified package for the power interface, switch interface and device interface. Making the fixed sample arm into a hand-held sample arm, which increases the portability and stability of the system. Adjusting the system parameters which improves the image quality of the system. The handheld swept OCT system is used to do imaging experiment for the infrared card and finger skin.2. The principle of the light projection algorithm and the principle of three- dimensional computer imaging have been studied. The computer 3D graphics library is researched and the the 3D reconstruction algorithm based on the light projection has been realized by software. The three-dimensional real-time display module is added in the original OCT software system. The three-dimensional imaging method has been improved,changing from the original imaging method which firstly acquires data, and then using the third-party software to generate the data to data acquisition and three-IIdimensional imaging synchronize. The problem of disordered frame has been found and solved in 3D real-time imaging. Three-dimensional imaging experiments were performed on some sample tissues using a hand-held swept OCT system.3. The theory and algorithm of optical microvascular angiography has been studied, and the OMAG algorithm is realized by software. Three-dimensional OMAG imaging experiments were performed using a handheld OCT system to collect three-dimensional data of simulated vascular models.Keywords:3D imaging, sweep source optical coherence tomography, ray projection, OpenGL, OMAGIII目录目录第一章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2生物医学成像 (1)1.3OCT技术的优势 (3)1.4OCT技术的发展状况及应用 (4)1.5本文的研究内容和章节安排 (6)第二章SSOCT原理 (8)2.1前言 (8)2.2扫频源OCT理论基础 (8)2.2.1 光在生物组织内传播特性 (8)2.2.2 迈克尔逊干涉仪 (9)2.2.3 低相干干涉技术 (11)2.3SSOCT成像原理 (13)2.4本章小结 (14)第三章手持式OCT系统 (15)3.1手持式OCT系统概述 (15)3.1.1 手持OCT系统结构方案 (15)3.1.2 系统器件选择与系统搭建 (17)3.1.3 手持OCT系统的集成 (20)3.2系统的性能与成像效果 (24)3.3本章小结 (26)第四章基于OpenGL的OCT系统三维成像 (27)4.1OpenGL库介绍 (27)4.1.2 OpenGL中的基本概念 (29)4.1.3 OpenGL库3D渲染流程 (34)4.1.4 渲染效果展示 (37)4.2光线投影算法 (38)4.2.1 光线投影算法概述 (38)4.2.2 算法原理 (38)4.3光线投影算法的OpenGL实现 (41)4.3.1 算法的软件实现流程 (41)IV目录4.3.2 算法中使用的关键技术 (43)4.3.3 算法效果演示 (44)4.4OCT系统中的三维实时成像实现 (45)4.4.1 OCT系统中光线投影算法的实现 (46)4.4.2 三维实时成像问题的产生与解决 (47)4.4.3 三维实时成像效果演示 (48)4.5本章小结 (51)第五章OCT三维光学微血管造影成像 (52)5.1光学微血管造影成像概述 (52)5.2OMAG算法原理 (52)5.2.1 OCT扫描数据的三维排布 (52)5.2.2 OMAG成像原理 (53)5.3基于OpenGL的OMAG算法实现 (54)5.4本章小结 (56)第六章总结与展望 (58)致谢 (60)参考文献 (61)攻读硕士学位期间取得的成果 (65)V第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景及意义随着时代的进步,人们的生活品质不断提高,健康问题成为当今人们最关注的问题之一,它与每个人都密切相关[1]。
立体显示技术研究与应用

立体显示技术研究与应用立体显示技术是一种近年来快速发展的重要技术,它可以为人们带来更加真实、直观的画面效果。
随着消费电子产品的普及,立体显示技术已经在许多领域得到了应用,如军事仿真、医学影像、娱乐游戏等。
一、立体显示技术的分类立体显示技术按照显示原理可以分为光学、液晶和OLED三大类。
其中,光学立体显示技术包括立体投影和立体镜头两种形式,液晶和OLED则是根据屏幕显示原理划分。
1. 光学立体显示技术光学立体显示技术是利用人眼重叠区域的视差差异,通过一个像素同时传送两帧不同的图像,使观看者可以看到立体图像。
其中,立体投影可将三维图像投射到对应的物理空间中,让观众直接观看到真实的三维图像,立体镜头则是通过左右两个不同角度的镜头拍摄同一景物,再将两个不同的画面重叠在一起,形成立体效果。
2. 液晶立体显示技术相对于光学立体显示技术,液晶立体显示技术更为常见。
它是通过增加两个偏振片,并分别控制帧与帧间的光学差异,然后在液晶面板上将两个分离的图像显示在同一屏幕上,使观众可以看到立体效果。
3. OLED立体显示技术OLED立体显示技术是针对液晶屏幕存在的不足而开发出来的。
OLED液晶显示器由于其自发性光源,使其可以实现更深的黑色和更亮的亮度,同时,由于其更快的响应速度和更高的刷新率,OLED立体显示技术可以实现更加真实逼真的画面表现。
不过,由于生产成本较高,目前OLED立体显示技术仍处于发展初期。
二、立体显示技术的应用现如今,立体显示技术已经广泛应用于电影、游戏、医学、军事等领域:1. 电影立体电影是立体显示技术的重要应用之一。
其通过在新型电影院的投影屏幕上利用特别的3D镜片,将平面图像立体化,呈现更加真实的视觉效果。
它可以让观众更加身临其境地感受到影片中的情节,增强了影片的沉浸式体验。
2. 游戏立体游戏是近年来娱乐游戏领域中的立体显示技术的应用之一。
它不仅可以为玩家带来更加真实的游戏画面体验,还可以提高玩家的游戏体验品质和游戏感受。
光学全息投影总结报告范文(3篇)

第1篇一、引言光学全息投影作为一种先进的显示技术,近年来在各个领域得到了广泛的应用。
它利用光的干涉和衍射原理,将三维物体的图像投射到空气中,实现裸眼3D效果。
本报告将对光学全息投影的基本原理、技术特点、应用领域及发展趋势进行总结。
二、光学全息投影基本原理光学全息投影的基本原理是利用光的干涉和衍射现象。
具体过程如下:1. 光源发出一束光,经过分束器分成两束光,其中一束光作为参考光,另一束光作为物光。
2. 物光照射到物体上,物体反射的光与参考光发生干涉,形成干涉条纹。
3. 干涉条纹被记录在感光材料上,形成全息图。
4. 全息图在投影过程中,被激光照射,产生衍射光。
5. 衍射光通过全息图,形成三维物体的图像,投射到空气中。
三、光学全息投影技术特点1. 裸眼3D效果:光学全息投影无需佩戴眼镜,即可实现三维物体的立体显示。
2. 高分辨率:光学全息投影具有较高的分辨率,能够呈现细腻的图像。
3. 大视场角:光学全息投影具有较大的视场角,观众可以从不同角度观察物体。
4. 实时性:光学全息投影可以实现实时动态显示,满足实时互动需求。
5. 空间自由度:光学全息投影可以在空间中自由布置,不受环境限制。
四、光学全息投影应用领域1. 娱乐:光学全息投影在电影、舞台剧等领域得到广泛应用,为观众带来沉浸式体验。
2. 教育:光学全息投影可以模拟真实场景,用于教学演示,提高教学效果。
3. 医疗:光学全息投影在医学诊断、手术指导等领域具有重要作用。
4. 工业设计:光学全息投影可以用于产品展示、设计验证等。
5. 广告:光学全息投影可以制作具有吸引力的广告,提高广告效果。
五、光学全息投影发展趋势1. 技术创新:随着光学材料、光学器件等方面的不断发展,光学全息投影技术将更加成熟。
2. 应用拓展:光学全息投影将在更多领域得到应用,如虚拟现实、增强现实等。
3. 产业链完善:光学全息投影产业链将不断完善,降低生产成本,提高市场竞争力。
4. 标准化:光学全息投影技术将逐步实现标准化,推动行业发展。
3d全息投影技术

3D全息投影技术介绍3D全息投影技术在近年来逐渐受到关注,它提供了一种创新的方法来呈现三维物体。
与传统的平面显示技术相比,全息投影技术能够在空间中实时呈现真实的立体图像。
本文将介绍3D全息投影技术的定义、原理以及应用领域。
定义3D全息投影技术是一种使用光学原理和计算机图形学的方法,通过光的干涉和衍射现象在空中创建出类似真实物体的三维投影。
它能够在空间中实时显示出逼真的立体图像,使观众有一种身临其境的感觉。
原理1.光的干涉在3D全息投影技术中,使用了两束相干光。
这两束光经过分束器分成参考光和物体光。
参考光直接照射到全息板上,物体光经过物体后再照射到全息板上。
在全息板上,参考光和物体光会产生干涉现象,形成干涉图案。
2.光的衍射当观察者从全息投影设备的一侧观察时,光线经过全息板后会发生衍射现象。
这意味着光线在通过全息板后会向各个方向散射,并最终形成一个逼真的三维图像。
应用领域1.教育3D全息投影技术在教育领域有着广泛的应用。
利用这项技术,学生可以以全新的方式学习和观察各种物体,例如人体结构、分子模型等。
这种沉浸式的学习方式能够提高学生的兴趣和理解能力。
2.娱乐在娱乐领域,3D全息投影技术可以用于展示各种精彩的演出。
无论是音乐会、舞台剧还是体育比赛,全息投影技术能够创造出令人震撼的视听效果,让观众沉浸其中。
3.广告广告行业也开始采用3D全息投影技术来吸引消费者的注意力。
通过使用逼真的立体图像,广告商可以更加生动地展示他们的产品和服务,从而提高广告的效果和影响力。
4.模拟3D全息投影技术还可以用于模拟实验和训练中。
例如,在航空航天领域,使用全息投影技术可以模拟飞行器的复杂结构和操作过程,帮助飞行员进行训练和测试。
5.艺术艺术家们也开始利用3D全息投影技术来创作艺术作品。
通过将光影与音乐相结合,艺术家可以创造出令人惊叹的艺术体验,展现出独特的艺术表达方式。
结论3D全息投影技术是一项具有巨大潜力的创新技术。
它在教育、娱乐、广告、模拟和艺术等领域都有着广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
光学式立体三维显示技术光学式立体三维显示技术人们对客观环境的感知总是通过视觉、听觉、触觉、嗅觉及味觉等自然地获取的,对系统的控制亦应自然地借助自动跟踪系统,即利用性能先进的传感器对人体位置及力度进行有效的探测。
换句话说,人们对客观世界的感知方式有多种,借助视觉所能获取的信息量远远超过了通过听觉、触觉、嗅觉及味觉等其他方式所能获取的信息量,而且视觉可产生客体景物的深度感,即提供客体景物的立体三维信息。
临场感是指观看者似乎感到被显示的画面空间与观看者所在的实际空间是在同一个空间内。
深度感可被视为依存于进深方向的距离、前后关系反映于人眼视网膜而产生的心理暗示(cue)因素。
立体感则是如全息摄像所呈现出的立体三维空间物体的厚度与鼓起等心理暗示因素或表现平面二维图像及绘画所显示出立体三维效果的心理暗示因素。
立体感和深度感有时真的还很难截然分开。
立体三维显示的临场感是使人具有"身临其境"逼真感之根本。
为要逼真地模拟视觉功能,在很大程度上是依赖于立体三维显示技术的图像处理及理解能力,图像处理的质量愈高,图像处理的速度愈快,图像识别的能力愈强,系统的理解能力愈完善,系统的视觉临场感便愈佳。
视觉是提高临场感的重要因素,但并非是唯一的因素。
人们曾预言,听觉可能是立体三维显示技术中最先达到逼真程度的领域,触觉是一个刚起步研究与试验的领域,采用数据手套来提供触觉反馈信息。
这种由微处理器和传感器构成的数据手套,与视觉、听觉相配合,极大地增强了立体三维显示系统的临场逼真感。
而嗅觉与味觉还属于一个尚未实质性开展研究的领域。
故提高立体三维显示系统的临场感,尚需进行大量艰苦的工作。
人们对记录和再现客观世界的立体三维图像显示向往已久,除雕塑外,这方面一直缺乏行之有效的手段。
印刷术及照相术的问世使得视觉信息可借助价廉的大批量复制而广为传播,从而标志着一个崭新的信息时代的到来。
但传统的图画及照片仅能显示出平面二维的图像。
如何利用平面二维记录介质来产生出三维信息即立体三维图像,是现代科技的一个重要的研究课题。
光学式立体三维显示技术大致可分为非全息显示和全息显示两大类。
图1示出其分类状况,本文将对其逐一加以扼要的介绍。
一、非全息显示1、构成图像深度感的机理人体生理学的研究表明,人眼对客观世界的深度感主要来自如下四种效应:(1)调节效应调节效应是指人眼借助于纤毛体肌肉的拉伸来调节眼球晶状体的焦距。
显然,即使用单眼观看物体时,这种调节效应也是存在的,故它属于一种单眼深度感心理暗示。
但这种心理暗示只有在与双眼心理暗示共同配合下,且物体距人眼较近时才会起作用。
(2)会聚效应会聚效应系指当用双眼观看物体上的一点时,两眼视轴所构成的角度称为会聚角。
显然,当纤毛体肌肉的拉伸使眼球稍微转向内侧,以便对着一点观看时便能给出了一种深度感的心理暗示,这种双眼心理暗示便称为会聚效应。
通常,调节效应与会聚效应相互关联,会聚效应亦仅在物距较近时才较为明显。
(3)双眼视差人的双眼具有一定的空间距离,瞳孔间距约为6.5㎝,当双眼观看同一立体三维物体时,双眼是从略微不同的角度注视的,从而双眼视象会稍有差异,这种差异称为双眼视差。
对于中等视距的物体,人们公认双眼视差信息是深度感最重要的心理暗示。
当人眼观看物体上的一点时,从该点发出的光便聚焦于双眼视网膜的中心斑点。
故可以说,一双眼内的两个中心斑点在视网膜上给出了"对应位置",从而依据"对应位置"来确定会聚的大小。
而来自注视点以外各点的光线并不总是聚焦在两视网膜的对应位置,这种效应称为双眼视差效应。
现代发展起来的各种由平面二维图象产生出立体三维图象的技术也正是利用这一基本机理。
(4)单眼移动视差当用单眼观看物体时,若眼睛位置不动,调节效应便是对深度感的唯一心理暗示,若允许观看位置移动的话,便可利用双眼视差这种效应从各个方向来观看物体,从而产生出深度感,这个效应便称为单眼移动视差。
显然,单眼移动视差对静态物体就不起作用。
综上所述,人眼观看一个全息再现图象宛如观看一个实际的三维物体一样,上述四种效应全部同时存在,故人眼处于自然观看的状态。
而人眼观看一个立体图象时,仅仅存在双眼视差这一效应。
尽管它是对物体深度感至关重要的一种生理学上的心理暗示,但因不是全部的心理暗示而使人眼处于一种不十分自然的紧张状态。
这种状态在短时间内观看静态的立体图象时并不明显,但当观看立体电视时,由于人眼长时间处于这种不十分自然的观看状态便会感到极不舒适及非常疲劳。
2、眼镜式立体三维图像(1)互补色立体三维图像当人们观看两个由互补色绘制成的体视对图像时,需配戴上一副为互补色镜片的眼镜,如左眼借助红色镜片观看到红色的图片,右眼通过蓝色的镜片观看到蓝色的图片。
由于每只眼睛仅能观看到相应色彩的图片而观看不到另一个的图片,从而实现了双像的分离;双像在人的意识中的叠合则形成了立体感。
该显示方法的显著优点是其简易性,对视场和景深并无严格的限制。
但这种不同色像的观看与复合容易引起人眼的疲劳,而且还无法将其应用于彩色的图像。
(2)偏振式立体三维图像1938年,在纽约举行的世界博览会上,展示出首座大型立体电影院,其机理即为偏振式立体三维图像。
该显示方法的基本思路是用正交偏振的两束光同时将一体视对图像投影至同一屏幕上,同时让观看者配戴上用一对正交偏振片制成的眼镜,即可实现双像的分离。
这种显示方法可制成宽视域和大景深,成像质量优异,画面栩栩如生,且还可将其应用于彩色的图像,故在日后迅速发展的立体电视中得到了广泛的应用。
迄今,它仍是实现大屏幕立体显示最具实用价值和最便于普及推广的一种立体三维显示技术。
(3)柱状透镜屏式立体三维图像柱状透镜屏式立体三维图像可视为微透镜阵列式立体三维图象的一种简化,即将微透镜阵列用一系列竖条形柱状透镜替代。
这样虽影响了垂直视差,但制造工艺得到简化。
该显示方法的基本机理如图6所示。
图6中(a)表示拍摄过程,这里用两部相机拍摄物体不同角度的视像;图6(b)中,分别用两部放映机从不同角度将相应的图像投射至装有柱状透镜屏的感光屏上;图6(c)表示观看过程。
显影后的图片置于原位。
由于柱状透镜的折射作用,使得左、右眼分别仅能观看到A,B放映机的相应图像,从而产生出立体感。
20世纪60年代后,随着精密加工、塑料材料、照相及印刷工艺等技术的发展,使得柱状透镜屏式立体三维图像技术达到实用化程度。
此种立体三维图像对屏面大小并无限制,画面明亮,观看简便,但对屏面与柱状透镜的配准位置要求较高,图像的清晰度亦受到柱状透镜屏密度的限制。
除偏振式立体三维图像外,柱状透镜屏式立体三维图像是目前非全息光学式立体三维显示中一种颇为有效的方法,近年来倍受众多研究者的重视,而且在立体电视等方面得到了广泛的应用。
如1995年,日本Sanyo公司推出的40英寸立体三维投影系统便采用了经改进过的双柱镜屏技术,其机理如图7所示。
投影机A和B分别将左、右眼视像投射至双柱镜屏上。
由于双柱镜屏的作用,使得两种视像分别到达人的左眼L和右眼R。
此种立体三维投影系统的图像达到颇为清晰及自然逼真的程度。
(4)自动式立体三维图像自动式立体三维图像包括随机点(Random-dot)立体三维图像及计算机产生的立体三维图像,它是由众多在水平方向上重复周期稍有差异或视角略有变化的基元图像在该方向上重复排列而形成的。
这种由水平方向的周期性产生深度感的现象称为"壁纸效应"(Wallpaper effect),即注视周期性排列的壁纸图案时会出现图像"沉入"或"浮出"纸面的感觉。
20世纪60年代,B.Julesz等人据此制作了左、右眼分视的双图案随机点立体三维图像。
20世纪70年代后,C.W.Tyler等人将其发展为双眼观看同一幅图案的立体三维图像,并称为"自动式立体三维图像"(Autostereo image)。
近年来在国内外颇为流行并被称为"画中画"和"魔画"等。
自动式立体三维图像作为一种艺术品绕有趣味。
但它离不开水平方向重复排列的周期性背景,难以实现纯净无背景的立体三维图像画面。
另外,注视这种画面直至产生出立体感的"响应时间"对不少人而言也显得相当长(可达数分钟或更长的时间),使其难以用于动态画面的显示。
二、全息显示全息显示技术的问世给真正的立体三维电视带来了希望之光。
全息电视与立体电视相比,其优越之处不仅仅在于立体三维图像更接近于物体自身,而且还要从人眼对物体深度感在生理上的心理暗示来加以考虑。
1、全息显示的基本机理全息学(Holography)自20世纪60年代激光器问世后得到了迅速的发展。
其基本机理是利用光波干涉法同时记录物光波的振幅与相位。
由于全息再现象光波保留了原有物光波的全部振幅与相位的信息,故再现象与原物有着完全相同的三维特性。
换句话说,人们观看全息像时会得到与观看原物时完全相同的视觉效果,其中包括各种位置视差,这即是全息三维显示的理论依据。
从这种意义上来说,全息才是真正的三维图像,而上述的各种由体视对合成的图像充其量仅是准三维图像(并无垂直视差的感觉)。
20世纪80年代后,激光全息技术的迅速发展,成为一种异军突起的高新技术产业。
在激光全息技术中,全息显示技术由于更接近于人们的日常生活而倍受关注。
它不仅可制出惟妙惟肖的立体三维图片美化人们的生活,还可将其用于证券、商品防伪、商品广告、促销、艺术图片、展览、图书插图与美术装潢、包装、室内装潢、医学、*刑侦、物证照相与鉴别、建筑三维成像、科研、教学、信息交流、人像三维摄影及三维立体影视等众多领域,近年来还发展成为宽幅全息包装材料而得到了广泛的应用。
由于白光再现全息技术可在白昼自然环境中或在普通白光照射条件下观看物体的三维图像,使得全息显示技术得到了迅速的发展2、主要的全息显示(1)透射式全息显示图像透射式全息显示图像属于一种最基本的全息显示图像。
记录时利用相干光照射物体,物体表面的反射光和散射光到达记录干板后形成物光波;同时引入另一束参考光波(平面光波或球面光波)照射记录干板。
对记录干板曝光后便可获得干涉图形,即全息显示图像。
再现时,利用与参考光波相同的光波照射记录干板,人眼在透射光中观看全息板,便可在板后原物处观看到与原物完全相同的再现像,此时该像属于虚像。
假如利用与参考光波的共轭光波相同的光波照射记录干板,即从记录干板右方射向记录干板而会聚一点的球面光波,则经记录干板衍射后会聚而形成原物的实像。
透射式全息显示图像清晰逼真,景深较大(仅受光波相干长度的限制),观看效果颇佳。
但为确保光的相干性,需用激光记录与再现。