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拟转化成果 | 北邮桑新柱团队3D显示成果集锦
来源:中国光学《液晶与显示》(ESCI、Scopus收录,中文核心期刊)2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 发布时间: 728天前 | 1900 次浏览 | 分享到:
编者按


由北京航空航天大学 王琼华 教授组织的”3D 显示技术及应用”专刊发表在《液晶与显示》(ESCI、Scopus收录,中文核心期刊)2022 年第 5 期(专刊链接>),该专刊围绕光场 3D 显示、多视点 3D 显示、全息 3D 显示、近眼显示和3D 交互等内容进行原创成果的展示和研究进展的专题综述。其中,北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室桑新柱教授研究团队集中展示了四项重要研究成果


在全息 3D 显示方面,桑新柱等人提出了基于数字微镜器件的高分辨率计算全息显示,实现了大尺寸高分辨率的动态全息显示效果。在光场 3D 显示方面,高鑫等人提出了基于预处理卷积神经网络提升 3D 光场显示视觉分辨率的方法,展示了 70 度视角的光场显示效果;于迅博等人提出了一种裸眼 3D 显示中的多视点校正方案,解决了空间视点分布和采集分布不匹配的问题。在多视点 3D 显示方面,于迅博等人提出了一种视点均匀分布的桌面式光场显示系统,改善了视点间的串扰问题。以上一系列 3D 显示技术及应用研究成果的展示,希望能为广大 3D 显示领域同行提供借鉴,带来一些有益的启发,同时希望能推动 3D 显示的技术进步和应用推广。


1. 基于数字微镜器件的高分辨率计算全息显示

全息显示技术通过记录和再现物体的波前来重建具有正确深度信息的三维图像,可以克服其他三维显示技术中辐辏调焦不匹配、人眼视觉疲劳等不足,在教育、军事、工业、医疗、娱乐等行业中应用广泛。随着计算机软硬件性能的提升和光电器件技术的发展,基于空间光调制器的计算全息显示成为当前的研究热点,可以存储或显示虚拟的目标物体,方便进行异地传输、远程连接或实时动态显示等。然而,空间光调制器都是像素化的调制器件,其调制动态范围和精度有限,因此计算全息受到光电器件参数(例如器件像素大小和总体尺寸)和计算负荷等的影响,很难实现高分辨率大尺寸的动态全息显示。


针对全息图局部信息可完整再现物面信息的特性,桑新柱、李会等人提出了一种基于数字微镜器件的高分辨率大尺寸全息显示方法。该方法利用计算机渲染或相关变换方法生成高分辨率输入图像,利用菲涅尔衍射算法和傅立叶变换并行计算提升全息图的分辨率,根据数字微镜器件特性进行衍射图像的时空复用与动态融合,有效提升计算全息显示的分辨率与动态效率。实验结果表明,该方法可实现大尺寸高分辨率的动态全息显示效果,突破了数字微镜器件固有的像素数目及分辨率限制,利用并行计算方法大大提升了高分辨率计算全息显示的计算效率。当加载不同时间序列的子全息图时均可达到高分辨率重建,根据人眼的视觉暂留效应,使用像素分辨率为 2K 的数字微镜器件可显示 8K 甚至更高分辨率的重建图像。