三维显示技术

3d光场屏原理3D光场屏（3D Light Field Display）是一种能够呈现真实的三维视觉效果的显示技术。

它的工作原理基于光场成像的概念，通过模拟光线在空间中的传播和交互，使观众能够看到物体的真实深度和逼真的立体效果。

以下是3D光场屏的基本原理：1.光场成像：光场是描述光线在三维空间中传播和传递信息的数学模型。

光场包括光线的方向、强度和相位等信息。

3D光场屏通过模拟和显示光场，使观众能够感知物体的深度和在真实空间中的位置。

2.微透镜阵列：3D光场屏通常使用微透镜阵列来捕捉和显示光场。

微透镜阵列是由许多微小透镜组成的阵列，每个微透镜都能够捕捉特定方向的光线。

这些微透镜捕捉到的光线经过适当的处理后，形成了可在特定视角看到的图像。

3.多视点显示：3D光场屏能够提供多视点显示，即在不同的观察角度下呈现不同的图像。

通过微透镜阵列的配置，屏幕能够同时向观众展示多个视角的图像，使观众在移动或改变视角时能够感知到立体效果。

4.视差效应：3D光场屏利用视差效应，即通过左眼和右眼观察到的图像之间的差异来模拟深度感。

通过微透镜阵列的设计，屏幕能够产生不同视角下的视差，使观众感知到物体的深度和距离。

5.透镜调制和计算技术：在3D光场屏中，透镜的调制和计算技术非常关键。

通过对透镜的精确调制和对捕捉到的光场进行复杂的计算，屏幕能够实现高质量的立体效果。

总体而言，3D光场屏通过模拟和处理光场，以多视点显示和视差效应为基础，为观众提供逼真的三维图像。

这种显示技术在虚拟现实、医学成像、设计领域等方面有着广泛的应用前景。

杨　健　张　盼　刘　越北京理工大学三维立体显示技术在医学诊疗中的应用关键词：医学诊疗　三维显示何为医学三维立体显示提起三维显示技术，相信大家并不陌生。

在影院中，我们可以看到逼真的三维立体电影；玩三维游戏时的画面感场景使我们犹如身临其境；使用地图导航时，直观的立体景象使我们的出行更加方便；面对已经消逝的皇家园林——圆明园，通过增强现实显示技术，将模拟重建后的场景叠加到真实的废墟上，我们依旧可以一睹它昔日的辉煌。

三维立体显示技术已经渗透到我们生活中的每一个角落，它的应用无疑加强了我们对世界的感知和对生活的认识。

现实世界是三维的，人们在观看一个空间物体时，双眼可以得到两幅具有视差的图像，经视神经中枢的融合反射和视觉心理反应，便产生了三维立体感觉。

传统的图像显示方法是二维显示，它只能显示出物体在某一个方向上的平面信息，并不能准确地表示物体的相对位置并提供图像的深度数据，不能全面地传递人们所需要的信息。

根据人们的视觉需求,三维立体显示技术应运而生。

当前的主流技术是根据视差产生立体视觉的原理，通过特殊显示方法将两幅具有视差的左图像和右图像分别呈现给左眼和右眼，使人们获得如同实物再现般的三维感觉。

现代三维立体显示以其可视化、数字化等特点在众多领域中得到了广泛应用。

如在计算机图形学中，立体显示带给用户身临其境的体验；在考古学中，对古物进行立体还原，方便考古学家研究和保护古物；在遥感测绘中，三维立体显示可实现对地形地貌的精确观察和测量；在医学领域，三维立体显示也开始渗透到各个应用方向，并已得到一定程度的发展。

在传统的医疗诊断中，医生主要通过观察各个切面的断层图像从而实现对病灶的诊疗。

但仅凭医生“在头脑中重建”患者的三维组织结构难以准确地确定病灶的空间位置、大小、严重程度以及与周围生物组织之间的空间关系。

传统诊疗方法很大程度上依赖于医生的主观判断，难以对病情做出精确分析。

因此，临床诊疗迫切需要一种有效的技术，使医生能从三维医学数据中提取所蕴涵的信息，并将这些复杂的信息及其相互关系直观地显示出来，帮助医生对病灶和周围组织进行全面准确的分析，制定精确的治疗计划，提高诊治的准确性和有效性。

三维显示技术概念
三维显示技术概念
随着科技的快速发展，人们对于图像的需求也越来越高。

三维显示技
术应运而生，为人们呈现了更为真实的图像效果。

三维显示技术是一
种将平面图像以立体形式呈现的技术，这种技术不仅可以在娱乐方面
得到应用，还广泛应用于医疗、工业等各个领域。

三维显示技术的核心是如何将平面图像转变为立体图像。

这种技术可
以通过使用3D建模软件或者相机的三维成像来实现。

然后，通过将左右两张视角稍微不同的图像投射到分别对应的左右眼睛上，让人类视
觉产生错觉，从而呈现出立体图像效果。

三维显示技术不仅拥有更加丰富的图像效果，还可以帮助人们更好地
获取信息。

比如，在医疗领域，三维显示技术可以将人体呈现为立体
模型，医生们可以通过对这些模型的观察诊断病情、进行手术规划等。

在工业领域，三维显示技术可以用来帮助制作样品，也可以用来进行
物流规划等。

在娱乐领域，三维显示技术则是带给人们更加真实的视
觉效果，使得观看电影、玩游戏等成为更加美好的体验。

三维显示技术发展至今已经取得了一系列重大成果，比如可以实现全息立体图像、曲面折射立体图像等。

这种技术的发展已经不再局限于制造立体眼镜，我们已经可以看到越来越多采用裸眼3D显示技术的电视、电影等产品，而随着技术的不断进步，我们相信未来三维显示技术将会有更加广泛的应用场景。

总之，三维显示技术的出现使得人们的视觉体验更加真实且丰富，也为人类在诊断、规划等方面提供了更好的帮助。

相信在不久的将来，三维显示技术将会越来越成熟，为人们带来更加惊喜的效果。

高分辨真三维显示中的体素化及均匀化方法高分辨真三维显示中的体素化及均匀化方法引言随着计算机科学和图形学的不断发展，三维图形技术也得到了广泛的应用。

而高分辨真三维显示作为图形学领域中的一项重要技术，对于三维图形的显示和处理具有很大的帮助。

在高分辨真三维显示中，体素化技术和均匀化方法是两个必不可少的技术，可以提高三维图形的显示效果和用户体验。

本文主要介绍高分辨真三维显示中的体素化技术和均匀化方法，希望能够为读者提供一些参考和帮助。

一、体素化技术体素化是指将三维物体转换成一系列体素（三维像素）的过程。

体素化技术可以将三维图形处理成一个个虚拟的立方体，这些立方体可以表示三维场景中的每一个物体。

其中，每一个立方体像素的颜色都可以用来描述场景中该立方体的物体的颜色或属性。

在高分辨真三维显示中，体素化技术主要包括以下几个方面：1、体素数据结构体素数据结构是一种用于存储三维图形的数据结构。

通常情况下，体素数据结构可以分为三种类型：块状体素、栅格体素和自适应体素。

其中，块状体素和栅格体素是比较基本的体素数据结构，而自适应体素则是一种更加先进的体素数据结构。

块状体素和栅格体素都是由固定大小的立方体体素组成的，区别在于块状体素的立方体必须是相邻的，而栅格体素则可以是不相邻的。

2、体素模型重建体素模型重建是指根据输入的点云数据集建立起符合点云表面特征的三维模型。

体素模型重建技术可以使用各种算法进行，例如基于网格重建的方法、基于流形理论的方法、基于深度图像的方法等。

其中，基于深度图像的方法是一种常用的体素模型重建方法，可以使用深度相机采集场景深度图像，并使用基于解析法的体素模型重建算法，将二维图像转换成三维模型。

3、体素叶子节点的表示体素树（VoxTree）是将物体划分成立方体体素后所得到的一种层次结构。

在体素树中，每一个叶子节点都可以存储着一个立方体体素。

可以使用不同的叶子节点表示方法，如图片压缩技术、树状体素分割算法、分段算法等。

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三维立体显示原理（大纲）一、引言1.1三维立体显示的定义1.2三维立体显示的应用背景1.3三维立体显示技术的发展趋势二、三维立体显示原理概述2.1人类视觉原理2.2三维显示技术的分类2.3三维立体显示的基本原理三、三维立体显示的关键技术3.1光学原理3.1.1光栅式立体显示3.1.2分光式立体显示3.2计算机视觉原理3.2.1视差立体显示3.2.2深度图立体显示3.3人类视觉生理特性3.3.1立体视差3.3.2景深和聚焦四、三维立体显示系统的组成4.1显示设备4.1.1液晶显示器4.1.2发光二极管显示器4.2信号处理与控制4.2.1图像处理4.2.2立体显示控制算法4.3观看设备4.3.1主动式立体眼镜4.3.2被动式立体眼镜五、三维立体显示技术的应用5.1娱乐与游戏5.2医疗与教育5.3设计与制造5.4军事与航天六、三维立体显示技术发展前景与挑战6.1发展前景6.2技术挑战6.3未来发展趋势七、总结7.1主要原理与关键技术回顾7.2三维立体显示技术的意义与价值7.3发展建议与展望一、引言随着科技的飞速发展，三维立体显示技术逐渐成为人们关注的焦点。

1.1三维立体显示的定义，简单来说，就是通过技术手段使图像呈现出前后、上下、左右等立体的视觉效果，让观看者感受到物体仿佛存在于现实世界中的空间感。

详解4种⽴体显⽰技术详解4种⽴体显⽰技术要使⼀幅画⾯产⽣⽴体感，⾄少要满⾜三个⽅⾯的条件：⼀、画⾯有透视效果透视效果是观看三维世界时的基本规律，是画⾯产⽣⽴体感的基本要求。

如果画⼀个⽴⽅体却不遵照⽴⽅体的透视规律来画，那么画出来的作品就⼀定不会产⽣⽴⽅体所应有的⽴体感，不过即使是这样的作品还是有透视效果的，只不过是别的东西的透视效果。

那么什么是没有透视效果呢？⼀个正⽅形就没有透视效果，如果画⾯中只有⼀个孤零零的正⽅形的话就绝对不会有⽴体感。

⼆、画⾯有正确的明暗虚实变化真实世界中根据光源的亮度、颜⾊、位置和数量的不同，物体会有相应的亮部、暗部、投影和光泽等，同时近处的物体在⾊彩的饱和度、亮度、对⽐度等⽅⾯都相对较⾼，远处的则较低。

如果画⾯中没有这些效果或是违反这些规律，都不会产⽣好的⽴体感。

三、双眼的空间定位效果⼈眼在观看物体时，两只眼睛分别从两个⾓度来观看，看到的两幅画⾯⾃然有细微的差别，⼤脑将两幅画⾯混合成⼀幅完整的画⾯，并根据它们的差别线索感知被视物的距离。

这就是双眼的空间定位，是⼈眼感知距离的最主要的⼿段。

如果重放画⾯的时候不能再现这种空间定位的感觉，那么即使前两点做很不错也总觉得⽋缺点什么。

以上三点只有同时满⾜才能产⽣⽐较完美的⽴体效果，普通显⽰器可以实现前两点却⽆法实现第三点，⽽所谓的⽴体显⽰技术也就是能够再现空间定位感的显⽰技术。

关于为什么普通显⽰器⽆法再现空间定位感，可以藉由观察视差⾓的不同来理解。

视差⾓就是双眼和⼀点的两条连线之间的⾓度，距离近则视差⾓⼤、距离远则视差⾓⼩，物体的表⾯有⽆数个点，那么就有⽆数个视差⾓，我们只需找其中有代表性的⼏个作分析。

如图显⽰，⼈眼在看真实的圆柱体和看屏幕上显⽰的圆柱体时，视差⾓有明显的不同，看屏幕时的视差⾓实际上和看平板玻璃时是⼀样的，因此不管屏幕上显⽰的内容如何变化，⽴体感始终是⼀个平⾯，这也是普通显⽰器⽆法实现⽴体显⽰的原因。

既然如此，⾸先想到的解决办法⾃然就是把显⽰器做成圆柱体形状，这样当然可以完美的显⽰圆柱体，不过这样的显⽰器不管显⽰什么内容时都会机械的制造出中间近、两边远的效果。

全息三维显示技术的研究现状随着现代科技的进步，以及人类生活水平的提升，二维显示技术已经不能够满足人类的生活需求，并且我们开始逐步向还原真实的三维场景所靠拢。

文章围绕三维显示技术中的全息显示技术，详细介绍了其的研究现状，并对未来发展趋势做出了展望。

标签：全息；三维显示技术；研究；现状引言早期的三维显示技术中是利用人眼双目视差原理，左眼与右眼之间瞳距约为10CM，左右眼所呈现出不同视角的图像，经过大脑的融合，从而产生三维立体感。

但是這种方法只有心里景深，没有物理景深，进而缺乏真实的3D感。

现有的三维显示技术除了利用视差原理的伪三维显示技术之外，还包括具有深度信息的真三维显示技术，如全息式、集成成像式、体显式。

其中，全息式因能够记录光波的完整信息而成为实现真三维显示的最佳途径[1]。

日本[2]、土耳其[3]等国家都在对全息显示技术方面进行大量的研究，并取得了丰硕的成果。

目前，根据全息显示技术原理的不同，可将其分为传统的光学全息和电子全息两类。

1 传统光学全息传统光学全息采用卤化银、明胶、光聚合物等来记录全息图，这些记录材料具有空间高分辨率、高衍射率和视场角大的特点，能够记录每个细节信息，但他的实验条件很严格，后期的处理过程复杂，因此制约了光学全息技术的发展[4]。

随着光电转换技术的发展，光电器件逐渐出现并运行于全息技术，如空间逛调制器。

根据光电器件在传统光学的作用不同可以将传统光学三维显示技术分为可更新显示的全息显示技术，扫描式全息技术，多光源式彩色全息显示技术。

1.1 可更新显示的全息显示技术可更新显示的全息显示技术，也是可重复显示的全息显示技术。

利用记录材料可以在特定波长光线的照射下，改变其自身的透明或有色状态的特性，实现数据的记录和擦除[5]，长春光机所、西安光机所和中科院等均研究了SA/PMMA 材料的反复擦写功能[6]。

可重复擦写的能力因其环保、应用型广泛等原因被国内外的科研团队广泛关注，2008年亚利桑那大学和日东电工技术公司合作将可更新特性用于光折变聚合物记录材料，使得光学全息技术克服了一次性光学记录的缺点。

《科技传播》155作者简介：燕展，宋征，陈卓，中国人民解放军陆军装甲兵学院信息通信系。

三维显示技术的分类概述与发展燕 展，宋 征，陈 卓摘 要 区别于二维显示技术，三维显示能够提供全视差、大景深、平滑连续的场景变换，使观众具有身临其境、触手可及的感觉，因此，三维显示技术在诸如医疗、教育、娱乐等国民生活的各个领域具有广阔的应用价值。

关键词 三维显示；双目视差；全息；体三维；集成成像中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2021）278-0155-031 概述人类对外部世界的感知信息有70%～80%来源于视觉系统，而人脑有50%左右的功能与视觉图像处理相关[1]，在世界总人口中，有65%的人属于视觉学习者，与处理文字类信息相比，人脑对图像类信息处理的过程更为简单，速度也更快，因此，人类在视觉和图像的认知方面优势明显[2]。

显示技术的发展使得人类可以通过手机、电脑等设备获取二维的平面图像信息，极大地丰富了人们的生活。

然而传统的二维平面图像缺少第三维的深度信息，与真实的三维世界差异明显，限制了我们对客观世界的认识。

因此，显示技术从二维到三维的发展是科技进化的必然。

三维显示技术在各个领域均有广泛应用，全球范围内的主要国家已经将三维显示技术作为信息产业方面的战略性和基础性产业，我国也将发展三维显示技术列为一项国家战略，在《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006—2020年)》《“十三五”国家科技创新规划》《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》《中国制造2025》中，3D 显示技术均被列入了重点研究方向。

2 三维显示技术的分类人类能够观察到三维物体，主要是因为来源于物体本身的深度信息进入人眼，然后经过人脑处理产生了三维感知。

三维感知的获得途径多种多样，在物理深度信息上，主要因为双目观察到的内容略有差异，进而使人眼肌肉收缩和聚焦功能等发生变化，此外相对运动造成的视差变化也会改变深度信息；在意识上，三维感知则是由于经验所获得的透视、遮挡、阴影、纹理细节等。

六种3D显示技术全解析D是英文Dimension(线度、维)的字头，3D便是指三维空间。

相比普通的2D画面，3D更加立体逼真，让观众有身临其境的感觉。

目前的3D技术可以分为裸眼式和眼镜式两种，裸眼式3D技术目前主要应用在工业商用显示方面（以后还将应用于手机等显示设备中）；眼镜式3D技术则集中于消费级市场，此次世界上观看《阿凡达》采用的全部是眼镜式3D技术。

如果细分的话，眼镜式3D技术可分为色差式、快门式和偏光式（也叫色分法、时分法、光分法）三种，而裸眼式3D技术可分为透镜阵列、屏障栅栏和指向光源三种，每种技术的原理和成像效果都有一定的差别。

下面笔者就为大家简单的介绍一下这六种3D技术的原理和优缺点。

眼镜式3D技术色差式色差式3D历史最为悠久，成像原理简单，实现成本低廉，但是3D画面效果也是最差的，需要配合色差式3D眼镜才能看到3D效果。

色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息，使用不同颜色的滤光片进行画面滤光，使得一个图片能产生出两幅图像，人的每只眼睛都看见不同的图像。

目前我们较为最常见的滤光片颜色通常是红/蓝，红/绿，或者红/青，目前采用这种技术的影院以及越来越少了。

优点：技术难度低，成本低廉缺点：3D画质效果不是最好，画面边缘易偏色快门式快门式3D技术主要是通过提高画面的快速刷新率（至少要达到120Hz）来实现3D效果，属于主动式3D技术。

当3D信号输入到显示设备（诸如显示器、投影机等）后，120Hz的图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生，通过红外发射器将这些帧信号传输出去，负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉（摄像机拍摄不出来效果），便观看到立体影像。

NVIDIA：我们的眼镜是主动式的，所以很贵NVIDIA的3D stereo、德州仪器的DLP Link还有XPAND 3D系统都是均属于快门式3D技术。

立体中国：立体中国论坛：3D初级知识普及介绍1、什么是3D显示技术，什么是3D电视在“3D”里面的“D”，是英文单词Dimension(线度、维)的首字母，3D指的就是三维空间。

与普通2D画面显示相比，3D技术可以使画面变得立体逼真，图像不再局限于屏幕的平面上，仿佛能够走出屏幕外面，让观众有身临其境的感觉。

尽管3D显示技术分类繁多，不过最基本的原理是相似的，就是利用人眼左右分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前-后、上-下、左-右、远-近等立体方向效果的影像。

3D电视就是应用了3D显示技术的电视，通过它用户可以欣赏到具有3D效果的图像画面。

2、3D的发展历程3D成像技术最远可以追溯到1844年，一位名字叫做DavidBrewster的外国人通过一个立（ThePowerofLove）体镜拍下了世界上最早的3D照片。

1915年，全球首部3D电影《爱的力量》开始摄录并制作，并于1922年正式公映。

1935年，首部彩色3D电影面世。

20世纪50年代是3D发展的黄金时期，美国开始出现不少3D电影作品，迪士尼、环球国际、哥伦比亚等知名片商在内都开始投资3D电影。

不过由于当时很多影院不具备3D投放条件，出于盈利目的，片商还是把绝大部分精力放在2D电影的制作上来。

80年代中期，IMAX开始制作首部3D纪实片。

1986年，迪士尼主题公园和环球影城上映了由迈克尔·杰克逊出演的3D影片《CaptainEo》。

2009年12月，由詹姆斯·卡梅隆执导，耗资5亿美元的电影巨作《阿凡达》同时以2D、2DIMAX、3D、3DIMAX等多种版本在全球公映，掀起了全球3D热潮。

2008年，日本有线BS11频道开始播送3D节目。

2010年4月，天空传媒开办3D电视频道。

2010年6月，ESPN开设新的3D体育频道，一年内将进行85项赛事的3D转播。

2010年6月，南非世界杯成为史上首次进行3D转播的世界杯比赛。