在電影《鋼鐵俠 2》中有這樣一幕：影片主角托尼·斯塔克在一張懸浮的 3D 地圖上輕點(diǎn)手指,，地圖發(fā)生令人眼花繚亂的變化,，他過(guò)世的父親遺留給他的“信息”——一種新型人造元素的 3D 原子結(jié)構(gòu)模型被提取出來(lái)。
許許多多的科幻電影中的類似場(chǎng)景無(wú)不體現(xiàn)出人們對(duì) 3D 顯示與交互無(wú)限的遐想?？上驳氖?，這樣的遐想或許有望在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)。近日,，北京航空航天大學(xué) 王瓊?cè)A 教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一套懸浮真 3D 顯示實(shí)時(shí)交互系統(tǒng),，展現(xiàn)出了該種 3D 顯示與交互系統(tǒng)的雛形。該系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)地顯示裸眼3D圖像,，在 3D 片源分辨率為 4K 下實(shí)現(xiàn) 30 幀/秒的實(shí)時(shí),、準(zhǔn)確的手勢(shì)交互，并且支持通過(guò)預(yù)設(shè)的多種手勢(shì)實(shí)現(xiàn)多手對(duì)多物體的獨(dú)立交互,。該成果以“基于 Leap Motion 手勢(shì)識(shí)別的懸浮真 3D 顯示實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)”為題發(fā)表于《液晶與顯示》（ESCI,、Scopus收錄，中文核心期刊）2022 年第 5 期,。 1. 懸浮真 3D 顯示實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)構(gòu)成
該系統(tǒng)主要分為顯示模塊和交互模塊,，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行銜接和數(shù)據(jù)處理。
圖源：液晶與顯示, 2022, 37(5): 658. Fig. 6顯示模塊基于集成成像 3D 顯示,，這一技術(shù)可追溯到 1908 年 Lippmann G. 提出的集成攝影術(shù),。集成成像 3D 顯示利用光路可逆原理，使用透鏡陣列將光線在特定的空間點(diǎn)先匯聚再發(fā)散,，如同光本就是從匯聚點(diǎn)發(fā)出的一樣,，從而模擬真實(shí)物體表面發(fā)光或反射光的情況，因此被認(rèn)為是一種裸眼真 3D 顯示,。在此基礎(chǔ)上研究人員應(yīng)用了懸浮器件——二面角反射鏡陣列,。從一個(gè)點(diǎn)光源出發(fā)出的光經(jīng)過(guò)每個(gè)二面角反射鏡單元后，被反射 2 次匯聚成懸浮于空中的像,。因此集成成像 3D 顯示的 3D 圖像將被投射出整個(gè)系統(tǒng)之外,，帶來(lái)更強(qiáng)的視覺(jué)沖擊，也為更自由的交互提供便利,。
圖源：液晶與顯示, 2022, 37(5): 655. Fig. 2圖源：液晶與顯示, 2022, 37(5):655. Fig. 3交互模塊通過(guò)體感控制器 Leap Motion 采集手勢(shì)數(shù)據(jù),。Leap Motion 是一款基于雙目計(jì)算機(jī)視覺(jué)的體感控制器，它通過(guò)頂部的透明窗口拍攝圖片,，提取用戶手的關(guān)節(jié)特征,，進(jìn)而反映整個(gè)手的手勢(shì)和姿態(tài)。Leap Motion 采集到的數(shù)據(jù)將被送入計(jì)算機(jī)處理,，把用戶手勢(shì)反映的信息轉(zhuǎn)化為控制 3D 片源變化的指令,，實(shí)現(xiàn) 3D 片源隨著手勢(shì)動(dòng)態(tài)變化，也就能結(jié)合顯示模塊實(shí)現(xiàn) 3D 圖像隨著手勢(shì)動(dòng)態(tài)變化,。
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