光场三维成像性能优化技术研究
发布时间：2021-09-18 11:29
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著提升,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...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
莱曼·弗兰克·鲍姆和
1第1章绪论1.1引言人类生活在一个三维世界中，眼睛是人类获取这个世界信息的主要途径。传统的二维图像的采集以及二维图像的显示技术已发展的相当成熟，但因为二维图像缺少深度信息，从而限制了人们对这个世界的全面理解和认知。为弥补这样的缺陷，三维图像采集和三维图像显示应运而生，它可以更加真实的记录和获取三维世界的信息，并且还可以直观地重现和还原三维信息。其实，三维图像的采集和三维图像的显示正是三维成像技术领域中的两个重要分支，再加上被誉为三维采集和三维显示之间桥梁的三维重构技术，这三个重要分支构成了三维成像领域中不可或缺的三大模块，并且彼此之间相得益彰。图1.1莱曼·弗兰克·鲍姆和他的小说《万能钥匙》封面图1.2Microsoft公司发布的HoloLens演示图早在1901年，美国著名作家莱曼·弗兰克·鲍姆在他的小说《万能钥匙》中首次提及到一种电子的符号标记眼镜。这种眼镜能将信息数据叠加到真实的世界中，这是三维成像概念首次出现在我们的世界中，如图1.1所示。直到2019年，微软公司（Microsoft）公开发布了一种创新产品HoloLens2，三维立体显示眼镜从此真实的走进了我们每天的
6司在德国创建于2008年，是全球唯一一家可以进行从500万到7000万像素定制的具有工业级的光场三维采集传感器生产厂家，该公司的光场三维采集传感器技术处于世界领先地位。图1.4Raytrix公司发布的光场三维采集传感器的医学演示图[24]1.3.2光场三维重构技术研究现状在文献[25]中，浙江大学的刘旭和李海峰两位教授在空间三维显示技术的研究中，针对基于光场三维重构的概念进行了很好的诠释。当人眼观察和感知客观三维物体发出的光强的空间分布光场时，本质上只需要获知强度信息就可以很好的感知到三维物体的空间形态，并不需要了解客观三维物体发出的相位信息。这就意味着在客观世界中只要可以恢复和再现三维物体或者三维场景的空间光场分布就能实现三维显示。近年来，随着计算机视觉技术和光场成像技术的相结合，来自于计算机视觉技术中的三维重构对光场成像技术中的光场重构[26]也提供了很好的技术支撑。原始的三维重构的本质是根据获得的二维图像序列重建三维模型的过程。传统的二维图像囊包括了很多信息，其中有阴影、轮廓、亮度、纹理等，不同二维信息分别应用在不同的三维重构技术中。一般情况下，使用轮廓和纹理信息的比较多，在文献[27]中，作者提出改进SFS（Shape-From-Silhouette）方法的思想，通过立体匹配技术和目标物体轮廓信息相融合的方法进行了三维模型的重构，在此方法中，因为相机标定的过程要求物体轮廓信息的测量和相机运动轨迹的精确程度都很高，而相机内参[28]的标定又非常依赖于二维图像序列的轮廓信息，所以导致这种方法的应用具有局限性。不过，Franco和Boyer提出了一种新的算法[29]，弥补了文献[27]中的不足，该方法的精髓是应用几何代数法直接求取VH（VisualHull）相交后的多边形网格。利用纹理信息三维重构
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成成像3D拍摄与显示方法[J]. 王琼华,邓欢. 液晶与显示. 2014(02)
[2]基于光场重构的空间三维显示技术[J]. 刘旭,李海峰. 光学学报. 2011(09)
[3]光学信息处理和人类视觉系统(一)[J]. 李继陶,陈祯培,周英. 生物医学工程学杂志. 1985(01)
博士论文
[1]高分辨率可交互扫描光场显示关键技术研究[D]. 苏忱.浙江大学 2017
[2]水平光场三维显示机理及实现技术研究[D]. 夏新星.浙江大学 2014
本文编号：3400055
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
莱曼·弗兰克·鲍姆和
1第1章绪论1.1引言人类生活在一个三维世界中，眼睛是人类获取这个世界信息的主要途径。传统的二维图像的采集以及二维图像的显示技术已发展的相当成熟，但因为二维图像缺少深度信息，从而限制了人们对这个世界的全面理解和认知。为弥补这样的缺陷，三维图像采集和三维图像显示应运而生，它可以更加真实的记录和获取三维世界的信息，并且还可以直观地重现和还原三维信息。其实，三维图像的采集和三维图像的显示正是三维成像技术领域中的两个重要分支，再加上被誉为三维采集和三维显示之间桥梁的三维重构技术，这三个重要分支构成了三维成像领域中不可或缺的三大模块，并且彼此之间相得益彰。图1.1莱曼·弗兰克·鲍姆和他的小说《万能钥匙》封面图1.2Microsoft公司发布的HoloLens演示图早在1901年，美国著名作家莱曼·弗兰克·鲍姆在他的小说《万能钥匙》中首次提及到一种电子的符号标记眼镜。这种眼镜能将信息数据叠加到真实的世界中，这是三维成像概念首次出现在我们的世界中，如图1.1所示。直到2019年，微软公司（Microsoft）公开发布了一种创新产品HoloLens2，三维立体显示眼镜从此真实的走进了我们每天的
6司在德国创建于2008年，是全球唯一一家可以进行从500万到7000万像素定制的具有工业级的光场三维采集传感器生产厂家，该公司的光场三维采集传感器技术处于世界领先地位。图1.4Raytrix公司发布的光场三维采集传感器的医学演示图[24]1.3.2光场三维重构技术研究现状在文献[25]中，浙江大学的刘旭和李海峰两位教授在空间三维显示技术的研究中，针对基于光场三维重构的概念进行了很好的诠释。当人眼观察和感知客观三维物体发出的光强的空间分布光场时，本质上只需要获知强度信息就可以很好的感知到三维物体的空间形态，并不需要了解客观三维物体发出的相位信息。这就意味着在客观世界中只要可以恢复和再现三维物体或者三维场景的空间光场分布就能实现三维显示。近年来，随着计算机视觉技术和光场成像技术的相结合，来自于计算机视觉技术中的三维重构对光场成像技术中的光场重构[26]也提供了很好的技术支撑。原始的三维重构的本质是根据获得的二维图像序列重建三维模型的过程。传统的二维图像囊包括了很多信息，其中有阴影、轮廓、亮度、纹理等，不同二维信息分别应用在不同的三维重构技术中。一般情况下，使用轮廓和纹理信息的比较多，在文献[27]中，作者提出改进SFS（Shape-From-Silhouette）方法的思想，通过立体匹配技术和目标物体轮廓信息相融合的方法进行了三维模型的重构，在此方法中，因为相机标定的过程要求物体轮廓信息的测量和相机运动轨迹的精确程度都很高，而相机内参[28]的标定又非常依赖于二维图像序列的轮廓信息，所以导致这种方法的应用具有局限性。不过，Franco和Boyer提出了一种新的算法[29]，弥补了文献[27]中的不足，该方法的精髓是应用几何代数法直接求取VH（VisualHull）相交后的多边形网格。利用纹理信息三维重构
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成成像3D拍摄与显示方法[J]. 王琼华,邓欢. 液晶与显示. 2014(02)
[2]基于光场重构的空间三维显示技术[J]. 刘旭,李海峰. 光学学报. 2011(09)
[3]光学信息处理和人类视觉系统(一)[J]. 李继陶,陈祯培,周英. 生物医学工程学杂志. 1985(01)
博士论文
[1]高分辨率可交互扫描光场显示关键技术研究[D]. 苏忱.浙江大学 2017
[2]水平光场三维显示机理及实现技术研究[D]. 夏新星.浙江大学 2014
本文编号：3400055
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