3d投影研究论文

3d投影研究论文

　　投影技术的发展，全息投影技术也在不断的发展，它是真正呈现立体的影像。下面是我为大家整理的全息投影技术论文，欢迎大家阅读。

　　全息投影技术论文篇一：《试谈全息投影技术应用研究》 　
　　【摘 要】目前，全息成像工艺复杂，制作成本高，暂不能普遍应用到生活娱乐中，而消费者对新的视觉体验形式的需求越来越急迫，因此我们以一种可以方便实现，视觉效果与全息成像相近的的技术来满足消费者的需求，这就是全息投影技术。本文从全息投影技术构成、视觉效果、应用例举等方面论述了全息投影技术应用的可行性。

　　【关键词】全息投影;展示;应用;全息投影照片

　　科幻影片中常常出现全息技术，人或物体以及图形文字以三维的形式在空气中显示，就像电影《星球大战》中的全息通讯、《钢铁侠》中的全息电脑、《普罗米修斯》中全息沙盘等等。科幻电影中的技术多数是虚构的，而往往这些虚构的、幻想的技术却表达社会的需求，指引着科研的方向，全息也是一样。

　　目前，全息成像工艺相当复杂，制作成本高，还不能普遍地应用到在社会生活和娱乐中，因此全息投影有了其生长和发展的空间。全息投影技术不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感，它是真正呈现立体的影像，理论上可以360°观看影像。[1]这种全息投影技术可以呈现出图像浮现在空中的效果，但是所投射出的影像需要依靠透明的介质作为载体，并且对空间的光环境要求相对较高。虽然这样，但这种全息投影技术的优点在于实现成本底、制作方便、趣味性高、视觉效果逼近全息等等，在无介质全息技术应用到我们的生活中之前，全息投影技术有较高的应用空间。看似简单的产品只要能够满足人们的需求，那就会有较高的应用价值。

　　一、全息投影主要构成

　　全息投影显示设备是多块透明的 显示器 ，通过多块透明显示器的围合，形成的一个锥体，椎体的每一面对应显示影像内容的每一个面，形成了全息投影的两个视觉特点，一是可以全方位的显示立体影像，二是可以使虚拟影像与周围的现实环境融合到一起，形成虚拟与现实的互动。形成“全息”的视觉效果。

　　全息投影其简单的构成和实现方式是其能够普及应用的优势之一。全息投影的技术构成分两部分，一是硬件，二是软件。硬件部分包括成像、显示、控制、电源等设备，软件部分为内置控制软件和分屏影像。成像设备、显示设备、分屏影像为其核心构成。

　　成像设备，即可以生成影像的设备，如显示器、显示屏、投影仪、幻灯机等等，理论上来说可以自发光显示图像的设备都可以用作全息投影，但成像设备的优劣会直接影响全息投影影像的视觉效果。成像设备起到将数字影像内容第一次成像的作用，为显示设备提供充足的光线。

　　显示设备，即前文中提到的“透明显示器”，这里的“透明显示器”其实是一种高反光的透明膜或者透明板，甚至是玻璃。我们不必在意它是由什么原料制成，我们只要求它具备两个特性，一是良好的通透性，二是尽量的高反光。这两点是全息投影能够实现虚拟与现实融合的核心。显示设备可以反射成像设备所投射出的画面和光线，并且由于其透明的特性，将虚拟影像与实体环境空间形成视觉上的融合，给人新的视觉感受。

　　分屏影像，全息投影所用的影像是在我们常见的平面影像的基础上进行了再设计，通过多个将物体的多视角画面先分别拍摄再组合拼接到一起，同时播放和控制，这样的影像配合全息投影特殊的多面锥体显示器就能呈现出一个多视角可视的影像，影像给观众一种体量感，并且能够清晰分辨其在空间中的位置。

　　二、全息投影应用举例

　　目前全息投影技术和批量生产条件相对成熟，但其应用范围还相对较窄，国内主要将全息投影技术应用到小型展柜、小型舞台中。

　　全息投影在展柜的商业运用中，多是用于展示企业标识、小型电子产品、珠宝首饰的360°展台和270°展台，内容多数是比较简单的旋转动画，当然也有用于展示游戏角色的，角色有比较简单的动作。在舞台的商业运用中，为满足舞台的观赏角度，以180°的单片全息幕居多。应用方式有虚拟表演、虚拟与真人互动、真人表演全息特效等。2011年3月，日本世嘉公司举办了一场名为“初音未来日感谢祭(Miku's Day)”的全息投影演唱会引起了社会的强烈反响和热烈追捧。

　　经过对全息投影的研究、试验以及调查，本人认为全息投影在如今这个社会经济条件下可以得到更大的应用空间，甚至达到普及的程度，下面笔者试举出一些领域和行业，探讨如果将全息投影应用到这些行业中去，全息投影所带来的作用及其意义。

　　1.房地产展示

　　房地产行业可以涉及到的有全息沙盘、全息样板间、三维全息平面图、三维全息结构图等。

　　目前我国房地产行业所使用的沙盘主要为电子沙盘，对于样板房，房地产行业的普遍是以三维效果图、样板间模型和实地参观考察来向客户展示样板房。而几乎所有的楼盘宣传资料上都配有房屋平面图以及一些效果图。综合来看，房地产行业高速发展，但其展示手段相对传统，将全息投影应用到其中将极大提升展示效果。

　　如沙盘，传统沙盘和电子沙盘都是以实体模型为主要展示方式，模型固定不可变，不能向客户展示细节。从环保和节能方面看，沙盘模型都是根据每个楼盘订制的，不可重复利用，一旦楼盘售馨就沦为废品，这是对资源的浪费和对环境的污染。再如样板间，有的开发商基于实际情况的考虑，将样板间直接建设在建筑工地中，客户需要看样板间就需要进入建筑工地，而普通客户对于建筑工地的安全常识和意识并不专业，相对增加了危险度。而样板间模型则和沙盘有同样的问题。

　　全息投影沙盘的模块化硬件可以实现重复使用，而且展示内容以数字影像方式存在，展示内容灵活可变，展示内容量巨大，还可以很好的完成客户与楼盘间的互动。全息投影沙盘可将传统的沙盘展示、建筑动画、样板间展示、房屋结构展示等融合到一起，只用一套全息投影沙盘即可满足整个楼盘的从外至内、从大环境到局部细节的展示。全息投影沙盘唯一的消耗就是电能，不但起到了很好的展示效果，也顺应环保节能的时代趋势。

　　2.全息投影照片

　　社会经济高速发展的今天，摄影摄像技术的简化和人们日益增长的审美需求加快了摄影摄像的普及，我们可以轻易的在身边找到摄影摄像设备，我们的生活被无数的影像所包围，有趣的是我们对于胶卷相机和纸制照片的需求越来越少，我们将数字形式的照片放在电脑、电子相框、手机等设备上来欣赏，这可以看出消费者对于新技术的认可和追捧。

　　在电子相框、MP4等设备的基础上，全息投影照片将传统的二维平面图像转变为动态的、有体感的、可全方位视角观看的图像，消费者可将自己、亲友甚至偶像的全息投影照片放置在全息投影相框中，操作方式同将电子照片放电子相框一样方便简单，但相对于电子照片，全息投影照片的视觉效果和感官体验是全新的、震撼的。

　　将全息投影应用到摄影中让消费者得到一种全新的视觉体验，给予消费者更高一级的美的享受。全息投影照片可以像站在巨人的肩膀上一样，在高度普及的平面摄影的基础上向社会进行推广，让更多的人得到全息投影带来的视觉享受与体验乐趣。

　　其实，全息投影的应用还有很多方式，如全息投影博物馆、全息投影伴舞、全息投影视频电话、全息投影智能引导员等，全息投影不光可以单独使用，也可以同 其它 多媒体设备一同配合使用，其应用的目的在于在真正的全息影像技术普及之前以一种方便的、低廉的、新颖的技术，使人们体验到一种有别于平面媒体的视觉享受。

　　【参考文献】

　　[1]许秀文，薄建业，杨铭，等.浅析3D、全息、虚拟现实技术[J].中国 教育 信息化高教职教，2011(7).
　　全息投影技术论文篇二：《试谈分析全息投影技术在演艺活动中的应用》
　　摘 要：科技的发展推动影视媒体、新媒体的产生和发展，虚拟艺术体验也应运而生。技术的进步，媒体艺术中的虚拟体验也呈现出多元化趋势，人们可以体验到身临其境的真实感。尤其是在演艺活动中开始逐渐应用全息投影技术，制造逼真立体的艺术情境，使观看者的视觉、听觉产生震撼感受。该文针对全息投影技术进行分析， 总结 出全息投影技术在演艺活动中的优势和发展前景。

　　关键词：虚拟世界;艺术体验;全息投影;三维立体;演艺活动

　　虚拟艺术体验广泛应用于影视艺术和多媒体艺术中，人们通过沉浸感和存在感强化了体验的真实感。科技的发展推动影视媒体、新媒体的产生和发展，虚拟艺术体验也应运而生。技术的进步，媒体艺术中的虚拟体验也呈现出多元化趋势，演艺活动中开始逐渐应用全息投影技术，许多演唱会晚会等大型演艺活动都运用了全息投影技术，营造虚拟幻象与表演者之间互动的效果，亦真亦假，惟妙惟肖，使表演产生震撼的效果。

　　1 全息投影技术的应用

　　全息投影技术创造的是一种以艺术美学标准营造虚拟世界的 方法 。全息投影技术实质是一种虚拟成像技术，主要是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。目前一般通过两种方式实现虚拟成像，一种方式是直接用投影机背投在全息投影膜上，产生虚拟场景或者虚拟影像;另一种方式通过投影机、LED 屏折射光源至45度成像在幻影成像膜，产生全息投影，全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻象，还可以营造连续动态的影像。全息投影构建的虚拟世界可以是基于现实的艺术场景，也可以是超现实的、任凭想象的场景，这种营造过程就是艺术场景实现的过程，技术人员通过计算机图形技术和动作捕捉和表情捕捉系统，最终展现出一个或逼真或梦幻或新奇的艺术世界，这种虚拟艺术体验给人们带来新奇有趣，逼真震撼的视听感受。

　　在媒体艺术中，全息投影产生的虚拟影像给观众带来的感官刺激最直接，这种艺术感官体验可以源自对现实世界的模拟再现，也可以是超现实的，艺术创造者想象中的各种新奇场景的创造，要实现这些场景或者影像的艺术体验是离不开技术支持的。艺术家可以通过全息投影技术构建或者营造各类艺术情境和场景，引导观众进入虚拟情境中，使人产生身临其境的逼真感觉，仿佛真的置身于营造的虚拟世界中。尤其是在演艺活动中，艺术家或者设计者，通过全息投影技术的营造，引导观众进入虚拟情境中，体验前所未有的虚拟艺术体验和感官刺激。

　　2 影像互动式虚拟体验在演艺活动中的运用

　　20世纪中期，互动式虚拟体验最早运用于美国军事模拟训练，尤其是空军飞行训练。美国军方为了降低飞行训练中的损失以及人员伤亡，发明了虚拟飞行驾驶系统。模拟出真实的飞行训练过程，进行飞行员训练。随着技术的发展，模拟训练已经延伸到了其他军事训练领域中，可以模拟出复杂的战斗情境，提高实战水平，同时也减少真实训练或者演习中的损失和伤亡。这种互动式虚拟技术的真实体验使得现实世界和虚拟世界之间的建立起了一座互相作用的桥梁。

　　随着技术的发展以及媒体艺术的发展，虚拟体验与媒体艺术擦出了绚丽的火花。虚拟感官体验创造的虚拟世界非常接近人类观察体验，在技术的推动下衍生出全新的媒体表现形式和艺术情境，这些新奇的艺术创作方式和艺术表达方式为观众营造了更加丰富多彩的实体体验和感受。虚拟艺术体验作为一种传播方式和手段，彻底颠覆了传统形式的影像体验，擦出了新的传播艺术的火花。

　　例如，2011年在某国际知名服装品牌的新品发布会上，设计者就把全息投影技术搬上了T台秀，模特表演秀中通过全息投影营造出虚拟模特和真人模特交替出现的场景，在灯光和特效技术的配合下，一场惟妙惟肖、亦真亦假的服装表演完美演绎。在T台上人物和艺术场景忽而产生、忽而消失，模特在虚拟和真实交替中完成瞬间换装的效果，给观看者的视觉和听觉产生了意想不到的震撼效果，观看者完全沉浸于这种逼真立体的影像和真人秀中，这场秀给观者带来了前所未有的魔幻效果，在整个艺术传播领域开创了一个全新的场景。

　　在我国国内演艺活动中，全息投影营造的互动式虚拟情境的舞台也给观众留下深刻印象。湖南卫视2011跨年演唱会中，有一首歌曲表演中就很成功地运用了全息投影技术，《再见我的爱人》这首歌是邓丽君早起经典作品之一，被观众熟知，许多观众都十分怀念邓丽君深情的演绎，湖南卫视的技术人员就通过全息投影技术把立体逼真的邓丽君演唱的场景搬上舞台，场景中看起来如同邓丽君与歌手的同台对唱，并且两人之间还有恰当的动作眼神交流。在舞台上实现了歌手与影像的完美互动，呈现在观众面前的就是真实的表演场景，给观看者的视觉、听觉带来极大的满足。同样，我们记忆深刻的还有2012龙年春晚就在LED的基础上加入全息投影的电视美术布景，晚会的多数歌舞都动用了全息技术。例如，萨顶顶在演唱《万物生》时，营造立体花朵飘落的艺术情境，演唱者和现场观看者就仿佛是置身花的世界一样，设计者将艺术情境完美结合歌曲的意境，完美演绎了万物生的艺术情境。但是，在演艺活动中全息投影技术只是作为亮点出现在演出的某个环节，并没有被用于制作整场演出的舞美效果，全息投影技术的使用是希望引起观众高潮达到最佳的表演效果。

　　3 全息投影虚拟互动体验的发展趋势

　　(1)渲染偶像，美化表演意境。虚拟体验从纯粹的感官体验到交互体验再延伸到情感体验，逐渐呈现出体验融合的趋势，虚拟艺术体验的逼真度和沉浸感也进一步提高和加强。艺术工作者可以在演唱会场景设计上营造多个偶像同时演绎的各种酷炫效果，对观看者的视觉、听觉造成震撼冲击，同时也满足观看者对自己偶像的崇拜心理。

　　(2)重塑经典，赋予艺术强大生命力。虚拟技术为艺术体验提供了新的机遇。在当下强大的科技条件支持下，可以为观众再现那些怀念的经典，虚拟世界的感官真实性，互动性，情感化，特性的逐渐体现。例如，“复活”历史上的巨星，令其完成与当代明星同台对唱等的现场表演，或是弥补某位不能到场的巨星给观众造成的遗憾，还可以把某个不可能再现的经典为观众重现，对其造成极大的视觉与心理震撼。

　　(3)打造虚拟偶像，衍生虚拟情感。虚拟艺术体验是调动了视觉、听觉、触觉、嗅觉及肢体行为互动等多种感知体验，也可以是意识心理的思维沉浸，意识和思维沉浸在虚拟世界之中，身体却处于现实之中，身体被虚拟世界中的意识驱动，虚拟和现实之间的界限模糊化，全身心投入到虚拟世界中并享受心醉神迷的沉浸体验，这便是虚拟偶像。越来越多的虚拟偶像会随着人们的不同需求而产生，并且延伸到情感体验的高度。

　　从感官虚拟体验、互动虚拟体验到情感虚拟体验，这些艺术体验和互动都是基于人们对虚拟世界的幻想和憧憬，引发人们感官和情感的存在感和代入感。从唯物的角度来说，虚拟体验和虚拟互动都是基于人们对真实世界中各种客观事物的反映，并且在人们丰富的想象中得到进一步的艺术升华，在演艺活动或者新媒体艺术中完美地展现出来，迸发出无比绚烂的艺术火花，给观看者带来前所未有的美妙体验和感官享受。因此，虚拟艺术体验是一种很好地表达艺术情感的手段。

　　参考文献：

　　[1] 王燕鸣.论新媒体艺术在虚拟世界中的互动体验[J].大众文艺，2010(2).

　　[2] 肖永生，赵明镜.飞行模拟器视景显示系统的研究与设计[J].科技广场，2009.
　　全息投影技术论文篇三：《全息投影的简易制作及探究》
　　摘 要 全息投影是近年来流行的高新技术，能够展示神奇的立体全息影像，给参观者全新的互动感受。全息投影设备价格较高，应用生活中常见的器材，制作一款具有全息效果的实验演示装备，揭示其中的科学原理。

　　关键词 全息投影;实验器材;虚拟成像

　　1 前言

　　2013年9月13日，去世18年的歌手邓丽君“穿越时空210秒”，与男歌手周杰伦同台对唱，别具一格的全息投影技术很快成为新闻媒体报道的 热点 ，引起人们极大的兴趣和关注。全息投影设备价格较高，一般应用于商业展览或影视特效中。对于广大中小学科学教师来说，只要应用生活中常见的实验器材，花费很低的经济成本，同样可以制作简易的全息投影演示实验，带给学生新奇的科学体验与乐趣。

　　2 全息投影原理

　　全息投影技术也称虚拟成像技术，利用光的干涉和衍射原理，记录并再现物体真实的三维图像。

　　第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，利用干涉条纹间的反差和间隔，将物体光波的全部信息记录下来。记录干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片。

　　第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成像过程。全息图的每一部分都记录物体各点的光信息，能够再现原物的整个图像，通过多次曝光可以在同一张底片上记录多个不同的图像，互不干扰地分别显示出来。

　　全息投影系统将三维立体画面悬浮在实景半空中，画面的对比度和清晰度高，有空间感和透视感，营造了亦幻亦真的神奇氛围。

　　依据实现技术手段与途径的不同，全息投影分为两类。

　　1)透射全息投影：通过向全息投影胶片照射激光，从另一个方向来观察重建的图像。透射全息投影可以使用白色光来照明，广泛应用于信用卡防伪和产品包装等领域，通常在一个塑料胶片形成表面 浮雕 图案，通过背面镀上铝膜，光线透过胶片得以重建图像。

　　2)反射全息投影。使用白色光源，从和观察者相同的方向照射胶片，通过反射重建彩色图像。镜面全息投影利用控制镜面在二维表面上的运动，制造三维图像。

　　3 简易全息投影设备制作

　　应用于商业展览或影视特技的全息投影需要复杂的制作技术与专业设备[1]。为了向青少年普及科学知识，介绍前沿科技新成就，教师利用身边的简易器材，同样可以制作出具有立体效果的全息图像。

　　实验原理 利用4个半透面对光线的折射和全反射，把屏幕上的视频源文件反射。由于视频源文件同时有图像的前、后、左、右4个面，4个面同时投影形成全息效果。原理图如图1所示。

　　制作材料与过程 能够形成单屏投影的设备(包括手机、平板电脑)、各种透明薄板(如亚克力板、塑料板、PVC板、手机贴膜等)。由于四棱椎体是最简单的制作，以下详细介绍全息投影制作过程以及注意事项。

　　1)确定四棱椎体的几何形状与大小。本实验制作的投影设备由透明塑料等材质构成棱锥、覆盖在上方的单屏投影源构成(图2)。光线由投影源发出，在棱锥侧面产生全反射，进入观察者眼睛。如果能够使每个侧面反射的光线恰好构成三维物体的不同侧面，观察者从不同方向观看，就可以看到三维物体的不同侧面[2]。为了保证反射光水平射入眼睛，需要使棱锥的侧面和底面所成的二面角为45°。

　　由于大家使用的各种手机或平板电脑的尺寸差异较大，给出的参考建议是：构成四棱椎体的等腰三角形底边约等于屏幕的宽度。如测量所用的iPad屏幕宽度为12 cm，则等腰三角形的底边就是12 cm，顶角固定为70.5°，腰长为10.4 cm，腰长=底边×0.865。如果要制作六棱锥投影，则等腰三角形各边的几何关系为腰长=底边×1.32。六棱锥的播放效果更佳，环六棱锥360°无死角观察到清晰逼真的投影图像;四棱锥在投影面交接角度处观察到轻微变形。

　　2)剪裁和粘贴投影用金字塔。把透明薄板依据上面的规格裁剪出4个等腰三角形，用透明胶条或不干胶依次粘好各三角形的边，做成一个投影金字塔。因为平板电脑的屏幕要放到金字塔的顶尖，设计一个支架把平板电脑架起来，不能挡住金字塔的四面。也可以用黑色纸盒做成暗箱型的支架，周围背景越黑，立体投影的显示效果越好。将平板电脑或手机屏幕朝下，倒扣在金字塔的塔尖上，确保金字塔尖正对视频4个切分画面的中心。

　　3)播放全息投影视频。利用MikuMikuDance(简称MMD)、会声会影X5与格式转换软件，先用MMD制作出所需图像的正面、背面、左右侧面，再将格式转换成为会声会影视频，便可做出全息视频源。专业高手也可以利用动画制作软件MAYA，设计出人物模型、动作，分出前、后、左、右4个视图，导出播放视频即可。现在网络上有不少3D全息影像素材，使用者可以根据需要下载和播放。

　　4 结语

　　由于器材简陋，该实验显示的并不是真正意义上的全息图像，可以看作“伪全息”，虽然视觉上看起来有全息的效果，但其本质还是2D成像。以图3所示美少女为例，视频中的四分屏分别是少女的正面、背面以及左右侧面，这四面分别对应金字塔形投影仪四面的塑料片。四个画面分别映射在4个塑料片上，从塑料片的4个角度来看，会产生“图像就在投影仪中央，能够360°无死角观看”的错觉。因此，制作全息投影时必须选择表面光滑、没有太多划痕的透明薄片，才能有更好一些的视觉效果。播放视频的清晰度也很重要，最好采用清晰度为720P及以上的视频图像。

　　参考文献

　　[1]于丽，杨宇.一种三维全息投影屏的制作方法[J].激光与光电子学进展，2013(2)：115-118.

　　[2]房若宇.多棱锥三维立体投影装置的制作[J].物理实验，2015(6)：23-25.

　　[3]杨毅.论全息投影技术中虚拟角色制作设计[J].科教文汇，2013(10)：94.

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裸眼3d技术论文

裸眼3D技术具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节，用户交互性好等优点。 下面是我整理了裸眼3d技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

基于深度图的多视点裸眼3D立体视频技术研究

摘　要：3D立体视频技术正引起越来越多的关注，但是目前绝大多数3D视频系统需要佩戴特殊眼镜才能够观看立体效果，或者要求观看者必须从某个固定角度进行观看。而多视点裸眼3D立体视频系统则可以避免以上两点限制，得到最好的3D观看体验。目前国际上最前沿的3D立体视频研究集中在基于深度图的多视点3D立体视频技术上面，本文对基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节，包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验，从实验效果来看，基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节，用户交互性好等优点。

关键词：裸眼3D立体视频;深度图;3DTV

目前3D立体视频技术正引起越来越多人的关注，其中主流的3D技术主要包括双目立体视频(包含2个视点的视频数据)和多视点立体视频(包含8个以上视点的视频数据)。双目立体视频又可分为配戴眼镜观看和双目裸眼立体显示两种，其中前者必须佩带偏振眼镜，为观看带来了不便，后者则要求观看者必须从固定的角度进行观看，当有多人同时观看同一块显示器时，因为多数观看者无法获得最佳观看位置从而大大影响观看体验。而对于多视点立体视频技术而言，由于同一块裸眼3D立体显示器上可同时提供多个视点的内容，所以观看者可以从任意自由的角度来观看，极大地提升了观看的便利性。所以多视点立体视频已经成为当前技术研究的主流。但是，多视点立体视频相对于双目立体视频而言数据量成倍增长，为存储和传输带来了不便，而基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小的优点，因而成为最有潜力的多视点立体视频方案。本文深入研究了基于深度图的多视点3D立体视频技术中的若干关键技术环节，并进行了相应的仿真实验。本文的章节内容安排如下：第2节介绍基于深度图的多视点3D立体系统整体架构，第3节介绍深度图提取，第4节介绍虚拟视点生成，第5节介绍多视点视频合成，第6节总结全文。

一、基于深度图的多视点3D立体视频系统框架

基于深度图的多视点3D立体视频系统的技术框架如图1所示。首先需要进行原始视频序列的拍摄，虽然最终多视点裸眼立体显示系统需要9个甚至更多的视点的视频内容，但是实际的原始视频序列拍摄阶段只需要拍摄2-3个视点的视频即可，这是因为基于深度图的虚拟视点生成技术可以在解码端通过2-3个视点的视频生成多个视点(在本文中为9个视点)的虚拟视点视频，所以基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小，易传输的优点，克服了多视点视频数据量大的缺陷。

在原始视频序列拍摄完成后需要进行深度图的提取和相机参数的计算，该步骤中提取的深度图的质量直接决定了后期生成虚拟视点视频的质量。完成以上步骤后则需进行压缩编码并通过网络传输到解码端，解码端对数据进行解码后会进行基于深度图的虚拟视点生成，将原始的2-3个视点的视频数据变成9个视点的视频数据，获得的9个视点的视频数据还不能直接在多视点裸眼3D立体显示器上面播放，必须针对该显示器所使用的3D光栅结构进行多视点视频合成。

本文的后续章节将会对深度图提取、虚拟视点生成、多视点视频合成三个环节进行详细介绍并进行相应的仿真实验。

二、深度图提取

2.1　深度图介绍

深度图是一副灰度图像(如图2-b)，灰度值的范围为0-255。灰度值可结合场景的景深信息进行换算得到深度值，立体视频系统的实际应用中使用的是深度值。

深度图上的像素是0-255的灰度值，前文提到过深度图主要用于虚拟视点生成，在该过程中，我们用到的是实际的深度值，所以需要建立一个转换关系，将深度图中的像素灰度值换算为实际的深度值：

公式(1)中z就是我们在虚拟视点生成过程所需要的深度值，v表示图2-b中的深度图像中像素的灰度值，Znear和Zfar分别表示该视频所拍摄的场景中的最近深度和最远深度，这两个值需要在原始视频序列的拍摄过程中进行测定。

2.2　基于块匹配的深度图提取

用并排平行排列的两台相机拍摄同一场景，获得两幅图像，要获得其中一幅图像的深度图，需要用另一幅图像来与之进行像素配对，经过像素点的配对匹配之后就会获得该幅图像每个像素点在两幅图像中间的视差，而深度值与视差值之间的关系如下：

其中z为我们要求的深度值，d为经过像素匹配后得到的视差值，f为相机的焦距，b为两台相机之间的基线距离。所以有了视差值d之后就可以很容易的获得深度值z。但是最关键的环节是获得准确的视差值，所以需要进行精确的像素点匹配，但是实际上由于不同相机之间曝光参数的差异，即使拍摄的是同一场景，像素点之间依然存在亮度差异，所以我们采用了图像块匹配的办法，在一定程度上提高了像素点匹配的鲁棒性，在本文的试验中所使用的是3×3大小的图像块，必须指出的是，本文默认拍摄原始视频序列的是严格水平平行的两台相机，所以在进行图像块的匹配时只进行水平搜索而不进行垂直搜索。整个深度图提取过程如图3所示。

对国际视频标准制定组织MPEG提供的多视点视频序列进行实验提取的深度图如图4所示。

三、虚拟视点生成

虚拟视点生成技术[2]可以将左右视点中的像素投影到两视点中间的任意位置，从而生成原本没有被相机拍摄到的虚拟视点的视频图像(如图5所示)，该生成过程需要用到左右两个视点的深度图以及相机参数。该技术主要用到了3D投影的算法，3D投影算法用于发现两个图像平面之间的对应点，具体过程为将一个图像平面上的点投影到3D世界坐标系，然后再将该点从3D世界坐标系投影到另一个图像坐标平面。

对于任一给定的点p0，坐标为(u0，v0)，位于图像平面V0。如果要找到改点在图像平面V1的对应点P1的坐标(u1，v1)，那么整个3D投影过程应按如下式所示进行计算：

在这里，z是3D世界坐标中的点沿着相机坐标系的到相机的Z轴到相机的距离，P是对应的投影矩阵。该投影矩阵P由相机的内部矩阵K，旋转矩阵R和平移矩阵T组成，具体P的描述如下所示： 　　其中，K是3×3的上三角矩阵，由焦距f，倾斜参数?酌和虚拟相机位置上的理论点(u'，　v')组成。R和T描述了世界坐标空间下的相机位置。

经过以上步骤即可初步实现基于深度图的视点合成。

四、多视点视频合成

4.1　裸眼3D立体显示原理

要使观看者体验到3D立体效果，其核心的原理是使双眼分别同时看到不同的画面，从而获得立体感，最简单的方法就是目前最为常见的佩带特殊眼镜，这样可以强制控制两眼所看到的内容，但是该方案为观看者带来了极大的不便(特别是本身就戴眼镜的观众)。本文使用的方案为裸眼3D立体显示，主要实现途径为在显示器屏幕前增加视差栅栏，通过栅栏控制各像素光线的射出方向，使某些图像仅射入左眼，某些图像仅射入右眼，从而形成双目视差，产生立体视觉(如图6所示)。

4.2　多视点视频合成

本文中所使用的裸眼3D视差栅栏结构上更为复杂，可以通过其栅栏遮挡控制9个视点的图像内容，从而实现了在同一块显示器上同时显示9个视点的图像，虽然观看者在同一时刻双眼只能分别看到其中两个视点的图像从而获得立体感，但9个视点的图像使得显示器的可观看角度大大增加。为了配合9视点光栅栅栏的显示，我们需要对9个视点图像的RGB像素进行重排列，重排列的顺序如图7所示。图中的数字代表视点的编号，按图中的顺序将9个视点图像的RGB值重新组合排列，会得到一幅分辨率为原先每个视点图像9倍大小的立体图像，立体图像可用于在多视点裸眼3D显示器上播放。由9个视点图像合成的立体图像如图8所示(该图像只有在9视点裸眼栅栏式立体显示器上才可以看到立体效果)。

结论

基于深度图的多视点立体视频技术是当前3D立体视频的研究热点，该技术不需要佩带特殊的3D立体视频眼镜，并且具有总数据量小、观看可视角度大的优点。本文深入研究了基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节，包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验。

参考文献

[1]　Müller，　K.;　Merkle，　P.;　Wiegand，　T.;　，　"3-D　Video　Representation　Using　Depth　Maps，"　Proceedings　of　the　IEEE　，　vol.99，　no.4，　pp.643-656，　April　2011

[2]　Ndjiki-Nya，　P.;　Koppel，　M.;　Doshkov，　D.;　Lakshman，　H.;　Merkle，　P.;　Muller，　K.;　Wiegand，　T.;　，　"Depth　Image-Based　Rendering　With　Advanced　Texture　Synthesis　for　3-D　Video，"　Multimedia，　IEEE　Transactions　on　，　vol.13，　no.3，　pp.453-465，　June　2011

[3]　Muller，　K.;　Merkle，　P.;　，　"Challenges　in　3D　video　standardization，"　Visual　Communications　and　Image　Processing　(VCIP)，　2011　IEEE　，　vol.，　no.，　pp.1-4，　6-9　Nov.　2011

[4]　Sourimant，　G.;　，　"A　simple　and　efficient　way　to　compute　depth　maps　for　multi-view　videos，"　3DTV-Conference：The　True　Vision　-　Capture，　Transmission　and　Display　of　3D　Video　(3DTV-CON)，　2010　，　vol.，　no.，　pp.1-4，　7-9　June　2010

[5]　Hopf，　K.;　，　"An　autostereoscopic　display　providing　comfortable　viewing　conditions　and　a　high　degree　of　telepresence，"　Circuits　and　Systems　for　Video　Technology，　IEEE　Transactions　on　，　vol.10，　no.3，　pp.359-365，　Apr　2000

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华南理工3d初音全息投影I-MIKU的论文，谁知哪有，好像知原理啊

全息投影技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。 　　其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片； 　　其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

3D投影仪市场现状和未来发展趋势

《2021-2027中国3D投影仪市场现状及未来发展趋势》分析全球3D投影仪主要厂商有Sony、Optoma、Epson和NEC等。目前美国是全球最大的3D投影仪市场，占有大约30%的市场份额，之后是中国和欧洲市场，二者共占有接近40%的份额。
报告研究中国市场3D投影仪的生产、消费及进出口情况，重点关注在中国市场扮演重要角色的全球及本土3D投影仪生产商，呈现这些厂商在中国市场的3D投影仪销量、收入、价格、毛利率、市场份额等关键指标。本文也同时研究中国本土生产企业的3D投影仪产能、销量、收入及市场份额。此外，针对3D投影仪产品本身的细分增长情况，如不同3D投影仪产品类型、价格、销量、收入，不同应用3D投影仪的市场销量等，本文也做了深入分析。历史数据为2016至2021年，预测数据为2021至2027年。