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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于Volumetric 3D顯示原理與WPF平臺(tái)的3D旋轉(zhuǎn)三角錐的真實(shí)立體影像投射系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 基于Volumetric 3D顯示原理與WPF平臺(tái)的3D旋轉(zhuǎn)三角錐的真實(shí)立體影像投射系統(tǒng)。采用Volumetric 3D顯示原理，將上位機(jī)所處理的Volumetric 3D數(shù)字圖像信號(hào)通過(guò)三角錐投影系統(tǒng)投射成真實(shí)影像，實(shí)現(xiàn)Volumetric 3D顯示效果。與傳統(tǒng)3D顯示相比，本系統(tǒng)具有裸眼3D顯示效果。同時(shí)，本系統(tǒng)具有360度全息圖像顯示效果，使觀看者可以360度全方向觀看圖像。
- 詳細(xì)介紹：
- 基于Volumetric 3D顯示原理與WPF平臺(tái)的3D旋轉(zhuǎn)三角錐的真實(shí)立體影像投射系統(tǒng)采用Volumetric 3D顯示原理，將上位機(jī)所處理的Volumetric 3D數(shù)字圖像信號(hào)通過(guò)三角錐投影系統(tǒng)投射成真實(shí)影像，實(shí)現(xiàn)Volumetric 3D顯示效果。與傳統(tǒng)3D顯示相比，本系統(tǒng)具有裸眼3D顯示效果，使觀看者無(wú)需通過(guò)佩戴3D眼鏡就能達(dá)到3D顯示目的。同時(shí)，本系統(tǒng)具有360度全息圖像顯示效果，使觀看者可以360度全方向觀看圖像。本系統(tǒng)采用WPF設(shè)計(jì)3D圖像，使系統(tǒng)可以方便的產(chǎn)生3D圖像，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，便可以自己設(shè)計(jì)3D模型，降低了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)成本。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 通過(guò)三角錐投影系統(tǒng)投射成真實(shí)影像，實(shí)現(xiàn)Volumetric 3D顯示效果。本系統(tǒng)具有裸眼3D顯示效果。同時(shí)，本系統(tǒng)具有360度全息圖像顯示效果，使觀看者可以360度全方向觀看圖像?；舅悸罚?基于Volumetric 3D顯示原理與WPF平臺(tái)的3D旋轉(zhuǎn)三角錐的真實(shí)立體影像投射系統(tǒng)由上位機(jī)軟件產(chǎn)生的3D數(shù)字圖像信號(hào)，同時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行調(diào)速，使其達(dá)到600RPM的恒定轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定之后，投影機(jī)需要獲得平臺(tái)的相位信號(hào)，來(lái)保證投影的第一個(gè)圖像與反射鏡的相位一致，才能正確投影和反射出3D影像。當(dāng)投影機(jī)正確投影出數(shù)字圖像信號(hào)圖像，投影機(jī)接下來(lái)投影的圖像將與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)保持相同的方向相同的速率轉(zhuǎn)動(dòng)，即當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)了一周360°后，投影機(jī)中的360個(gè)圖像恰好投影完一次。利用人眼的視覺殘留效果，產(chǎn)生投影圖像連續(xù)的感官效應(yīng)。從而產(chǎn)生體三維視覺效果。創(chuàng)新點(diǎn)： 本課題集合了傳統(tǒng)3D顯示及Volumetric 3D顯示的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了Volumetric 3D裸眼顯示，并且有圖像色深高、圖像分辨率高、能耗低、成本低和生產(chǎn)周期短的優(yōu)點(diǎn)。主要技術(shù)指標(biāo)： 1.顯示類型：Volumetric 3D顯示 2.觀看角度：360° 3.圖像尺寸：13cm-25cm 4.屏幕旋轉(zhuǎn)頻率：1800 rpm 5.體 像 素：60-200 6.每楨像素：768*768 7.角分辨率：6° 8.刷 新 率：≥20Hz 9.色深：抖動(dòng)色 B&W或雙色
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 三維顯示大致分為四類：體視三維顯示、全息三維顯示、透視三維顯示和體三維顯示。體三維顯示是在真實(shí)的物質(zhì)空間內(nèi)表達(dá)三維信息，不再需要將三維數(shù)據(jù)映射到二維表面上，可同時(shí)從幾乎所有角度來(lái)再現(xiàn)空間信息，由此得到的三維圖像同時(shí)具有水平視差和垂直視差，直接觀看即可獲得三維效果，并且在各個(gè)方向上都具有連續(xù)視場(chǎng)，可從寬廣的角度觀察，多數(shù)體三維顯示配置滿足360°環(huán)視要求。觀察者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，仍能接收到維持該圖像三維外觀所需的視覺暗示，可在離開圖像任意可視距離處觀看而不會(huì)丟失三維感知。圖像的真實(shí)三維性和視點(diǎn)的幾乎不受限制性是體三維顯示比面三維顯示優(yōu)越的最主要表現(xiàn)。體3D立體顯示技術(shù)是一種全新的三維顯示技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)立體顯示器?？朔藗鹘y(tǒng)立體顯示技術(shù)需要借助輔助設(shè)備的缺陷嗎，更具真實(shí)性。該技術(shù)的突破，將在虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真領(lǐng)域產(chǎn)生重大的影響，在科學(xué)分析和科學(xué)可視化方面有著廣泛的應(yīng)用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品2011年4月于本校通過(guò)鑒定。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 獨(dú)家轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 立體顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，部分產(chǎn)品已用在地鐵、機(jī)場(chǎng)和商場(chǎng)等公共場(chǎng)所。將未來(lái)可應(yīng)用于以下領(lǐng)域：（1）廣告及景觀展示。可加深觀眾印象。（2）娛樂行業(yè)。進(jìn)行立體游戲、觀賞立體影片，360°旋轉(zhuǎn)視角，帶來(lái)超完美的視覺享受。（3）科學(xué)研究領(lǐng)域。提供空間顯示技術(shù)，可獲得微觀結(jié)構(gòu)的直觀圖像，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模顯示，作為科研的輔助工具，可進(jìn)行遠(yuǎn)程工程控制。（4）工業(yè)及建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域。幫助設(shè)計(jì)者在三維空間展示設(shè)計(jì)。（5）此外，還可應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、城市規(guī)劃等領(lǐng)域。 韓國(guó)Display Bank Co.Ltd.預(yù)測(cè)指出，到2015年3D顯示器市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大至158億美金。隨著低分辨率及易使觀看者疲勞的問題解決，3D顯示器市場(chǎng)將會(huì)急速成長(zhǎng)。 我們?cè)O(shè)計(jì)的體3D顯示器，打破了原有的3D立體顯示器技術(shù)，觀眾在不需要輔助設(shè)備的情況下全方位觀看立體影像，我們所做的顯示器力爭(zhēng)最小成本，擁有最高的質(zhì)量。低廉的價(jià)格、先進(jìn)的技術(shù)與優(yōu)越的品質(zhì)會(huì)為我們帶來(lái)大量的市場(chǎng)。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)： 1999年在深圳高新技術(shù)交易會(huì)上，國(guó)內(nèi)有4家單位進(jìn)行視頻立體顯示技術(shù)的展示：天津三維技術(shù)公司、天津長(zhǎng)城電視機(jī)廠、中國(guó)科技開發(fā)院威海分院、深圳萬(wàn)歷投資公司。近年來(lái)多所高校都進(jìn)行了體3D顯示器的相關(guān)研究，并將科研成果迅速轉(zhuǎn)化為實(shí)用技術(shù)，如北京航空航天大學(xué)在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用；浙江大學(xué)在建筑方面進(jìn)行虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用；哈爾濱工業(yè)大學(xué)在人際交互方面的應(yīng)用；清華大學(xué)對(duì)臨場(chǎng)感的研究等。國(guó)外： 上世紀(jì)四十年代就已開始對(duì)此方面進(jìn)行研究，因?yàn)轱@示精度等方面的原因，一直沒有一個(gè)成型的系統(tǒng)。近年來(lái)美國(guó)的耶魯、麻省理工學(xué)院等大學(xué)一直在進(jìn)行相關(guān)研究，其國(guó)內(nèi)的幾家公司也提出了自己的原型化的系統(tǒng)，而 NASA 同 GENEX 在內(nèi)的多家美國(guó)公司合作，致力于將體3D球狀顯示技術(shù)應(yīng)用于航空宇航和地球科學(xué)研究等領(lǐng)域。美國(guó)的 Johns Hopkins Hospital 和 Georgetown University 也開展了利用體3D顯示技術(shù)進(jìn)行癌癥診斷方面的研究工作。德國(guó)的 Technical University of Braunschweig 的飛行器導(dǎo)航和控制研究所也開發(fā)了相應(yīng)的原型化系統(tǒng)。德國(guó)的NewrSight公司2007年展出不需要佩戴任何輔助性視覺工具的立體電視，該電視的圖像由8部攝像機(jī)從不同角度拍攝的。其分離式(Pardlax)三維顯示技術(shù)可以把普通視頻通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換芯片，將一個(gè)圖像拆解成8個(gè)視圖，并以不同的方向分別投射在同一個(gè)裝有特制濾光鏡的液晶顯示器上，最終合成一個(gè)可以直接用肉眼感覺的三維視圖。該公司的三維顯示技術(shù)覆蓋了從內(nèi)容轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)讲シ诺娜款I(lǐng)域。日本NHK科技研究所等公司用兩架液晶或CRT背投機(jī)同時(shí)向多透鏡平面分別投射左右眼立體重疊圖像，制成了大屏幕的立體顯示器。日立研究所開發(fā)出使用兩臺(tái)投影儀的正投式立體顯示器。他們采用高亮度節(jié)電型“指向性反射屏幕方式”，在屏幕上投射兩個(gè)錯(cuò)開的圖像，分別對(duì)應(yīng)左右兩眼的焦點(diǎn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)立體圖像的視覺效果。兩臺(tái)投影儀以兩眼間距的間隔井排向屏幕上投影。屏幕是由水平方向上向投影儀位置聚光的“反射板”和僅在垂直方向上散射光的“透鏡板”組成。根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，投射的圖像只能在水平方向上的特定位置反射或聚光。因此，兩臺(tái)投影儀如果保持兩眼間距的話，投射的圖像就會(huì)分別在左右兩眼形成錯(cuò)開的焦點(diǎn)。
