一、全息立体动态图像显示和信息压缩(论文文献综述)
倪丽霞[1](2021)在《三维光场精准再现关键技术研究》文中研究指明三维显示技术能够为人们提供自然的三维视觉感知,符合人类对真实世界的观察体验。在诸多三维显示技术中,光场三维显示技术由于其显示质量的优越性而广受关注,这归功于该类系统对场景光场强大的再现能力,因而能提供舒适三维视觉体验所需的各类深度暗示。但是目前光场显示的质量仍受限于硬件系统对光场的构建精度以及作为显示图像源的光场精度。因此,从这两方面研究对三维光场进行高精度再现的技术对提升显示质量具有重要意义。本文首先对多投影显示光场在真实空间中的高精度再现技术进行研究。由于多投影系统的硬件组成较为庞大复杂,容易存在装配误差,而投影仪之间也可能存在各不相同的图像畸变,则实际显示的光场和理想光场之间将存在较大偏差,导致系统无法提供正确的三维视觉效果。针对该问题,本文提出了一种光场校正方法,用于提高实际显示光场的再现精度。该方法首先利用无需标定、自由摆放的相机对畸变光场进行自动化多视角采样。然后利用贝塞尔曲面来表示光场中存在的复杂畸变,以实现对系统装配误差和光学系统畸变的联合校正。实验证明,本文方法能够对大尺度密集投影光场进行光线级别的校正,并明显提升了显示效果。此外,该方法虽然基于多投影系统提出,但从原理上并不受限于显示系统结构,因此可以为各类光场显示系统的校正提供参考。接下来,本文对精确合成高分辨率的光场显示内容进行研究,旨在从图像源角度提升显示光场精度。由于硬件限制,目前的采集光场其密度和精度均无法满足现有显示系统的需要。为了解决该问题,且考虑到现有设备较容易获得空间高分辨的光场图像,因此本文主要对光场在角度域的超分辨合成进行研究,并提出了两种密集光场视点合成方法。第一种方法针对平面采集阵列得到的光场图像。该方法首先通过将视差作为几何代理,降低了对输入视图的密度要求。然后通过遮挡估计网络来实现几何估计精度的提升和新视图中空洞区域的合理填补,最后利用合成视图的循环一致性检验实现了网络的无监督训练,因而不再需要高密度的光场作为监督,进一步突破了硬件采集的限制。该方法得到的合成视图在常见的图像评价指标上能和全监督的方法相比,甚至在遮挡处理方面能得到比全监督方法更稳定锐利物体边缘,从而保证了合成光场的准确性。然而上述方法仅适用于平面阵列的光场采集系统及平面视点分布的显示系统。为了打破这些限制,本文设计了一种自由视点合成方法,能够对随意采集的稀疏视图进行密集自由视点合成,因此能够满足各种显示视点密度及视点分布的需求。为了处理稀疏视点输入,该方法基于多视角重建网络设计了深度估计模块。为了提高场景结构的估计精度和视图混合质量,该方法引入了注意力机制用于标注输入视图在目标视点位置的可见像素,进一步确保了参与深度估计和视点混合的输入视图像素遵循光度一致性假设,从而提升了密集合成视图序列中场景结构的稳定性和一致性。根据实验结果,该视图序列作为光场显示系统的输入时能在空间中再现高质量光场,并能得到比计算机生成的三维模型更逼真的显示效果。最后对本文研究内容进行总结,并展望了未来可进一步探索的研究方向。
李鹤楠[2](2021)在《集成成像系统中立体场景的采集、重构与显示技术研究》文中认为集成成像系统中立体场景的采集、重构与显示技术研究视觉是人类获取外界信息的重要途径,真实的客观世界是三维立体的,然而长久以来传统的二维图像一直缺少深度信息,这不能满足人类想要还原立体世界的视觉体验要求,因此三维显示技术在近些年来一直得到广泛关注。在立体显示技术中,集成成像由于无需佩戴辅助观看设备、可在非相干光源下工作且具有全彩色视差、连续观看视角、不产生视觉疲劳等优点,而被认为是最有前途的三维显示技术之一。自1908年被Lippmann提出以来,集成成像立体显示系统有了一定程度的发展,但由于理论算法和硬件设备的限制,集成成像技术在场景采集、计算重构、光学显示等方面仍然有待改善。在立体场景采集方面,集成成像技术采用的相机阵列仍然存在硬件成本过高的问题;在计算重构方面,传统的集成成像计算重构方法在远离重构视点处存在一定程度的图像失真;在光学显示方面,集成成像传统显示系统存在光线串扰严重、颗粒感强等问题。因此,在深入分析相关理论之后,本文针对立体场景采集处理、集成成像计算重构视图失真矫正、集成成像显示系统的观看视觉质量提升等关键问题展开了深入的研究,分析了当前算法和显示系统的不足之处,提出了改进的解决方案,并且通过理论分析和实验数据证明所提方法的可行性和有效性。本文的主要研究内容和创新性工作如下:1、基于尺度不变特征变换和离散视点图像的集成成像立体场景采集方法。为了获得高质量的立体场景显示内容,集成成像系统中一般采用相机阵列进行采集,传统的相机阵列采集方法使用与显示透镜数量相同的相机来进行立体场景采集,但这样会造成高昂的硬件成本,为了能够采集高质量立体场景的同时又节约成本,提出了基于离散视点图像和尺度不变特征变换的立体场景采集方法。该方法采用小规模相机阵列采集离散视点图像和小规模立体元图像阵列,之后将小规模立体元图像阵列转换成低分辨率子图像阵列。由于离散视点图像中包含足够生成立体显示内容的有效像素,但其缺乏准确的视点信息,而低分辨率子图像阵列包含正确的视点信息,但其分辨率很低,且由于低分辨率子图像与离散视点图像有很大的相似性,因此采用尺度不变特征变换将二者进行匹配,根据匹配结果将离散视点图像变换为高分辨率子图像阵列,最后通过映射关系将高分辨率子图像阵列转换成满足显示参数要求的大规模立体元图像阵列。本部分内容进行了计算机虚拟仿真和真实相机采集与光学平台显示实验,证明了所提方法的有效性和可行性,可以作为集成成像采集系统的设计理论依据。与计算机虚拟采集法相比,本方法可以有效采集真实场景;与基于透镜阵列和记录介质采集法相比,本方法能够灵活采集各种尺寸的真实场景,并且采集到的立体元图像分辨率更高;与传统的相机阵列采集法相比,本方法能有效降低采集成本,大大降低采集操作的繁杂性,使立体元图像阵列的生成更加简便高效。2、基于尺度不变特征变换和块匹配的集成成像计算重构方法。针对由立体元图像阵列直接生成的三维视图图像存在局部图像失真的问题,提出了基于尺度不变特征变换和块匹配的计算集成成像三维视图重构方法。该方法主要用从立体场景直接拍摄得到的视图图像的正确区域或者通过块匹配方法匹配到的相对较好图像区域来替换原视图图像中的失真区域。其实,由于设备的限制和一些人为因素,初始得到的匹配区域并不能满足替换要求,因此采用尺度不变特征变换描述符和透视变换来得到满足替换要求的正确区域。本部分内容针对所提方法给出了相应的虚拟采集和真实采集两种方式的实验结果,并通过图像质量评价验证了该方法具有改善三维视图图像视觉质量的作用。与传统集成成像计算重构方法相比,该方法生成的视图图像具有更高的分辨率;与近年提出的基于光线追迹和自动对焦的集成成像计算重构方法相比,该方法不仅减轻了计算负担而且解决了重构场景边缘失真的问题。3、基于离散胶合透镜阵列和全息扩散片的集成成像显示方法。针对基于连续单透镜阵列的传统集成成像视觉显示分辨率不高、串扰严重、颗粒感强等问题,提出了基于离散胶合透镜阵列结合全息扩散片的显示方法。该方法将集成成像传统显示方法中连续单透镜阵列替换成离散胶合透镜阵列与全息扩散片。本部分内容对单透镜和胶合透镜的结构与成像质量进行了设计分析与比较,对全息扩散片的扩散作用进行了理论分析,并且结合倒装芯片工艺超高密度小间距发光二极管(light-emitting diode,LED)显示载体设计了两种显示系统,其实验结果表明该方法的显示效果与传统集成成像显示相比有明显提升,证明了本方法的可行性与有效性。与基于连续单透镜阵列的传统集成成像显示方法相比,本方法能够有效减少串扰对立体显示图像的影响,降低显示颗粒感,提高观视质量。此外,由于传统的连续单透镜阵列在制作时需要制造与显示平台大小相等的模具,而离散胶合透镜阵列只要加工单元透镜再进行组装即可,因此对于大尺寸的集成成像显示系统,采用离散胶合透镜阵列更加节约成本且制作工艺简单。为了进一步提高显示效果,本章所提方法在实验中采用了胶合透镜,与难以加工的非球面透镜相比,胶合透镜的设计和制作更加容易且实验效果良好。
王振昊[3](2020)在《光场三维成像性能优化技术研究》文中指出光场三维成像系统能够获得高质量、高分辨率的彩色动态光场三维显示,且可以实现复杂的纹理和光照阴影,因此,当前针对光场三维成像技术的研究已越来越广泛。当今世界范围内支持多角度图形渲染的虚拟光场传感器和实际光场传感器技术日臻成熟,显示器分辨率越来越高,并且各种光调制器的调制率也逐渐提升,同时计算机图形图像技术的迅猛发展,使得通过几何光学定向屏幕和投影技术重建的定向光场的光场三维成像逐渐完善。近年来,光场三维成像的准确性和交互能力也在不断提升,而且在光场三维成像系统中也在增加手势识别、人脸检测和其他计算机视觉等功能。随着虚拟现实和增强现实技术的日益普及,光场三维成像技术与人机交互技术的逐渐融合,不仅能够增加体验者真实的感官体验,还可以为高质量和低成本的虚拟现实和增强现实提供可行性的人机交互方案。迄今为止,光场三维成像的主要工作是通过硬件调节实现从采集端到显示端的实时更新和三维物体的动态处理。这主要包括硬件处理算法和图形处理器的并行操作等。目前,虽然核心图形和图像投影组件价格越来越低廉,但处理能力却并没有随着价格的优势而显着提升,具有更高级功能的图形处理芯片虽然已经存在,但是新产品的价格却依然不菲。光场三维成像技术主要分为光场三维采集、光场三维重构、光场三维显示三个部分,本文以提高光场三维成像的效率,降低成本,以及提高系统精确度,减少误差为目标,围绕光场三维成像中的光场三维采集、光场三维重构和光场三维显示三个部分的相关技术展开研究,主要创新性研究工作内容如下:(1)针对光场三维采集技术中的三维配准关键技术,提出迭代最近点算法的优化方法。目前的迭代最近点算法常常伴随着不精确的旋转矩阵和平移向量的初始值,使得迭代次数增加,耗费时间过长,而且不能应用于面向多对象场景中。为解决此问题本文提出一种能够精确获得初始值且可应用在面向多对象的快速三维配准方法。首先通过直通滤波和局部表面拟合法向量估计算法使得零散的点云数据整合为一组组完整的点云数据,其中的空间特征包括几何特征和纹理特征。其次,应用点云分割和三维质心计算分别获得场景中的规则物体的点云数据和各自的质心,例如,场景中的杯子、书桌等。第三,使用奇异值分解算法分别获得每个点云模型的旋转矩阵。最后,结合三维质心算法和旋转矩阵计算出每个点云模型各自的平移向量。实验结果表明与现有的迭代最近点算法相比,本文提出的方法能够减少迭代次数,提高系统工作效率,解决了面向多对象场景的三维配准时出现的初始值不准确的问题。与此同时,面向单对象场景的三维点云的配准效率与现有的方法相比提高了约5%。(2)针对光场三维重构技术,提出高效的三维物体识别方法。高效的物体识别在光场三维重构中扮演着重要的角色,特别是在当今光场三维成像这个领域中与光场三维图像采集传感器的结合应用更加是一种崭新的尝试。因此,为实现高效的光场三维重构中的物体识别,本文提出一种基于蒙特卡洛随机采样的三维物体识别方法,实现了光场三维重构中的高效三维物体识别。所提出的方法主要包括法向量估计、均匀关键点采样、蒙特卡洛随机采样、方向直方图特征提取、K维树(KD-tree)索引匹配以及三维霍夫变换等步骤,提出的方法仅仅通过单线程的中央处理器(CPU)就可以实现,这样在三维重构阶段就可以释放大量的图形处理单元(GPU),最终提高光场三维重构的效率。实验结果表明,与传统的方法相比,本文提出的方法在相同的84.67%的正确识别率下,识别效率平均提高了9.26%,进一步改善了三维重构中三维物体识别的性能,加快识别进程,并且为后续的光场三维显示的预处理提供有效的实现方案。(3)针对光场三维显示技术,提出鲁棒性姿态估计的优化方法。目前在光场三维显示中还存在需要大量的硬件资源和手工调节参数才能实现三维物体的姿态估计和显示,为解决这一问题,本文从算法的角度出发,提出了利用H范数(H∞)优化控制光场三维显示姿态估计的方法。提出的方法分为三个部分:首先,采集刚性物体的法向量,并进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)法向量估计。其次,计算哈代空间的法向量估计结果的H范数,也就是其复数平面的右半平面的有理函数矩阵的最大奇异值。最后,使用H范数的优化结果进行姿态估计和变换。基于虚拟和真实的三个国际标准数据库(Kinect,Mian和Clutter)进行实验的结果表明,本文提出的方法能实现高质量、高效率、低成本的三维刚性物体在光场三维显示中的鲁棒性的姿态估计和显示,而且精确度高,耗时少。总之,本文针对光场三维成像技术中的效率提升、性能提高、成本降低、精度提高、优化设计的问题进行了深入研究。所提出的新算法分别在三维配准的准确性和速度、三维物体的识别效率,以及三维刚性物体姿态估计的准确率和鲁棒性等方面较现有方法均具有一定的改善和提高,为进一步研究光场三维成像中采集前场景的先验知识和反向推演重构解码的结合、高分辨率和高维度空间信息图像的获取,以及三维物体顶点位置坐标和着色器加载等方法提供了研究成果和参考。
朱钦钦[4](2020)在《基于集成成像的全息显示验证系统研究》文中进行了进一步梳理现代信息社会人们对三维(Three Dimensional,3D)领域的兴趣和关注度越来越高,传统的二维显示技术已经越来越难以满足各领域的需求。在过去几十年里,不同种类的3D显示技术被广泛研究与应用,从辅助3D显示到裸眼3D显示,追求如何实现高分辨率、大视角、实时动态彩色3D显示成为商业家和研究者们的目标。而集成成像(非相干光、合成孔径、视图强度编码)技术和全息(相干光、无镜、复波场干涉条纹编码)技术已经成为3D显示研究领域中具有代表性的技术。这两种3D显示方式各有优势与不足,将两种技术相结合将成为本领域的研究热点。本文尝试结合集成成像和全息显示的技术特点,利用设计的计算全息软件作为辅助工具,主要研究基于集成成像的全息显示验证系统。具体的研究内容如下:(1)基于MATLAB开发了计算全息软件,用于编码基于集成成像获取的图像,可生成后续实验所需各类全息图。首先,利用3Ds Max软件建立3D模型,放置虚拟相机阵列汇聚式采集视差图像。然后,利用开发的计算全息软件,生成视差合成图和合成全息图,为后续基于柱透镜光栅的3D显示系统的研究提供辅助。最后,该计算全息软件不仅在3D显示系统的研究过程中起到帮助,为了进一步提高软件的实用性,还扩展了基本光学实验部分。该软件可用于科学研究,也可用于课堂教学。(2)研究了基于柱透镜光栅的一维集成成像系统。搭建了液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)、柱透镜光栅和全息功能屏结合的3D显示平台。首先,分析了柱透镜光栅的原理,以及柱透镜光栅参数(线数(Lines Per Inch,LPI),厚度)之间的关系,解决了柱透镜光栅和显示屏之间的像素匹配问题。然后,研究了在一般情况下(二维)的视差图像阵列编码的问题。最后,搭建了立体显示平台,验证了可以在不同的角度看到不同的图像。(3)提出了投影式双目全息3D显示系统。由基于纯相位空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)的全息投影装置和柱透镜光栅组合而成,原理上将集成成像原理与全息显示技术相结合,利用全息投影装置代替传统的投影式集成成像系统中的投影机,即使加载到纯相位SLM上的合成全息图残缺,也能重构出完整的图像。首先,提出了三种全息显示验证系统,根据生成的全息图类型,主要分为傅里叶全息显示系统和菲涅耳全息显示系统。然后,对三种系统进行了详细的参数分析,计算出重建图像的像素数和具体位置,由图像参数(像素数,尺寸,位置)与柱透镜光栅参数(LPI,厚度)之间的相互制约关系,确定柱透镜光栅规格和需要的视点数。最后,搭建了投影式双目全息3D显示平台,通过建立不同的3D模型,实现了在不同视点处可以观看到不同图像,完成系统的初步验证。
杨乐[5](2020)在《裸眼三维显示分辨率提升方法研究》文中进行了进一步梳理人类获取外界信息总量的70%以上是通过视觉系统,因此提供精准而有效的视觉内容是显示技术发展的根本驱动力。客观世界是三维的,人类视觉系统可以感知外部环境完备的深度信息,从而精准判断出空间方位来对周围事物进行充分的理解和合理的判断。平面显示技术只能提供二维(two dimensional,2D)平面信息,无法激励人类视觉系统感知到深度信息,这与人类视觉系统认知客观世界的方式是不符的。裸眼三维(three dimensional,3D)显示技术是3D显示技术的重要发展方向,可为观众呈现具有不同侧面信息与深度信息的3D显示内容,并且观察者无需佩戴助视设备。因此,裸眼3D显示技术受到了国内外学者和企业的广泛关注,是目前3D显示研究的热点。然而,现阶段裸眼3D显示分辨率低的问题是制约裸眼3D显示进一步发展和应用的瓶颈问题,其分辨率低体现在角分辨率不足和空间分辨率低两个方面。角分辨率为单位角度内的视点数目,表征3D信息显示的连续性。角分辨率不足会使3D影像运动视差不连续,同时也会引起辐辏和调节的矛盾,使观察者产生眩晕感,急剧恶化3D显示质量。空间分辨率为视点光线会聚形成的二次光源数量,其表征3D影像的精细程度,空间分辨率低会降低3D数据可视化的精确度和有效性。针对裸眼3D显示分辨率低的问题,本文对提升显示分辨率的方法进行研究。论文的创新点和主要研究内容如下:(1)基于像素水平化调制的高角分辨率光场显示方法研究要点1:集成成像所再现的全视差3D影像具有运动视差连续平滑、立体感突出等优点。本文基于集成成像全视差光场构建方法,提出高角分辨率水平光场构建方法。在平面显示分辨率资源有限的前提下,设计微针孔单元阵列和非连续柱透镜阵列,以特定的水平方向角水平化调制所有平面像素发出的光线,在大视角范围内构建水平方向密集排列的视点,实现高视点角分辨率的水平光场3D显示。微针孔单元阵列是基于小孔遮光原理对基元图像中以行为单位的像素发出的光线进行调制,具有控光精准度高、无像差、可制备幅面大和成本低的优点。非连续柱透镜阵列具有与微针孔单元阵列相同的像素水平化调制能力,并且可明显提升光能利用率。该方法的显示原型系统可实现角分辨率为2.3视点/度、视角为42.80的高质量光场显示效果。(2)抑制串扰的高分辨率光场显示方法研究要点2:使用小节距微针孔单元阵列形成具有超高角分辨率的水平光场,可使单眼同时观察到多个视点,激励视觉系统形成单眼调节,消除传统裸眼3D显示存在的辐辏和调节矛盾问题。然而,由于邻行像素发出的散射光线可形成杂散光串扰,小节距微针孔单元阵列实现像素水平化调制会面临视点间串扰严重的问题,并且像素的尺寸越小,杂散光串扰越严重;角分辨率越高,视点串扰对显示质量的恶化会越严重。为解决这个问题,本文设计了垂直方向准直背光光源来替换传统裸眼3D显示使用的散射背光光源,对邻行像素杂散光串扰进行有效抑制,实现了低串扰的高角分辨率光场显示。同时,因为所使用微针孔单元阵列节距小,所再现的3D影像具有高空间分辨率。显示原型系统再现的3D影像在串扰低于7%的前提下,具有39.2视点/度的角分辨率和1280×1080的空间分辨率。研究要点3:为增大显示视角,本文提出实时入瞳光场再现方法。基于人眼的空间位置,实时采集并再现瞳孔视锥角范围内的光场信息,实现大视角显示的同时,保证高角分辨率的水平光场构建。实时入瞳光场再现方法可实现视差序列图像素与其相对应基元图像阵列像素间的正确映射,保证再现的3D影像具有正确的遮挡关系和空间立体感。该方法使显示原型系统实现了 700大视角的光场显示效果。(3)基于时空复用透镜拼接的高分辨率、大视角集成成像方法研究要点4:集成成像可以再现原始景物的全视差光场,为观察者提供自然、真实的立体感,但是其空间分辨率低的问题制约了 3D数据可视化的清晰度,降低了信息的有效性和传达的精准度。此外,集成成像也有视角窄的问题,这两个问题极大限制了集成成像的应用和发展。本文提出时空复用透镜拼接方法,在提升集成成像视角的同时,使集成成像的空间分辨率提升为原来的若干倍。本文设计了方向性时间序列背光光源来实现透镜的时空复用拼接。方向性时间序列背光光源可以以时间顺序提供具有特定方向角的准直背光光束。通过对系统光学参数的预设计,可使具有不同方向角的准直背光光束通过透镜阵列中相邻透镜后会聚,这样透镜阵列的等效节距变为固有节距的若干倍,实现对视角的有效增大。同时,准直背光光束在不同时刻具有不同的方向角,在透镜阵列之前以时空复用的方式形成密集的点光源,当背光光源的刷新率足够大,由于人眼的视觉暂留效应,点光源的数目是透镜阵列中透镜数目的若干倍,实现了 3D影像空间分辨率成倍的提升。显示原型系统再现的3D影像具有50°的视角、7056个视点,并且其空间分辨率是传统集成成像空间分辨率的4倍。
邓强[6](2019)在《三维动画艺术创作维度研究》文中指出三维动画广泛应用于社会生活的各个层面,成为现代社会视觉文化的重要组成部分,并在新技术的推动下与相关应用领域进行融合,产生了新的媒介形式与艺术类别。三维动画技术与艺术的双重属性结合现代社会文化、产业经济等因素,在发展过程中呈现出丰富的内涵及外延。本论文围绕20世纪末兴起的三维动画进行研究,在前人研究的基础上,对三维动画的定义、特征、应用领域及其与造型艺术、电影艺术、传统动画的关系进行了界定,对三维动画的发展历程进行了资料梳理,重点分析了三维动画的技术基础与艺术形式、社会功能与文化形态、创作实践与理论研究之间的联系;提出了三维动画的维度构成概念,基于这一概念对三维动画艺术创作中技术与艺术、认知与体验、经济与文化等维度进行了分析与研究。论文通过文献分析法及个案研究法,对三维动画自1972年萌芽至今各个阶段的技术发展、艺术形式、创作流程、代表作品进行较为全面的资料收集与整理。通过数据分析法及归纳总结法,以互联网权威数据中心对于全球范围内自1995年至2018年上映的三维动画电影的数量及票房情况、三维动画出现后历届奥斯卡动画短片提名及获奖情况、中国三维动画创作及生产情况进行数据采集。从创作时间、创作国家、作品题材、艺术风格、创作特征等进行多角度的比对分析,论证三维动画现阶段的经济、文化与形式内容之间的联系与发展特征。结合创作实践经验,对于维度概念在三维动画创作流程中各个环节的作用方式进行了解析,强调维度概念在技术、技巧、艺术表现中所起到的的重要作用;并对于三维动画艺术创作在未来的发展趋势进行了预测,联系我国三维动画发展的现状提出了个人观点。笔者力求通过本文进行三维动画的创作实践技巧总结及基础理论框架的建构。为三维动画的创作者和研究者提供具有参考价值的创作理念和研究思路。
苏衍峰[7](2019)在《基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究》文中研究说明三维显示技术可以提供人眼所需的立体视觉信息,能够广泛地应用于医疗、军事、娱乐等领域,其中全息三维显示技术能够完整地记录和再现三维物体的全部信息(包括振幅信息和位相信息),提供人眼所需的全部立体感知,因而被认为是一种理想的真三维显示方法。然而,由于目前的全息记录材料的刷新速率有限,导致传统的光学全息难以满足实时动态的显示需求。近年来,随着空间光调制器(SLM)技术与计算机科学的进步,基于SLM的动态全息三维显示技术逐渐成为了三维显示领域的研究热点。但是,受困于现有的工艺条件和掌握的技术手段,当前SLM的结构参数与高质量全息视频显示需求的SLM的结构参数之间仍然存在差距,直接导致了SLM的空间带宽积受限,从而使得基于SLM的全息三维显示系统的显示效果不能尽如人意。此外,由于三维物体往往具有复杂的空间结构以及庞大的信息量,导致全息图的计算数据量和刷新数据量也较为庞大,从而也限制了实时动态全息三维显示技术的发展。本论文围绕基于SLM的动态全息三维显示技术中存在的关键问题,以动态全息三维显示为研究目标开展相关研究工作,具体研究内容和创新性成果如下:(1)系统性地研究了基于SLM的全息显示机理,重点讨论了全息显示的特征参数,包括分辨率、尺寸和视角,详细分析了 SLM的结构参数对全息再现像的各个特征参数的影响。在再现像分辨率的分析中,分别利用了像素数、点扩散函数(PSF)和调制传递函数(MTF)对全息再现像的分辨率进行了详细的讨论;在再现像尺寸的分析中,分析了再现像尺寸受限的原因,并利用多SLMs全息再现像拼接的方法实现了再现像尺寸的放大,且指出了此方法未来的可拓展性;在再现像视角的分析中,归纳了典型的再现像视角拓展方法,指出了多SLMs曲面拼接方法的有效性与可拓展性,并利用两个SLMs的曲面拼接搭建了全息再现像视角拓展实验验证系统,实现了全息显示的视角拓展。(2)详细阐述了典型的三维物体全息图的计算方法的基本原理,总结了层析法的优势并重点讨论了层析法中深度信息的表达问题,在傅里叶全息显示系统中利用程控变焦透镜来表达深度信息实现了多平面三维显示,并以增强现实显示为应用背景设计了多平面全息增强现实三维显示系统且进行了实验验证,为简化系统光路又提出了利用离轴全息透镜作为图像融合元件的系统优化方法,并实验制作了离轴全息透镜且搭建了优化实验系统;在菲涅尔全息显示系统中利用菲涅尔衍射距离来表达深度信息计算了三维物体的层析菲涅尔全息图并进行了动态光学重建。以双视三维显示为研究目标,提出了基于零级抑制光栅的全息双视三维显示及其增强现实显示方法,理论设计并实验制作了所需的零级抑制光栅,且搭建了全息双视三维显示系统及其增强现实显示系统,并利用层析菲涅尔衍射算法计算了用于全息双视三维显示系统的合成全息图,实现了可供两人同时观看的全息双视三维显示及其增强现实显示的效果。(3)提出了基于单空间光调制器和光栅导光板的双目全息三维显示方法及其增强现实显示方法,理论设计并实验制作了所需的光栅导光板,搭建了双目体视三维显示系统及其增强现实系统并进行了实验验证,分析了体视三维显示中存在的辐辏调焦矛盾的产生原因,并提出了将三维物体全息图生成方法引入到上面提出的双目三维显示系统中来解决辐辏调焦矛盾的方案,实验得到了能够同时提供视差感和深度感的双目全息真三维显示的效果。提出了基于双空间光调制器的双目增强现实全息三维显示方法,实验搭建了双目增强现实全息三维显示系统并进行了实验验证,且编写了全息图同步播放控制系统软件,实现了双目动态增强现实全息真三维显示的效果。(4)提出了基于单空间光调制器和定向衍射屏的多视点全息体视三维显示方法,理论设计并实验制作了所需的定向衍射屏,搭建了多视点全息体视三维显示实验系统并进行了实验验证,实验上得到了无串扰的多视点动态体视三维显示的效果。提出了基于多空间光调制器拼接的多视点全息体视三维显示优化方法,利用两个空间光调制器搭建了多视点全息体视三维显示优化实验系统并进行了实验验证,实验上得到了全视差体视三维显示和分辨率提高的水平视差体视三维显示的效果。详细分析了多视点全息体视三维显示技术中的关键技术指标(图像分辨率),并指出了图像分辨率未来的优化方向。
王鹏[8](2018)在《基于视觉感知的裸眼三维计算显示技术研究》文中研究指明视觉是人类感知客观世界,获取外界信息最主要的途径,显示技术作为视觉信息直观呈现的重要技术,致力于对客观世界最真实的还原,对满足人类的视觉需求具有重要的意义。人类视觉系统由双目组成,一直以三维的方式感知客观世界,其不仅能够感知客观世界的色彩信息,还能同时感知客观世界不同角度的信息。然而当前主流显示技术主要以二维图像的形式进行信息的获取、记录和显示,只能够记录客观世界单一视角的信息,无法满足人类对客观世界完全认知的需求。使用三维的方式进行信息的获取、记录和显示是显示技术发展的必然趋势。具有“高动态、大视角、真彩色、高分辨率”等显示特性的真三维显示技术能够从深度、色彩、亮度、对比度等多个维度对客观世界进行真实的还原,是显示技术未来发展的方向。基于视觉感知的裸眼三维计算显示技术是对真三维显示技术实现的重要探究,该项研究工作以当前的裸眼三维显示技术为基础,通过引入人类的视觉感知模型和计算显示技术,结合光学系统结构设计,从空间分辨率、角分辨率、时间分辨率、对比度以及色彩等多个维度,从3D显示体系结构设计和3D内容处理两个层面,研究显示效果提升的裸眼三维显示技术。该显示技术旨在为观看者提供更加生动、准确、高沉浸感的视觉体验。具体的,论文的主要研究内容和创新成果如下:(1)基于正面多投影的大景深、均匀光场分布3D显示受限于有限的角分辨率,自由立体显示装置通常表现出一定的景深,显示的三维场景深度超出景深限制的部分会呈现出离焦模糊,降低显示清晰度,影响观看者的3D视觉体验。因此,为了提升显示系统的景深及显示系统的3D视觉体验,需研究角分辨率提升的裸眼三维显示系统。本文中创新性地提出了基于正面多投影的大景深、均匀光场分布3D显示实现方法,针对多投影自由立体显示,提出了基于像差优化的3D投影屏幕设计方案。为实现密集视点的3D显示,提高显示的角分辨率,利用自由立体显示的周期性视区分布特性,设计周期性排布的多投影机排布方式。为提高构建视点光场的均匀性,对显示系统构建的空间光场进行建模,通过优化排布策略实现了均匀分布视点光场的构建。为实现多投影机的同步控制,提出了多视点内容同步渲染控制方法。据此,本论文设计并实现了由基于柱透镜光栅的3D投影屏及30个投影机组成的大景深、均匀光场分布3D显示系统。该显示系统的显示尺寸为85英寸(1800mm×1200mm),空间分辨率为1200×720,可显示的景深范围为[-590 mm,590 mm],视场角为48°,在最佳观看平面处构建的视点光场强度分布的抖动小于7.65%。(2)大视角、高分辨率的光场显示光场显示技术通过多投影光源配合具有方向控光作用的光学器件实现对客观世界空间光场的构建,可以为观看者提供多角度的透视信息,符合人眼观看客观世界的物理规律,为观看者提供了良好的视觉体验。为此本论文研究光场的表达和构建方法,以此为基础提出了研究角分辨率、空间分辨率提升的大视角、高分辨率光场显示。a)基于高速投影的360度光场显示为了扩大光场显示的视角,本论文中提出一种基于高速投影的360度光场显示实现方法,该方法通过利用具有超高刷新频率的投影设备配合具有方向偏折及定向散射作用的旋转3D投影屏幕,通过时分复用的方式实现构建360度可视的空间光场的目的。3D投影屏幕由具有方向偏折作用的微棱镜阵列和具有方向扩散作用的全息功能屏贴合制备而成。光场显示装置构建光场的空间分辨率取决于投影机分辨率,360度的可视角度符合人眼观看客观世界的物理规律,提升了 3D显示的视觉效果。论文最终构建的360度光场显示装置的显示区域的直径为400 mm,空间分辨率为768×768,视点数目为300。b)基于双层液晶偏振调制的高分辨率光场显示为缓解集成成像光场中存在的空间分辨率和角分辨率相互制约的现象,本论文中创新性地提出了一种基于双层液晶偏振调制的高分辨率光场显示实现方法。通过设计基于像素偏移的双层液晶偏振调制超分辨率显示装置,实现了超出单层LCD物理分辨率限制的超分辨率显示。以之作为显示单元,配合透镜阵列以及全息功能屏实现了高分辨率的光场显示。通过提高显示信息的总量,该高分辨率光场显示实现了同时具有高角分辨率和高空间分辨率的光场构建。论文搭建的基于双层液晶偏振调制的高分辨率光场显示装置的显示尺寸为15.6英寸,视点数目为128X 128,可视角度为40°×40°,构建的空间光场的空间分辨率为433×236。(3)基于色调映射的多投影3D光场显示对比度优化方法多投影3D显示中,3D投影屏幕通常具有一定的反射散射和透射散射特性,从而导致多投影内容的串扰而降低了显示的对比度。为此,本论文创新性地提出了基于色调映射的多投影3D显示对比度优化方法。方法首先对多投影3D显示的发光模型进行建模,而后引入人类视觉感知中的亮度对比度差异感知模型,通过利用基于色调映射操作的多视点内容调整操作,实现了显示光场和目标光场之间感知对比度差异最小。从而提高了构建光场的区域对比度,提高了 3D显示的质量。(4)深度感知保留的三维显示深度调整方法裸眼3D显示中存在由于显示深度超出显示装置景深限制而导致的离焦模糊现象,传统的深度调整方法通常以牺牲3D显示的深度来提高显示的清晰度。针对该问题,本论文创新性地提出了深度感知保留的三维显示深度调整方法。方法通过引入基于康士维错觉的深度调整方法实现对深度不连续处对比度保留的深度调整。通过构建基于对比度差异感知模型和深度差异感知模型的3D显示质量衡量目标函数,并且对其进行做优化求解,实现了 3D显示清晰度提升和感知深度下降的平衡,从而实现了深度感知保留的三维显示深度调整。
杨澄伟[9](2018)在《扩大动态全息三维显示视场角方法与快速生成算法研究》文中提出近年来,随着材料科学和光电技术的不断进步,将显示技术从二维提升到三维的愿景已经走向现实。但是,现有的主流三维显示技术存在许多缺陷,比如视场角较小,易产生眼部疲劳,立体效果不佳等,这些缺陷限制了其广泛应用和进一步发展。全息三维显示技术能够真实记录和再现物体的强度和深度信息,能够实现大场景的彩色动态实时显示,可以提供人眼所需要的全部深度信息,被科技界认为是终极的三维显示技术。计算全息三维显示技术通过计算机建立三维物体模型,计算模拟光的传播和干涉过程,并用光电调制器件(如SLM、DMD等)代替全息干板完成实时三维显示。与光学全息相比,它具有过程简单、可选择所需目标信息,可显示虚构三维物体、便于数字图像处理(滤波、除噪等)等优点。但目前的动态计算全息三维显示再现像的尺寸和视场角受到加载全息图的显示器件的限制,难以得到高分辨率和大视场角的再现图像。另外,全息图计算过程需要庞大的计算资源也给实时全息三维显示的实现带来了困难。本文针对这些问题,从增大全息再现像视场角和提高计算速度两方面开展了研究,主要工作包括:1.搭建了扩大全息三维显示视场角的系统。研究了三维再现像的视场角和尺寸等参数与空间光调制器件的尺寸、像素间隔等因素之间的关系。通过多空间调制器拼接的方法,实现了像的大小24mm*18mm*24mm,视场角达22.8°的动态全息三维显示。2.提出了一种基于距离序列的高速计算方法。研究分析了各种计算全息快速算法,并在不同层数和点源密度下对比分析了它们的内存占用和计算速度情况。该方法实现了减少全息计算中内存占用和计算时间的目的。通过实验证明了该方法的可行性。
陈琰[10](2016)在《新媒体环境下观看范式的重构》文中进行了进一步梳理我们正处在一个图像时代,摄影术的发明,使得人们被图像包围,在这个过程中,观看行为的问题性日益复杂和显现。观看蕴含了特定时期的“所知的东西和所信仰的东西”,也就是布迪厄所说的“作为信仰的空间的生产场”,它深刻的反映出特定时代和文化相适应的眼光。本文正是从这些范畴的相互关系中展开,思考人们日常生活经验、审美文化体验的视觉化历程,而新的视觉文化最惊人的特征,就是借助视觉机器将一切不可视的东西可视化。当代社会,“技术化观式”成为观看范式的基本趋势,因为新媒体的发展催生了大量的高科技视觉文化产品和电子媒介图像,各种新新媒介的介入使图像以更迅猛的速度冲击着人类的生活,从而对人类的思维模式和行为方式产生深远影响。在经历了摄影、电影、电视的发展之后,随着数字化、网络化的飞速跃进,我们逐渐梳理出媒介化观看的发展轨迹和演进路径。可以说,人们的观看史就是一部借助视觉机器及其技术“观看”的历史。观看范式正在最深刻的意义上影响和规范着现代人的思维指向与现代生活的逻辑形式,可以说,观看媒介重新塑造了人类的视觉经验。技术的演进和观看范式的相互影响使得观看潜藏的意义开始显现,成为一个研究方向和议题。本篇文章主要通过考察媒介技术的演进导致观看范式的性质和特征的一系列变化,研究观看行为是如何从自然属性一步步过渡到机械属性的。通过总结新的观看范式呈现出的种种规律,研究这个大的变革下了人们观看方式和感知方式的转变。文章在绪论部分回答了研究的背景、目的意义、研究范畴和相关概念的界定。第一章是将媒介技术形态演进的历史作为切入点,探讨媒介技术发展对观看范式的影响,探寻观看行为在媒介演进过程中的变迁轨迹。在这个过程中人们对于时间和空间的认知关系一直在发生改变,数字技术对人们的时空观产生了很大的影响。第二章以此为切入点,研究人们如何在时空的无限性中追求视觉的功能,加大视觉和时空的沟通与联系的。在被媒介化的观看过程中,人已经不再是原初意义上的人。正是基于此本文第三章的研究重点从当代电子媒介的技术文化逻辑入手,来探讨媒介对观看共同体内部诸因素——观看主体、心理接受、审美意识等方面产生的具体影响。通过这三章的论证,我们看到,每一种“观看的方式”的改变都代表一种新的思维方式和社会文化生方式的改变。本文始终贯穿的基本思路就是对视觉文化进行批判性分析,所以在第四章,通过对新媒体环境下媒介化观看的特点进行梳理和界定,从符号化到数字化,从虚拟化到数据化的发展过程。考察媒介化观看发展到今天,它所呈现的模式、关系的改变以及由此带来一系列的影响与变化。最后,本文通过反思新媒体环境下,人们所面临一系列观看困境,批判当下的文化语境中观看主体主动性与被动性的失衡的现象,在此基础上提出强调营造和谐的观看方式和提高观看素养的倡导。这种思考或许有助于我们实现媒介化观看新的革命、有助于我们走出视觉文化的种种误区。
二、全息立体动态图像显示和信息压缩(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、全息立体动态图像显示和信息压缩(论文提纲范文)
(1)三维光场精准再现关键技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 三维显示技术概述 |
1.1.1 人眼三维视觉 |
1.1.2 体视三维显示 |
1.1.3 体三维显示 |
1.1.4 光场三维显示 |
1.2 光场采集及重建 |
1.2.1 光场采集 |
1.2.2 光场重建 |
1.3 本文主要研究工作 |
2 光场再现的理论基础 |
2.1 光场三维显示理论基础 |
2.1.1 光场理论 |
2.1.2 投影光场显示系统原理 |
2.2 平面光场采集原理 |
2.3 基于几何代理的虚拟视点合成原理 |
2.3.1 摄像机成像和场景稀疏重建 |
2.3.2 场景稠密重建:视差和深度估计 |
2.3.3 视点变换 |
2.3.4 视点混合 |
2.3.5 本章小结 |
3 基于机器视觉的光场定位与校正 |
3.1 系统显示原理及畸变分析 |
3.2 光场校正方法 |
3.3 校正实验及结果分析 |
3.4 本章小结 |
4 基于平面稀疏采集阵列的场景高密度光场重建 |
4.1 引言 |
4.2 稠密光场合成问题描述 |
4.3 网络模块与损失函数 |
4.3.1 视差估计 |
4.3.2 遮挡估计 |
4.3.3 损失函数 |
4.4 实验及结果分析 |
4.4.1 数据集 |
4.4.2 实验细节 |
4.4.3 和全监督方法的对比结果 |
4.4.4 和无监督方法的对比结果 |
4.4.5 消融实验 |
4.4.6 应用 |
4.5 本章小结 |
5 基于稀疏自由视角输入的场景高密度光场重建 |
5.1 引言 |
5.2 自由视点合成方法 |
5.2.1 深度估计模块 |
5.2.2 视点混合模块 |
5.2.3 图像误差掩膜 |
5.2.4 损失函数 |
5.3 实验 |
5.3.1 数据集和实验细节 |
5.3.2 视图合成结果 |
5.4 在扫描光场显示系统中的显示效果 |
5.4.1 显示系统结构及参数 |
5.4.2 扫描显示系统的多视角显示算法 |
5.4.3 基于显示系统结构的视点合成 |
5.4.4 实际显示效果 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(2)集成成像系统中立体场景的采集、重构与显示技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 集成成像技术概述 |
1.2.2 集成成像立体场景采集方法的研究现状 |
1.2.3 集成成像计算重构方法的研究现状 |
1.2.4 集成成像光学显示系统的研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容与章节安排 |
第2章 集成成像系统中的关键技术 |
2.1 传统集成成像系统及其原理 |
2.1.1 集成成像立体场景采集方法 |
2.1.2 集成成像显示系统原理 |
2.2 光场理论与集成成像 |
2.3 尺度不变特征变换 |
2.3.1 SIFT特征描述符的生成 |
2.3.2 SIFT特征描述符的匹配 |
2.4 透视变换 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于SIFT和离散视点图像的集成成像立体场景采集方法 |
3.1 立体元图像阵列与子图像阵列间的光学映射关系 |
3.2 基于SIFT和离散视点图像的立体场景采集 |
3.2.1 离散视点图像采集的参数设计原则 |
3.2.2 基于SIFT算法的子图像矫正和立体元图像阵列的生成 |
3.3 仿真与实验结果分析 |
3.3.1 计算机仿真结果分析 |
3.3.2 实拍实验结果分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于SIFT和块匹配的集成成像计算重构方法 |
4.1 傅里叶光学角谱理论介绍 |
4.1.1 平面波的角谱 |
4.1.2 角谱的传播 |
4.2 基于SIFT和块匹配的集成成像计算重构方法 |
4.2.1 集成成像系统的光学分析 |
4.2.2 基于SIFT和块匹配的集成成像计算重构方法具体内容 |
4.3 仿真与实验结果分析 |
4.3.1 计算机仿真结果分析 |
4.3.2 实拍实验结果分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于离散胶合透镜阵列和全息扩散片的集成成像显示方法 |
5.1 传统集成成像显示系统与单透镜成像特性 |
5.2 本章所提集成成像显示系统与胶合透镜成像特性 |
5.3 集成成像系统中全息扩散片的显示原理 |
5.4 实验结果及分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间的科研成果和项目经历 |
致谢 |
(3)光场三维成像性能优化技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 视觉感知系统原理概述 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 光场三维采集技术研究现状 |
1.3.2 光场三维重构技术研究现状 |
1.3.3 光场三维显示技术研究现状 |
1.3.4 光场三维成像技术研究现状 |
1.4 论文主要研究内容和组织结构 |
1.4.1 论文主要研究内容 |
1.4.2 论文组织结构 |
第2章 光场三维成像系统架构与显示机理 |
2.1 引言 |
2.2 光场理论 |
2.2.1 光场表述 |
2.2.2 光场映射 |
2.2.3 水平光场实现原理 |
2.3 光场三维成像系统实施方案 |
2.3.1 RGB-D深度传感器 |
2.3.2 光场获取-光场显示数据处理系统 |
2.4 桌面式光场扫描自由立体成像系统硬件配置 |
2.4.1 高速光场投影装置 |
2.4.2 数据处理与传输装置 |
2.5 小结 |
第3章 光场三维采集中的三维配准优化技术研究 |
3.1 引言 |
3.2 迭代最近点算法 |
3.3 光场三维采集迭代最近点算法优化 |
3.3.1 迭代最近点算法优化流程 |
3.3.2 直通滤波 |
3.3.3 局部表面拟合法向量估计 |
3.3.4 三维质心算法 |
3.3.5 奇异值分解和平移向量 |
3.3.6 旋转矩阵 |
3.3.7 迭代最近点 |
3.4 实验结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 光场三维重构中的三维物体识别优化技术研究 |
4.1 引言 |
4.2 蒙特卡洛算法 |
4.2.1 蒙特卡洛的基本原理 |
4.2.2 随机变量抽样 |
4.2.3 抽样的方法 |
4.3 光场三维重构中的高效三维物体识别 |
4.3.1 法向量估计 |
4.3.2 关键点采样 |
4.3.3 蒙特卡洛随机采样 |
4.3.4 SHOT特征描述符 |
4.3.5 KD-树 |
4.3.6 三维霍夫变换 |
4.4 实验结果与分析 |
4.4.1 Kinect数据集实验结果与对比分析 |
4.4.2 Mian数据集实验结果与对比分析 |
4.4.3 Clutter数据集实验结果与对比分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 光场三维显示中的对象姿态估计优化技术研究 |
5.1 引言 |
5.2 H_∞算法 |
5.2.1 范数 |
5.2.2 信号提升 |
5.2.3 广义对象提升 |
5.2.4 H范数 |
5.3 基于H_∞最优控制的光场三维显示姿态估计 |
5.3.1 PCA法向量估计 |
5.3.2 H_∞ |
5.3.3 SVD |
5.3.4 姿态估计 |
5.4 实验结果与分析 |
5.4.1 Kinect数据集实验结果与分析 |
5.4.2 Mian数据集实验结果与分析 |
5.4.3 Clutter数据集实验结果与分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 全文总结与工作展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(4)基于集成成像的全息显示验证系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文结构与内容 |
第二章 基础理论 |
2.1 集成成像基本原理 |
2.1.1 集成成像的采集与显示 |
2.1.2 集成成像性能参数 |
2.2 全息基本原理 |
2.2.1 菲涅耳衍射基本原理 |
2.2.2 光学全息的记录与再现 |
2.2.3 计算全息基本原理 |
2.2.4 全息图分类 |
2.3 正交投影图像生成集成傅里叶全息图原理 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于集成成像的计算全息图生成 |
3.1 视图采集工具 |
3.2 视图采集方式 |
3.3 多视图的合成全息图 |
3.3.1 计算全息需求分析 |
3.3.2 计算全息总体设计 |
3.3.3 合成图像 |
3.3.4 计算全息系统界面 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于柱透镜光栅的三维显示系统研究 |
4.1 基于柱透镜光栅的一维集成成像研究 |
4.1.1 基本原理 |
4.1.2 多视图采集与编码 |
4.1.3 实验参数与结果分析 |
4.2 投影式双目全息三维显示系统研究 |
4.2.1 投影式全息3D显示系统结构 |
4.2.2 系统参数分析 |
4.2.3 实验结果分析 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(5)裸眼三维显示分辨率提升方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 裸眼三维显示技术概述 |
1.3 裸眼三维显示分辨率研究现状 |
1.4 裸眼三维显示分辨率提升的研究意义 |
1.5 论文主要的内容和结构安排 |
参考文献 |
第二章 裸眼三维显示基本理论 |
2.1 立体视觉原理 |
2.2 视点立体显示原理 |
2.2.1 基于狭缝光栅的视点立体显示原理 |
2.2.2 基于柱透镜光栅的视点立体显示原理 |
2.3 光场显示原理 |
2.3.1 光场模型 |
2.3.2 集成成像原理 |
2.3.3 基于全息功能屏的光场显示原理 |
2.4 光学系统的像差优化理论基础 |
2.4.1 非理想光学系统的像差 |
2.4.2 非球面光学系统 |
2.4.3 光学成像质量的评价 |
2.5 本章小节 |
参考文献 |
第三章 基于像素水平化调制的高角分辨率光场显示方法 |
3.1 高角分辨率水平光场构建方法 |
3.2 像素水平化调制方法 |
3.2.1 微针孑孔单元阵列设计 |
3.2.2 非连续柱透镜阵列设计 |
3.3 水平光场编码算法 |
3.4 像素水平化调制的光场显示系统设计 |
3.5 实验结果与分析 |
3.5.1 基于微针孔单元阵列的光场显示实验验证 |
3.5.2 基于非连续柱透镜阵列的光场显示实验验证 |
3.5.3 实验结果分析 |
3.6 本章小节 |
参考文献 |
第四章 抑制串扰的高分辨率光场显示方法 |
4.1 抑制串扰的高分辨率光场显示系统设计 |
4.2 高角分辨率视点串扰的抑制方法 |
4.3 基于波前再调制的分辨率均衡优化方法 |
4.4 实时入瞳光场再现方法 |
4.4.1 动态入瞳光场采集算法 |
4.4.2 基于反向光线追踪的编码算法 |
4.4.3 实时入瞳光场再现原理 |
4.5 瞳孔跟踪算法 |
4.6 实验结果与分析 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于时空复用透镜拼接的高分辨率、大视角集成成像方法 |
5.1 基于时空复用透镜拼接的集成成像系统设计 |
5.2 时分复用透镜拼接原理 |
5.3 大口径透镜优化设计 |
5.4 时空复用光场再现编码算法 |
5.5 实验结果与分析 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究内容与创新 |
6.2 不足与下一步研究方向 |
致谢 |
攻读博士期间发表的论文及申请专利 |
(6)三维动画艺术创作维度研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
绪论 |
一 研究背景 |
1 动画发展概述 |
2 三维动画的社会应用 |
二 研究文献综述 |
1 计算机三维图形学研究 |
2 三维动画技术及创作流程研究 |
3 三维动画发展历程研究 |
4 三维动画艺术创作研究 |
三 研究对象及目标框架 |
1 研究对象的界定 |
2 研究的预定目标 |
3 研究的概念框架 |
四 研究方法、研究难点与创新点 |
1 选题的意义和价值 |
2 研究中拟突破的难题 |
3 研究的特色与创新之处 |
4 研究方法与研究手段 |
1 三维动画的概念综述 |
1.1 三维动画的定义及特征 |
1.2 三维动画的应用领域 |
1.3 三维动画与传统艺术的关系 |
1.3.1 与造型艺术的关系 |
1.3.2 与电影艺术的关系 |
1.3.3 与传统动画的关系 |
2 三维动画的发展历程 |
2.1 三维动画在20世纪的发展 |
2.1.1 20世纪70年代萌芽时期 |
2.1.2 20世纪80年代探索时期 |
2.1.3 20世纪90年代确立时期 |
2.2 三维动画在21世纪的发展 |
2.2.1 2000-2009年发展时期 |
2.2.2 2010-2018年成熟时期 |
2.3 三维动画工具及创作流程的发展 |
2.3.1 三维动画工具的进化 |
2.3.2 三维动画创作流程的确立 |
3 三维动画技术构成及艺术风格流变 |
3.1 三维动画的技术基层 |
3.1.1 三维造型及运动技术 |
3.1.2 三维着色及渲染技术 |
3.1.3 特定对象模拟技术 |
3.2 三维动画的艺术形式变迁 |
3.2.1 技术风格阶段 |
3.2.2 复制现实阶段 |
3.2.3 强化真实阶段 |
3.3 三维动画艺术创作研究的关键问题 |
3.3.1 三维动画阶段性特征数据分析 |
3.3.2 三维动画艺术创作研究的关键问题 |
4 三维动画艺术创作的构成维度 |
4.1 技术与艺术维度 |
4.1.1 传统动画基础上的技术突破 |
4.1.2 数字技术语境下的美学建构 |
4.1.3 创作流程中的时空维度架构 |
4.2 认知与体验维度 |
4.2.1 视觉真实感与认知经验 |
4.2.2 视觉成像原理与审美心理 |
4.2.3 体验方式的维度限制与扩展 |
4.3 经济与文化维度 |
4.3.1 三维动画的全球化现象 |
4.3.2 视觉文化与肯定的文化 |
4.3.3 本土文化特色与时代精神 |
5 维度概念在三维动画艺术创作中的应用 |
5.1 前期设计中的维度转换 |
5.1.1 概念设计中的绘制与创建 |
5.1.2 模型制作中的编辑与深入 |
5.1.3 造型表现中的形体与结构 |
5.1.4 纹理绘制中的映射与包裹 |
5.1.5 风格界定中的写实与概括 |
5.2 中期制作中的维度控制 |
5.2.1 造型立体感的强化与削弱 |
5.2.2 场景空间感的缩放与变换 |
5.2.3 渲染方式的离线与实时 |
5.2.4 创作过程中的确定与随机 |
5.2.5 动画角色的表演与操控 |
5.3 后期整合中的维度调整 |
5.3.1 后期合成的层体建立 |
5.3.2 视觉重点的组织调整 |
5.3.3 镜头剪辑的时间变化 |
6 三维动画艺术创作发展趋势 |
6.1 应用领域与传播媒介对艺术创作的影响 |
6.1.1 社会功能促使视觉风格的突破 |
6.1.2 媒体样式的发展影响实现方式 |
6.2 关键技术发展对创作的促进 |
6.2.1 艺术与技术的衔接 |
6.2.2 创作主体的个人化 |
6.3 尖端技术发展为艺术创作带来的契机 |
6.3.1 交互与生物传感技术实现互动沉浸体验 |
6.3.2 深度学习技术挖掘自主模拟能力 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间科研成果 |
(7)基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 三维显示概况 |
1.2 体视三维显示 |
1.2.1 基于几何光学原理的自由立体三维显示 |
1.2.2 基于衍射光学原理的自由立体三维显示 |
1.3 真三维显示 |
1.3.1 集成成像三维显示 |
1.3.2 体三维显示 |
1.3.3 全息三维显示 |
1.4 本文主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 基于空间光调制器的全息显示基本理论与特性分析 |
2.1 引言 |
2.2 计算全息基本理论 |
2.2.1 标量衍射理论 |
2.2.2 全息图的计算 |
2.2.3 位相型全息图的编码 |
2.3 全息图的输出与空间光调制器 |
2.4 基于空间光调制器的全息显示 |
2.5 全息再现像的特征参数的分析与优化 |
2.5.1 再现像的分辨率 |
2.5.2 再现像的尺寸 |
2.5.3 再现像的视角 |
2.6 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于空间光调制器的全息三维显示及其增强现实应用 |
3.1 引言 |
3.2 基于层析法的三维物体计算全息图的生成与显示 |
3.2.1 基于程控变焦透镜的多平面全息三维显示 |
3.2.2 多平面全息增强现实三维显示 |
3.2.3 基于离轴全息透镜的多平面全息增强现实三维显示系统优化 |
3.2.4 基于菲涅尔衍射的全息三维显示及其动态显示 |
3.3 基于零级抑制光栅的全息双视三维显示 |
3.3.1 全息双视三维显示原理与系统 |
3.3.2 用于全息双视三维显示的合成位相型全息图的生成 |
3.3.3 零级抑制光栅的设计理论与参数计算 |
3.3.4 零级抑制光栅的制作与测试 |
3.3.5 全息双视三维显示实验 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于空间光调制器的双目全息三维显示 |
4.1 引言 |
4.2 基于单空间光调制器的双目全息三维显示 |
4.2.1 双目全息体视三维显示 |
4.2.2 辐辏调焦矛盾 |
4.2.3 双目全息真三维显示 |
4.3 基于双空间光调制器的双目全息三维显示 |
4.3.1 系统设计与实验验证 |
4.3.2 全息图同步播放控制系统 |
4.3.3 双目动态全息真三维显示实验 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于空间光调制器的多视点全息体视三维显示 |
5.1 引言 |
5.2 基于单空间光调制器和定向衍射屏的多视点全息体视三维显示 |
5.2.1 多视点全息体视三维显示原理 |
5.2.2 用于多视点全息体视三维显示的菲涅尔位相型全息图的生成 |
5.2.3 定向衍射屏的设计 |
5.2.4 定向衍射屏的制作 |
5.2.5 多视点全息体视三维显示实验 |
5.3 基于多空间光调制器拼接的多视点全息体视三维显示优化 |
5.3.1 多视点全息体视三维显示优化原理 |
5.3.2 全视差多视点全息体视三维显示实验 |
5.3.3 分辨率提高的多视点全息体视三维显示实验 |
5.4 多视点全息体视三维显示中的图像分辨率的分析与讨论 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
附录一 |
附录二 |
附录三 |
附录四 |
攻读博士学位期间公开发表的论文 |
攻读博士学位期间授权受理的专利 |
致谢 |
(8)基于视觉感知的裸眼三维计算显示技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 立体视觉基本原理 |
1.3 裸眼三维显示技术概述 |
1.3.1 视点型自由立体显示 |
1.3.2 光场型自由立体显示 |
1.4 计算显示技术概述 |
1.5 基于视觉感知的裸眼三维计算显示技术研究意义 |
1.6 论文主要内容与结构安排 |
参考文献 |
第二章 裸眼三维显示及视觉感知基础 |
2.1 裸眼三维显示基本原理 |
2.1.1 视点型自由立体显示 |
2.1.2 光场型自由立体显示 |
2.2 裸眼三维显示景深特性 |
2.3 视觉感知基础 |
2.3.1 亮度感知基础 |
2.3.2 深度感知基础 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于正面多投影的大景深、均匀光场分布3D显示 |
3.1 基于柱透镜光栅的正面多投影3D显示原理 |
3.1.1 正面多投影3D显示结构 |
3.1.2 参数优化的3D投影屏幕设计 |
3.1.3 单投影3D显示系统的光场分布 |
3.2 大景深、均匀光场显示实现方法 |
3.2.1 投影机阵列排布 |
3.2.2 多投影内容矫正 |
3.2.3 多视点内容同步控制渲染 |
3.3 显示系统及实验结果 |
3.3.1 景深特性分析 |
3.3.2 光场均匀性分析 |
3.3.3 设备相适应的3D内容显示结果 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 大视角、高分辨率光场显示 |
4.1 光场的表述及构建 |
4.1.1 光场的表述 |
4.1.2 光场构建原理 |
4.2 基于高速投影的360度光场显示 |
4.2.1 基于高速投影的360度光场显示原理 |
4.2.2 光场图像编码合成方法 |
4.2.3 显示系统及实验结果 |
4.3 基于双层液晶偏振调制的高分辨率光场显示 |
4.3.1 基于LCD与全息功能屏的光场显示原理 |
4.3.2 基于双层液晶偏振调制的高分辨率光场显示原理 |
4.3.3 显示系统实施 |
4.3.4 实验结果及分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于色调映射的多投影3D显示对比度优化方法 |
5.1 多投影3D显示中的对比度衰减 |
5.2 感知对比度模型 |
5.2.1 复杂图像的对比度 |
5.2.2 感知对比度评估方法 |
5.3 多投影3D显示亮度模型 |
5.4 基于色调映射及视觉感知的多投影3D显示对比度优化方法 |
5.4.1 基于色调映射的感知对比度优化流程 |
5.4.2 高效求解方法 |
5.5 实验及结果分析 |
5.5.1 实验系统 |
5.5.2 实验结果及分析 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 深度感知保留的三维显示深度调整方法 |
6.1 裸眼三维显示中的散焦模型 |
6.2 深度感知中的康士维错觉 |
6.3 深度差异感知模型 |
6.3.1 感知域的视差处理流程 |
6.3.2 感知深度差异评估方法 |
6.4 深度感知保留的深度调整方法 |
6.4.1 基于康士维错觉的深度调整 |
6.4.2 基于视觉感知的深度调整优化 |
6.5 实验及结果分析 |
6.5.1 实验系统 |
6.5.2 实验结果及分析 |
6.6 本章小结 |
参考文献 |
第七章 结论 |
7.1 研究内容与创新 |
7.2 不足与下一步研究 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及授权专利 |
致谢 |
(9)扩大动态全息三维显示视场角方法与快速生成算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 本文研究的意义和背景 |
1.2 人眼的深度感知与三维显示 |
1.2.1 生理暗示与心理暗示 |
1.2.2 三维立体显示技术 |
1.3 动态全息三维显示与视场角扩大方法 |
1.3.1 全息三维显示研究现状 |
1.3.2 扩大再现像视场问题研究进展和问题 |
1.4 论文研究内容和结构 |
第2章 计算全息基本理论 |
2.0 引言 |
2.1 全息基础理论 |
2.2 计算全息图算法 |
2.2.1 二维图像计算全息图算法 |
2.2.2 三维图像计算全息图算法 |
2.3 本章小结 |
第3章 大视场角全息显示系统优化方法 |
3.1 引言 |
3.2 空间光调制器参数对再现像的影响 |
3.3 多空间光调制器无缝拼接方法 |
3.4 基于Maya的模型建立与全息图计算 |
3.5 搭建大视场全息显示系统 |
3.5.1 系统搭建需要注意的问题 |
3.5.2 空间光调制器拼接 |
3.5.3 系统与显示效果 |
3.5.4 单空间光调制器多级次扩大像尺寸 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于距离序列的优化算法 |
4.1 引言 |
4.2 基于点源法的优化算法 |
4.2.1 C-LUT算法原理 |
4.2.2 C-LUT算法复杂度 |
4.2.3 C-LUT的空间畸变及校正 |
4.3 基于点源法的OC-LUT算法 |
4.3.1 OC-LUT算法原理 |
4.3.2 OC-LUT算法复杂度 |
4.3.3 成像质量结果分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 论文的主要工作 |
5.2 具有创新性的工作 |
5.3 不足与工作展望 |
参考文献 |
发表论文 |
致谢 |
(10)新媒体环境下观看范式的重构(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
绪论 |
一、研究缘起 |
二、国内外相关理论研究 |
三、文献综述 |
四、研究方法与基本思路 |
五、研究意义 |
六、相关概念的内涵与界定 |
第一章 媒介演进下观看范式的嬗变 |
第一节 媒介化观看的萌芽阶段——观看法则的探索与确立 |
一、镜中之像——客观世界的再现和自我的认知 |
二、透视法则与暗箱机制——视觉法则的初步确立 |
第二节 媒介化观看的发展阶段——技术化中介化了的间接观看 |
一、摄影术——瞬间的凝滞与时空的存留 |
二、电影——“物”“我”之间的相互凝视 |
三、电视——观看的在场性与直接性 |
第三节 媒介化观看的勃兴阶段——新媒体环境下的虚拟化观看 |
一、互联网:颠覆真实的虚拟世界 |
二、手机等移动媒介:随时随地的观看需要 |
第四节 观看范式发展的总体趋势 |
一、认知的看 |
二、发现的看 |
三、创造的看 |
本章小结 |
第二章 观看时空的数字化重构 |
第一节 从真实空间向虚拟空间的演变 |
一、空间的划分 |
二、观看路径的改变——新媒体环境下的“块茎化”观看 |
三、观看场所的变更——从“黑匣子”到“游乐场” |
四、被重新审视的“位置”——位置媒介的兴起 |
五、公共空间与私人空间边界的模糊——空间所表征的观看关系的改变 |
六、空间经验的改变——从静止固定到流动并置 |
第二节 从自然时间的完整到媒介时间的断裂 |
一、自然时间与媒介时间 |
二、媒介时间的空间化呈现 |
三、媒介时间的弹性体验 |
四、新媒体环境下时间经验的解构与重组 |
第三章 新媒体环境下观看主体的重塑 |
第一节 主体身份的改变 |
一、读者/作者/观者的角色置换 |
二、旁观者变成在场者 |
三、从“在世”化生存到“在线”化生存 |
第二节 数码化身的出现——虚拟自我 |
一、数码化身的定位 |
二、数码化身的存在方式 |
三、被赋予灵魂的化身——数码化身的生命意义 |
第三节 新型观看关系的变化与建立 |
一、福柯的权利观看——少数人对多数人的监看 |
二、大众传媒下的观看——多数人对少数人的观看 |
三、新媒体环境下的观看——主客体模糊的围观 |
第四节 观看场域中各要素的变化 |
一、观看视线的变化——从定点观看到多视点游移 |
二、观看视框的变化——从画框到界面 |
第五节 观看的全感官参与——从视听结合审美到全感官的联觉体验 |
一、视觉中心主义下的感官等级和被贬抑的身体观 |
二、身体的重新出场 |
三、全感官的观看 |
第六节 观看心理的变化 |
一、从“视错觉”到“视知觉”再到“视幻觉” |
二、从视觉理性到视觉感性 |
三、从以身观之到以心观之——基于遥在技术下的审美观看 |
本章结语 |
第四章 技术性观看下的生存图景 |
第一节 新媒体环境下观看范式的特点 |
一、将一切不可视的可视化——媒介对观看能力的延伸 |
二、从封闭的看到开放的看——超文本链接下观看的开放性 |
三、从被动到互动:交互技术下观看的主动性参与 |
四、从单一的看到重叠的看——界面化的多屏观看 |
五、从窥视他人到自我表演——观看欲求的改变 |
六、从凝视到瞥视——从深度观看到碎片化观看 |
第二节 图像人的生存症候——“E”世界的“异化”生存 |
一、机械之眼代替心灵之眼 |
二、从寻找自我到迷失自我 |
三、从追求美感到追求快感 |
四、从匮乏消费到欲望消费 |
五、数码焦虑下的脱离肉体效应 |
六、从身处世界转变为身处视界——对世界的认知 |
本章结语 |
结语 |
参考文献 |
后记 |
作者简介 |
四、全息立体动态图像显示和信息压缩(论文参考文献)
- [1]三维光场精准再现关键技术研究[D]. 倪丽霞. 浙江大学, 2021(01)
- [2]集成成像系统中立体场景的采集、重构与显示技术研究[D]. 李鹤楠. 吉林大学, 2021(01)
- [3]光场三维成像性能优化技术研究[D]. 王振昊. 吉林大学, 2020(08)
- [4]基于集成成像的全息显示验证系统研究[D]. 朱钦钦. 安徽大学, 2020(07)
- [5]裸眼三维显示分辨率提升方法研究[D]. 杨乐. 北京邮电大学, 2020(04)
- [6]三维动画艺术创作维度研究[D]. 邓强. 西安美术学院, 2019(01)
- [7]基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究[D]. 苏衍峰. 苏州大学, 2019(04)
- [8]基于视觉感知的裸眼三维计算显示技术研究[D]. 王鹏. 北京邮电大学, 2018(09)
- [9]扩大动态全息三维显示视场角方法与快速生成算法研究[D]. 杨澄伟. 北京理工大学, 2018
- [10]新媒体环境下观看范式的重构[D]. 陈琰. 南京艺术学院, 2016(02)