基本信息
- 项目名称：
- 基于Volumetric 3D显示原理与WPF平台的3D旋转三角锥的真实立体影像投射系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于Volumetric 3D显示原理与WPF平台的3D旋转三角锥的真实立体影像投射系统。采用Volumetric 3D显示原理，将上位机所处理的Volumetric 3D数字图像信号通过三角锥投影系统投射成真实影像，实现Volumetric 3D显示效果。与传统3D显示相比，本系统具有裸眼3D显示效果。同时，本系统具有360度全息图像显示效果，使观看者可以360度全方向观看图像。
- 详细介绍：
- 基于Volumetric 3D显示原理与WPF平台的3D旋转三角锥的真实立体影像投射系统采用Volumetric 3D显示原理，将上位机所处理的Volumetric 3D数字图像信号通过三角锥投影系统投射成真实影像，实现Volumetric 3D显示效果。与传统3D显示相比，本系统具有裸眼3D显示效果，使观看者无需通过佩戴3D眼镜就能达到3D显示目的。同时，本系统具有360度全息图像显示效果，使观看者可以360度全方向观看图像。本系统采用WPF设计3D图像，使系统可以方便的产生3D图像，经过简单学习，便可以自己设计3D模型，降低了系统软件设计成本。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 通过三角锥投影系统投射成真实影像，实现Volumetric 3D显示效果。本系统具有裸眼3D显示效果。同时，本系统具有360度全息图像显示效果，使观看者可以360度全方向观看图像。基本思路： 基于Volumetric 3D显示原理与WPF平台的3D旋转三角锥的真实立体影像投射系统由上位机软件产生的3D数字图像信号，同时对旋转平台进行调速，使其达到600RPM的恒定转速。当转速恒定之后，投影机需要获得平台的相位信号，来保证投影的第一个图像与反射镜的相位一致，才能正确投影和反射出3D影像。当投影机正确投影出数字图像信号图像，投影机接下来投影的图像将与转动平台保持相同的方向相同的速率转动，即当转动平台转动了一周360°后，投影机中的360个图像恰好投影完一次。利用人眼的视觉残留效果，产生投影图像连续的感官效应。从而产生体三维视觉效果。创新点： 本课题集合了传统3D显示及Volumetric 3D显示的优点，实现了Volumetric 3D裸眼显示，并且有图像色深高、图像分辨率高、能耗低、成本低和生产周期短的优点。主要技术指标： 1.显示类型：Volumetric 3D显示 2.观看角度：360° 3.图像尺寸：13cm-25cm 4.屏幕旋转频率：1800 rpm 5.体 像 素：60-200 6.每桢像素：768*768 7.角分辨率：6° 8.刷 新 率：≥20Hz 9.色深：抖动色 B&W或双色
科学性、先进性
- 三维显示大致分为四类：体视三维显示、全息三维显示、透视三维显示和体三维显示。体三维显示是在真实的物质空间内表达三维信息，不再需要将三维数据映射到二维表面上，可同时从几乎所有角度来再现空间信息，由此得到的三维图像同时具有水平视差和垂直视差，直接观看即可获得三维效果，并且在各个方向上都具有连续视场，可从宽广的角度观察，多数体三维显示配置满足360°环视要求。观察者在运动过程中，仍能接收到维持该图像三维外观所需的视觉暗示，可在离开图像任意可视距离处观看而不会丢失三维感知。图像的真实三维性和视点的几乎不受限制性是体三维显示比面三维显示优越的最主要表现。体3D立体显示技术是一种全新的三维显示技术。相对于传统立体显示器。克服了传统立体显示技术需要借助辅助设备的缺陷吗，更具真实性。该技术的突破，将在虚拟现实和仿真领域产生重大的影响，在科学分析和科学可视化方面有着广泛的应用。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品2011年4月于本校通过鉴定。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 独家转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 立体显示屏产业发展迅速，部分产品已用在地铁、机场和商场等公共场所。将未来可应用于以下领域：（1）广告及景观展示。可加深观众印象。（2）娱乐行业。进行立体游戏、观赏立体影片，360°旋转视角，带来超完美的视觉享受。（3）科学研究领域。提供空间显示技术，可获得微观结构的直观图像，可对数据进行三维建模显示，作为科研的辅助工具，可进行远程工程控制。（4）工业及建筑设计领域。帮助设计者在三维空间展示设计。（5）此外，还可应用于医疗、军事、城市规划等领域。 韩国Display Bank Co.Ltd.预测指出，到2015年3D显示器市场规模将扩大至158亿美金。随着低分辨率及易使观看者疲劳的问题解决，3D显示器市场将会急速成长。 我们设计的体3D显示器，打破了原有的3D立体显示器技术，观众在不需要辅助设备的情况下全方位观看立体影像，我们所做的显示器力争最小成本，拥有最高的质量。低廉的价格、先进的技术与优越的品质会为我们带来大量的市场。
同类课题研究水平概述
- 国内： 1999年在深圳高新技术交易会上，国内有4家单位进行视频立体显示技术的展示：天津三维技术公司、天津长城电视机厂、中国科技开发院威海分院、深圳万历投资公司。近年来多所高校都进行了体3D显示器的相关研究，并将科研成果迅速转化为实用技术，如北京航空航天大学在分布式飞行模拟方面的应用；浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用；哈尔滨工业大学在人际交互方面的应用；清华大学对临场感的研究等。国外： 上世纪四十年代就已开始对此方面进行研究，因为显示精度等方面的原因，一直没有一个成型的系统。近年来美国的耶鲁、麻省理工学院等大学一直在进行相关研究，其国内的几家公司也提出了自己的原型化的系统，而 NASA 同 GENEX 在内的多家美国公司合作，致力于将体3D球状显示技术应用于航空宇航和地球科学研究等领域。美国的 Johns Hopkins Hospital 和 Georgetown University 也开展了利用体3D显示技术进行癌症诊断方面的研究工作。德国的 Technical University of Braunschweig 的飞行器导航和控制研究所也开发了相应的原型化系统。德国的NewrSight公司2007年展出不需要佩戴任何辅助性视觉工具的立体电视，该电视的图像由8部摄像机从不同角度拍摄的。其分离式(Pardlax)三维显示技术可以把普通视频通过一个转换芯片，将一个图像拆解成8个视图，并以不同的方向分别投射在同一个装有特制滤光镜的液晶显示器上，最终合成一个可以直接用肉眼感觉的三维视图。该公司的三维显示技术覆盖了从内容转换、传输到播放的全部领域。日本NHK科技研究所等公司用两架液晶或CRT背投机同时向多透镜平面分别投射左右眼立体重叠图像，制成了大屏幕的立体显示器。日立研究所开发出使用两台投影仪的正投式立体显示器。他们采用高亮度节电型“指向性反射屏幕方式”，在屏幕上投射两个错开的图像，分别对应左右两眼的焦点，以此来实现立体图像的视觉效果。两台投影仪以两眼间距的间隔井排向屏幕上投影。屏幕是由水平方向上向投影仪位置聚光的“反射板”和仅在垂直方向上散射光的“透镜板”组成。根据这一结构，投射的图像只能在水平方向上的特定位置反射或聚光。因此，两台投影仪如果保持两眼间距的话，投射的图像就会分别在左右两眼形成错开的焦点。
