Email:[email protected]
由北京航空航天大學 王瓊華 教授組織的”3D 顯示技術及應用”專刊發(fā)表在《液晶與顯示》(ESCI、Scopus收錄,中文核心期刊)2022 年第 5 期(專刊鏈接>),該專刊圍繞光場 3D 顯示、多視點 3D 顯示、全息 3D 顯示、近眼顯示和3D 交互等內容進行原創(chuàng)成果的展示和研究進展的專題綜述。其中,北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室桑新柱教授研究團隊集中展示了四項重要研究成果。
在全息 3D 顯示方面,桑新柱等人提出了基于數(shù)字微鏡器件的高分辨率計算全息顯示,實現(xiàn)了大尺寸高分辨率的動態(tài)全息顯示效果。在光場 3D 顯示方面,高鑫等人提出了基于預處理卷積神經(jīng)網(wǎng)絡提升 3D 光場顯示視覺分辨率的方法,展示了 70 度視角的光場顯示效果;于迅博等人提出了一種裸眼 3D 顯示中的多視點校正方案,解決了空間視點分布和采集分布不匹配的問題。在多視點 3D 顯示方面,于迅博等人提出了一種視點均勻分布的桌面式光場顯示系統(tǒng),改善了視點間的串擾問題。以上一系列 3D 顯示技術及應用研究成果的展示,希望能為廣大 3D 顯示領域同行提供借鑒,帶來一些有益的啟發(fā),同時希望能推動 3D 顯示的技術進步和應用推廣。
1. 基于數(shù)字微鏡器件的高分辨率計算全息顯示
全息顯示技術通過記錄和再現(xiàn)物體的波前來重建具有正確深度信息的三維圖像,可以克服其他三維顯示技術中輻輳調焦不匹配、人眼視覺疲勞等不足,在教育、軍事、工業(yè)、醫(yī)療、娛樂等行業(yè)中應用廣泛。隨著計算機軟硬件性能的提升和光電器件技術的發(fā)展,基于空間光調制器的計算全息顯示成為當前的研究熱點,可以存儲或顯示虛擬的目標物體,方便進行異地傳輸、遠程連接或實時動態(tài)顯示等。然而,空間光調制器都是像素化的調制器件,其調制動態(tài)范圍和精度有限,因此計算全息受到光電器件參數(shù)(例如器件像素大小和總體尺寸)和計算負荷等的影響,很難實現(xiàn)高分辨率大尺寸的動態(tài)全息顯示。
針對全息圖局部信息可完整再現(xiàn)物面信息的特性,桑新柱、李會等人提出了一種基于數(shù)字微鏡器件的高分辨率大尺寸全息顯示方法。該方法利用計算機渲染或相關變換方法生成高分辨率輸入圖像,利用菲涅爾衍射算法和傅立葉變換并行計算提升全息圖的分辨率,根據(jù)數(shù)字微鏡器件特性進行衍射圖像的時空復用與動態(tài)融合,有效提升計算全息顯示的分辨率與動態(tài)效率。實驗結果表明,該方法可實現(xiàn)大尺寸高分辨率的動態(tài)全息顯示效果,突破了數(shù)字微鏡器件固有的像素數(shù)目及分辨率限制,利用并行計算方法大大提升了高分辨率計算全息顯示的計算效率。當加載不同時間序列的子全息圖時均可達到高分辨率重建,根據(jù)人眼的視覺暫留效應,使用像素分辨率為 2K 的數(shù)字微鏡器件可顯示 8K 甚至更高分辨率的重建圖像。