[發明專利]基于隨機相長干涉的三維顯示方法及裝置

有效

• 申請號: 200810046861.8
• 申請日: 2008-02-03
• 公開（公告）號: CN101226325A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 李志揚
• 申請（專利權）人: 李志揚
• 主分類號: G03B35/00
• 分類號: G03B35/00;G02B27/26;G02F1/13;G02F1/21;H04N13/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及三維成像技術領域，更具體地涉及一種基于隨機相長干涉的三維顯示方法，以及實現此方法的裝置，同時還涉及一種三維攝像方法，特別適用于做計算機與電視顯示屏，智能人機交換，機器人視覺等，可廣泛應用于教學、科研、娛樂、廣告等領域。

背景技術

大尺寸、大視角實時三維顯示技術一直是人們追求的目標，現有三維顯示技術可分為兩類，一類是偽三維顯示技術，一類是真三維顯示技術。所謂偽三維顯示技術是指通過各種方法，把從不同角度拍攝的照片分別呈現給左右眼，使觀察者產生三維立體幻覺。所謂真三維顯示技術是指把立體像真實地顯示在三維空間，例如全息技術。偽三維顯示技術往往需要觀察者佩帶偏振眼鏡等輔助裝置，或者需要跟蹤觀察者眼睛的位置，且往往只能容許一名或很少幾名觀察者同時進行觀察。相反觀察真三維立體圖像，就象觀察真實物體一樣，不需要借助任何輔助裝置，非常方便。

近一、二十年來，隨著液晶顯示技術的發展，人們試圖用液晶板代替全息干板，并在實時小尺寸三維立體圖像顯示方面取得了一定進展。但是即使采用用于投影機的液晶板，其像素尺寸也在十幾微米以上，也就是說分辨率不到每毫米一百線對，比全息干板的分辨率低大約二個數量級，因此采用液晶板還只是對1厘米左右的小物體實現了三維立體顯示，而且由于采用了低密度的全息干涉條紋，所顯示的立體像離液晶板很遠，這樣觀察角也非常小。對普通計算機液晶屏，像素間距在0.29mm左右，分辨率只有每毫米幾線對，采用全息技術進行立體顯示非常困難。另一方面采用傳統全息原理，要獲得大尺寸大視角的立體再現像需要非常大的空間帶寬積，而目前液晶顯示器的空間帶寬積只有10⁶左右，還需要再提高幾個數量級，然而隨著空間帶寬積的提高，所需處理的數據量也同時變得非常龐大，這樣對實時處理計算造成了非常大的困難。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種基于隨機相長干涉的三維顯示方法，它可采用低分辨率與低空間帶寬積的平面顯示技術實現大尺寸物體的快速、穩定的三維立體顯示。

本發明的另一個目的是在于提供了一種三維立體攝影方法，它可以記錄與測量物體的三維位置信息與色彩，可廣泛用于人機交換與機器人視覺等領域。

本發明的再一個目的是在于提供了一種基于隨機相長干涉的三維顯示裝置，它充分利用現有液晶顯示技術，與現有平面顯示技術兼容，可實現大尺寸、大視角的實時彩色立體顯示，可代替現有平面顯示器作為計算機與電視顯示屏。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于隨機相長干涉的三維顯示方法，它包括以下步驟：

A：把三維立體像分解為離散像點；

B：選取第A步中的一個離散像點；

C：從空間位置呈均勻隨機分布的相干子光源陣列中，根據第B步中選取的離散像點的亮度，隨機抽取相干子光源，離散像點的亮度越高，隨機抽取的相干子光源的數目越大；

D：針對第C步中所隨機抽取的每個相干子光源，計算其離第B步中選取的離散像點的距離和由此引起的位相差，每個相干子光源所需做出的位相調整量等于該位相差；

E：針對第C步中所隨機抽取的每個相干子光源，確定每個相干子光源所需做出的振幅調整量，該振幅調整量為一恒定常數，或正比于第B步中選取的離散像點的亮度；

F：針對第A步中的所有離散像點，重復第B至第E步，記錄下每個相干子光源針對每個離散像點所需做出的位相和振幅調整量，根據復數求和的原則計算出每個相干子光源所需做出的總的位相和振幅調整量；

G：從第F步中計算出的每個相干子光源所需做出的總的位相調整量中減去每個相干子光源的初始位相，得到每個相干子光源所需做出的最終位相調整量；把第F步中計算出的每個相干子光源所需做出的總的振幅調整量作為每個相干子光源所需做出的最終振幅調整量；調節空間位置呈均勻隨機分布的相干子光源陣列使其產生最終位相和振幅調整量。

一種基于隨機相長干涉的三維攝像方法，它包括以下步驟：

A：采用空間位置呈均勻隨機分布的相干子光源陣列，根據基于隨機相長干涉的三維顯示方法，把立體像點顯示在三維空間；

B：采用普通攝像機，對準第A步中立體像點所在的空間位置進行拍攝；