面向高性能计算机的三维光显示技术研究

三维光显示技术是高性能计算机计算结果可视化和应用的急迫需求,本项目结合高性能计算机的特点，研究准确以三维的方式动态大尺寸显示大规模数据形成的更有真实感的、真彩色三维图像。项目主要研究高性能计算机大规模三维数据合成显示光场的三维信息抽样原理；研究真彩色、动态实时三维光场显示原理和真彩色、动态三维信息显示实现方法；研究真彩色三维信息显示的像差理论及其控制方法；建立三维图像信息采样、处理和显示的性能分析模型；研制出面向高性能计算机，基于全息功能屏的真彩色、裸眼动态水平视差和全视差的三维显示原型系统。.研究成果将在面向高性能计算机计算结果的三维空间信息采样和动态三维光场重建的相关理论及实现技术上实现突破，促进高性能计算机应用的发展，并在核计算、军事模拟、视景仿真、石油地质勘探、工程设计、医学生物成像等领域有广泛的应用前景。

三维光显示技术是高性能计算机计算结果可视化和应用的急迫需求,本项目结合高性能计算机的特点，研究准确以三维的方式动态大尺寸显示大规模数据形成的更有真实感的、真彩色三维图像。项目按照任务书，开展了以下几个方面的研究工作：.1.三维空间信息抽样规律的研究：结合人的视觉特点和光场矢量分布规律 ，对三维空间频率进行了分析，确定了三维空间谱采样的优化参数，合理的3D空间信息信息采样角度应该小于0.8度，进而进行了3D复杂场景态势显示的研究，确定了采样结构和整列密度，申请发明专利2项。实验结果表明3D可视化后真实感强，效果良好。.2.根据不同频率成分光的色散特点、阵列的特点和人的视角分辨率，设计了超多视点图像和视频的复用编码方法。对空间输入光场进行了有限扩展，对利用设计的光学功能屏对波阵面进行调制重组，完成了密集视点输入的光场重建，开发了58英寸3840×2160液晶裸眼3D显示装置，申请发明专利2项，已经获得发明专利1项，在Optics Communications 等期刊上发表SCI检索论文2篇。.3.基于高性能计算机并行绘制的三维图像离散抽样信息的并行处理，研究三维光场的合成机理。根据计算机绘制的三维图像，研究了三维光场的合成方法，实现了计算机绘制图像1200视点的三维合成和3D显示，获得发明专利1项，在Optics Communications期刊上发表学术论文1篇。.4.提出了融合深度和视点显示的数字断层的3D显示方法，通过3D深度图、文理和光学元件对应编码并结合阵列的周期性结构，实现了50英寸分辨率为3840×2160的三维光显示，不会出现错误匹配，具有平滑的运动视差。申请发明专利1项，在Optics Express等期刊上发表学术论文2篇。.5.设计了用于空间信息并行空分处理与复用、合成三维光场的全息功能屏，完成了1.9m×1.2m的大尺寸正面投影裸眼3D显示系统。研究显示屏图像畸变形成机理，分析了实现空间频率多通道的消除色串扰技术，实现了利用数字方法消色散畸变和畸变校正方法。在Optics Express等期刊上发表SCI检索论文4篇。.6. 在图像匹配及信息处理取得多项成果，申请发明专利6项，在Applied Optics等期刊和会议上发表论文8篇。. 成果将推动计算机仿真3D可视化及3D光显示在军事和国民经济领域应用的发展。