全息三维显示及其在增强现实中的应用
发布时间：2022-01-16 04:08
全息技术是理论上最完美的三维显示技术,它通过记录和再现物光场的位相和振幅,产生好似来自于自然场景般栩栩如生的3D视觉。如何实现动态乃至实时的全息三维显示,并使得全息显示真正满足实际应用中大尺寸、大视场、高像质、高分辨和高刷新率的要求,仍然是目前需要解决的问题。同时,近年来,以增强现实（AR）技术为代表的近眼显示兴起,给全息三维显示带来了新的应用场景。相比于桌面式显示,AR等近眼显示对全息光调制器件的要求大为降低,使得近眼式全息显示更容易步入实际的应用。但是近眼式显示一般是头戴式的,也给全息显示提出了轻便小巧的新要求。本文针对以上问题,对裸眼和近眼式的全息三维显示的一些关键技术,包括算法、光调制器、光学系统等进行了研究,主要工作包括:1.研究了计算机制全息图的计算算法,特别是用于相位型全息图迭代型算法。为提高全息再现图像的像质,提出了两种改进的迭代算法,分别是匀称GS算法和动态补偿GS算法。（1）匀称GS算法在迭代的振幅约束过程中,引入加权因子,可以消除黑白图片的全息再现时的图像失真。（2）动态补偿GS算法针对多平面物体,在匀称GS算法的基础上做了进一步改进,根据各个平面的像质高低,对引...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 三维显示技术概述
1.3 各种3D显示技术
1.3.1 双目视差
1.3.2 集成成像
1.3.3 体显示
1.3.4 超多视角显示
1.3.5 光场显示
1.4 全息三维显示
1.4.1 全息显示的原理和历史
1.4.2 动态全息显示的发展现状及其瓶颈
1.5 全息三维显示在增强显示中的应用
1.5.1 增强现实技术
1.5.2 无视觉疲劳的增强现实3D显示
1.5.3 全息AR显示
1.6 本论文的的研究工作
1.6.1 高再现像质全息图的迭代算法研究
1.6.2 基于光寻址的掺杂液晶的动态全息显示研究
1.6.3 基于全息光学元件的全息AR显示系统研究
1.7 本论文的结构安排
第二章 计算全息图迭代算法
2.1 引言
2.1.1 抽样理论
2.1.2 光波衍射计算理论
2.1.3 全息图的计算
2.1.4 相息图计算
2.2 匀称三维GS迭代算法
2.2.1 传统三维GS算法的再现像失真
2.2.2 匀称三维GS算法
2.2.3 SGS算法的收敛速度
2.3 动态补偿三维GS迭代算法
2.3.1 三维GS算法多平面再现像质退化
2.3.2 动态补偿三维GS算法流程
2.3.3 动态补偿三维GS算法对再现像质的改善
2.4 本章小结
第三章 基于掺杂液晶的动态全息三维显示
3.1 引言
3.1.1 动态全息材料
3.1.2 掺杂液晶中的动态光栅机理
3.2 基于量子点掺杂液晶的彩色动态全息3D显示
3.2.1 量子点掺杂液晶样品的制备
3.2.2 量子点掺杂液晶记录调节的优化
3.2.3 基于量子点掺杂液晶的动态全息3D显示
3.3 掺杂液晶光学非线性测量
3.3.1 样品的制备
3.3.2 双路干涉仪
3.3.3 热致非线性效应的测量
3.3.4 测量结果
3.4 本章小结
第四章 基于全息光学元件的全息AR显示
4.1 引言
4.1.1 近眼全息显示
4.1.2 增强现实技术
4.2 消零级的全息AR显示系统
4.3 基于HOE实现消零级的紧凑全息AR显示
4.4 基于HOE实现准直扩束的紧凑全息AR显示系统
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.1.1 高再现像质全息图的迭代算法研究
5.1.2 基于光寻址的掺杂液晶的动态全息显示研究
5.1.3 基于全息光学元件的全息AR显示系统研究
5.2 未来工作展望
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间已授权或公开的专利
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]Light field head-mounted display with correct focus cue using micro structure array[J]. 宋维涛,王涌天,程德文,刘越. Chinese Optics Letters. 2014(06)
[2]基于空间光调制器的计算全息再现像放大技术[J]. 王皓,毕勇,李芳,亓岩. 中国激光. 2013(03)
[3]三维立体显示综述[J]. 王琼华,王爱红. 计算机应用. 2010(03)
[4]亦真亦幻的户外增强现实系统——圆明园的数字重建[J]. 王涌天,林倞,刘越,郑伟. 中国科学基金. 2006(02)
博士论文
[1]数字全息三维立体显示关键技术研究[D]. 郑华东.上海大学 2009
本文编号：3591904
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 三维显示技术概述
1.3 各种3D显示技术
1.3.1 双目视差
1.3.2 集成成像
1.3.3 体显示
1.3.4 超多视角显示
1.3.5 光场显示
1.4 全息三维显示
1.4.1 全息显示的原理和历史
1.4.2 动态全息显示的发展现状及其瓶颈
1.5 全息三维显示在增强显示中的应用
1.5.1 增强现实技术
1.5.2 无视觉疲劳的增强现实3D显示
1.5.3 全息AR显示
1.6 本论文的的研究工作
1.6.1 高再现像质全息图的迭代算法研究
1.6.2 基于光寻址的掺杂液晶的动态全息显示研究
1.6.3 基于全息光学元件的全息AR显示系统研究
1.7 本论文的结构安排
第二章 计算全息图迭代算法
2.1 引言
2.1.1 抽样理论
2.1.2 光波衍射计算理论
2.1.3 全息图的计算
2.1.4 相息图计算
2.2 匀称三维GS迭代算法
2.2.1 传统三维GS算法的再现像失真
2.2.2 匀称三维GS算法
2.2.3 SGS算法的收敛速度
2.3 动态补偿三维GS迭代算法
2.3.1 三维GS算法多平面再现像质退化
2.3.2 动态补偿三维GS算法流程
2.3.3 动态补偿三维GS算法对再现像质的改善
2.4 本章小结
第三章 基于掺杂液晶的动态全息三维显示
3.1 引言
3.1.1 动态全息材料
3.1.2 掺杂液晶中的动态光栅机理
3.2 基于量子点掺杂液晶的彩色动态全息3D显示
3.2.1 量子点掺杂液晶样品的制备
3.2.2 量子点掺杂液晶记录调节的优化
3.2.3 基于量子点掺杂液晶的动态全息3D显示
3.3 掺杂液晶光学非线性测量
3.3.1 样品的制备
3.3.2 双路干涉仪
3.3.3 热致非线性效应的测量
3.3.4 测量结果
3.4 本章小结
第四章 基于全息光学元件的全息AR显示
4.1 引言
4.1.1 近眼全息显示
4.1.2 增强现实技术
4.2 消零级的全息AR显示系统
4.3 基于HOE实现消零级的紧凑全息AR显示
4.4 基于HOE实现准直扩束的紧凑全息AR显示系统
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.1.1 高再现像质全息图的迭代算法研究
5.1.2 基于光寻址的掺杂液晶的动态全息显示研究
5.1.3 基于全息光学元件的全息AR显示系统研究
5.2 未来工作展望
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间已授权或公开的专利
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]Light field head-mounted display with correct focus cue using micro structure array[J]. 宋维涛,王涌天,程德文,刘越. Chinese Optics Letters. 2014(06)
[2]基于空间光调制器的计算全息再现像放大技术[J]. 王皓,毕勇,李芳,亓岩. 中国激光. 2013(03)
[3]三维立体显示综述[J]. 王琼华,王爱红. 计算机应用. 2010(03)
[4]亦真亦幻的户外增强现实系统——圆明园的数字重建[J]. 王涌天,林倞,刘越,郑伟. 中国科学基金. 2006(02)
博士论文
[1]数字全息三维立体显示关键技术研究[D]. 郑华东.上海大学 2009
本文编号：3591904
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3591904.html
