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擬轉(zhuǎn)化成果 | 北郵桑新柱團(tuán)隊3D顯示成果集錦
來源:中國光學(xué)《液晶與顯示》（ESCI、Scopus收錄，中文核心期刊）2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 發(fā)布時間: 1160天前 | 4795 次瀏覽 | 分享到:
編者按


由北京航空航天大學(xué) 王瓊?cè)A 教授組織的”3D 顯示技術(shù)及應(yīng)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(diǎn) 3D 顯示、全息 3D 顯示、近眼顯示和3D 交互等內(nèi)容進(jìn)行原創(chuàng)成果的展示和研究進(jìn)展的專題綜述。其中，北京郵電大學(xué)信息光子學(xué)與光通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室桑新柱教授研究團(tuán)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(shí)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(yù)處理卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)校正方案，解決了空間視點(diǎn)分布和采集分布不匹配的問題。在多視點(diǎn) 3D 顯示方面，于迅博等人提出了一種視點(diǎn)均勻分布的桌面式光場顯示系統(tǒng)，改善了視點(diǎn)間的串?dāng)_問題。以上一系列 3D 顯示技術(shù)及應(yīng)用研究成果的展示，希望能為廣大 3D 顯示領(lǐng)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(shù)進(jìn)步和應(yīng)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(shù)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(shù)中輻輳調(diào)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(yīng)用廣泛。隨著計算機(jī)軟硬件性能的提升和光電器件技術(shù)的發(fā)展，基于空間光調(diào)制器的計算全息顯示成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，可以存儲或顯示虛擬的目標(biāo)物體，方便進(jìn)行異地傳輸、遠(yuǎn)程連接或?qū)崟r動態(tài)顯示等。然而，空間光調(diào)制器都是像素化的調(diào)制器件，其調(diào)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(fù)荷等的影響，很難實(shí)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(jī)渲染或相關(guān)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(jìn)行衍射圖像的時空復(fù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可實(shí)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(dāng)加載不同時間序列的子全息圖時均可達(dá)到高分辨率重建，根據(jù)人眼的視覺暫留效應(yīng)，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。