基於波前再現的三維顯示信息量及其時空頻寬積的研究

《基於波前再現的三維顯示信息量及其時空頻寬積的研究》是依託浙江師範大學，由王輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於波前再現的三維顯示信息量及其時空頻寬積的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王輝
• 依託單位：浙江師範大學

項目摘要

基於光的波前重建技術是未來三維顯示的發展方向，以全息術為代表的波前重構可以實現最逼真、最自然的三維顯示。在全息術類型中，計算全息更加靈活，可以實現任意現實和虛擬場景的波前編碼，而且因其全息圖的數位化，為全息圖的傳輸和實時顯示提供了技術基礎。但全息圖海量信息量又將導致巨大的時空頻寬積，制約了它在實時動態三維顯示中的套用。本課題針對這一問題，通過分析光的波前攜帶三維物體信息的本質，研究基於波前重構三維顯示的信息量表達，分析人類三維視覺所需信息量極限；以計算全息圖作為三維信息編碼載體，研究全息信息量的簡化理論、技術和新的全息圖編碼方法和實時快速算法；分析光的波前和顯示器件時空頻寬積的關係，並根據自由度不變原理，探討利用現有的高分辨顯示器件進行波前重構三維顯示的可能性。本課題研究目標是：在建立較為完善的三維顯示信息理論基礎上，提出計算全息信息簡化、快速編碼以及提高顯示器件空間頻寬積的方法與技術。

結題摘要

基於光的波前重建技術是未來三維顯示的發展方向，以全息術為代表的波前重構可以實現最逼真、最自然的三維顯示。在全息術類型中，計算全息更加靈活，可以實現任意現實和虛擬場景的波前編碼，而且因其全息圖的數位化，為全息圖的傳輸和實時顯示提供了技術基礎。但全息圖海量信息量又將導致巨大的時空頻寬積，制約了它在實時動態三維顯示中的套用。研究三維顯示信息量的問題，對於實現真正的實時動態三維顯示具有重要的學術和套用價值。 根據本項目的研究計畫，研究了全息三維顯示的信息量與再現像的視差角與視場角的關係，指出全息三維顯示的巨大信息量是為了提供足夠的視差和視場，以達到人眼立體視覺效果。在犧牲垂直視差並保證足夠的水平視差角和視場角的條件下，利用光柵對全息圖進行取樣，計算了光柵取樣全息圖對信息壓縮的極限，分析了簡化後全息圖再現像的特點和存在的問題，對於信息壓縮後的光柵取樣全息圖的再現進行了設計。在對三維顯示信息量的研究中，從部分相干理論出發，提出利用互強度這一概念來闡述和度量光波場上任意兩點光擾動的關聯程度，並提出利用迴轉橢球波函式集表示三維成像像面互強度分布，從而得出在部分相干光照明下成像光場的自由度數。對於三維顯示的彩色信息的研究的相關實驗，基於信息簡化理論，形成了全息三維顯示原理樣機。舉辦了“國際三維圖像獲取與顯示技術：感知與套用研討會（Conference on Three Dimensional Image Acquisition and Display Technology， DIADT 2016)”國際會議。 項目資助發表核心論文8篇，待發表兩篇 ，總結波前再現三維顯示信息量研究成果，形成專著《波前再現三維顯示》，由科學出版社出版。培養碩士生5名，博士研究生1名，其中3名已經取得碩士學位。項目投入經費80萬元，支出50.21328萬元，結餘297867.17。剩餘經費將用於研製基於時空復用的彩色全息動態三維顯示系統。