基于数字微镜的旋转体扫描3维显示系统

体3维显示是真3维显示领域最前沿的一种解决方案,其优点是可以直接、多人、多角度同时观察。为了在真实空间显示复杂3维图像,研究并实现了一种基于数字微镜的被动式旋转体扫描3维显示系统,即首先利用人眼的视觉暂留特性,通过数字微镜将序列2维图像切片快速投影至旋转屏来完成真实3维图像的显示;同时分析了系统的组成和原理,并详细讨论了成像空间、体素激活装置和体3维引擎的硬件设计思想与软件核心算法。三棱锥和飞机实体模型的3维显示实验结果表明,用户可在360°范围内观察到轮廓清晰、立体感强的物体3维图像,说明该系统具备在真实空间显示复杂3维立体图像的能力,也说明方案是有效且实用的。

基于数字微镜器件的计算全息3维显示

为了进一步研究计算全息3维显示的方法,以数字微镜器件为空间光调制器,采用层析法,结合菲涅耳衍射积分算法中的角谱法,探讨了全息图的计算与数字微镜器件参量之间的关系,并利用修正立轴参考光编码的方式,得到了菲涅耳计算全息图。通过对计算全息图进行数值模拟及实验验证,均得到了较好的再现像。结果表明,该方法实现了3维物体的再现,为计算全息3维显示提供了一种有效的方法。

计算合成全息与全彩色3维显示技术的研究

为了实现彩色真实物体的全彩色3维显示,研究了基于计算合成全息技术的全彩色3维显示技术。通过计算机获取彩色3维物体的坐标、亮度、颜色等信息,用计算机模拟物光波和参考光波,在计算程序中进行参量设置,计算对应于红、绿、蓝三色光波的3幅菲涅耳计算全息图。根据全息物像关系控制3幅菲涅耳计算全息图的位置,用单波长激光同时再现3幅计算全息图,将3幅菲涅耳计算全息图合成为彩色彩虹全息图。在白光下获得3维立体图像,进行了理论分析和实验验证。结果表明,利用计算合成全息技术可以实现彩色真实物体的全彩色3维显示。

基于模糊支持向量机的输电线路故障模糊分类方法及其降维显示

针对已有输电线路故障分类方法在样本中存在噪声时准确率有所降低情况,研究了基于Hilbert-Huang变换和模糊支持向量机(fuzzy support vector machines,FSVM)的输电线故障模糊分类方法,以提高输电线路故障分类的准确率。采用HHT变换获得故障时刻,提取故障后A、B、C三相及零序电流的特征能量函数值,组成FSVM的4维输入向量。利用网格优化方法对FSVM二分类器的惩罚参数C、核函数宽度σ进行优化。构造了FSVM的高维空间带状分段隶属度函数,求取样本的模糊决策函数值。构造多FSVM分类器。将故障时刻后特征向量送入多FSVM分类器,得到样本的故障分类初始标签。构造支持向量回归机(support vector regression,SVR),优化获得测试样本的最终故障隶属度,再对FSVM的分类标签进行修正。研究采用主成分分析法对样本高保真的降维处理方法、在3维坐标系中显示降维后3维向量及其故障模糊分类结果。为了测试算法,做了784组仿真实验,实验结果表明:FSVM+SVR的输电线路模糊故障分类方法不受故障点、故障类型、过渡电阻影响,故障识别率达到99.4%。在训练集1/5故障数据中加入5 d B Gauss白噪声,故障识别率仍保持不变。研究表明基于模糊支持向量机的分类方法适用于线路故障分类。

基于3维立体技术的视觉加密

视觉加密是新的加密研究领域,其优点是利用人眼视觉系统的特性直接对被加密的内容进行解码,而不需要用专用软件或硬件进行复杂的解密计算。近年来,由于自动立体显示技术和立体眼镜技术的发展,使得3维显示的应用日趋广泛,而传统的视觉加密方法在3维视频领域内尚无法取得令人满意的效果,因此3维立体视觉加密研究具有重要意义。为了更有效地对3维视频进行加密,利用3维显示的原理和特点,将其与视觉加密的优点相结合,提出了一种3维立体视觉加密新方法,该方法利用人眼视觉特性中的视差特性将隐藏信息巧妙地隐藏在右视图中,实验结果表明,该方法是有效的。

自由立体显示技术及其发展

自由立体显示技术是指不需佩戴立体眼镜等附属设备的3维立体显示技术。它可分为全息立体技术、3维集成成像技术、体3维显示技术和基于视差的自由立体显示技术。其中体3维显示技术和基于水平视差的自由立体技术发展很快。本文首先论述了静态体3维显示技术和扫射体3维显示技术两类不同的体3维显示技术近几年来的研究进展;然后从所使用的光学光栅类型及复用方法上综述了基于视差的自由立体显示技术的现状和特点;最后对比了体3维显示技术和基于水平视差的自由立体技术优缺点。

体扫描显示系统中螺旋旋转屏及螺旋切片生成算法

为了改善平面旋转屏体扫描显示系统中存在的成像空间较小、体素数量较少和体素重叠死区严重等缺陷,系统采用螺旋旋转屏构建体3维显示系统的成像空间。根据螺旋屏旋转构成的成像空间的特点,提出了利用螺旋面的素线和3维模型的三角面片求交的算法生成螺旋切片。该算法根据螺旋旋转屏的不同旋转位置的角度信息,把3维模型离散成有序的螺旋切片序列。实验结果表明,螺旋旋转屏的性能优越以及所提出的算法方便有效。