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。
許許多多的科幻電影中的類似場景無不體現(xiàn)出人們對 3D 顯示與交互無限的遐想,。可喜的是,，這樣的遐想或許有望在不遠(yuǎn)的將來成為現(xiàn)實(shí),。近日，北京航空航天大學(xué) 王瓊?cè)A 教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一套懸浮真 3D 顯示實(shí)時交互系統(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,、準(zhǔn)確的手勢交互,，并且支持通過預(yù)設(shè)的多種手勢實(shí)現(xiàn)多手對多物體的獨(dú)立交互。該成果以“基于 Leap Motion 手勢識別的懸浮真 3D 顯示實(shí)時交互系統(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,。從一個點(diǎn)光源出發(fā)出的光經(jīng)過每個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系統(tǒng)之外,，帶來更強(qiáng)的視覺沖擊,，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交互模塊通過體感控制器 Leap Motion 采集手勢數(shù)據(jù)。Leap Motion 是一款基于雙目計(jì)算機(jī)視覺的體感控制器,，它通過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)而反映整個手的手勢和姿態(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 片源隨著手勢動態(tài)變化,，也就能結(jié)合顯示模塊實(shí)現(xiàn) 3D 圖像隨著手勢動態(tài)變化,。
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