真三维立体显示中旋转体扫描显示技术研究

摘要

真三维立体显示（True 3D Volumetric Display）技术是近年来新兴的具有真实物理景深的三维显示技术。和计算机平面显示不同，其显示系统的特殊性，使得该显示系统能直接在三维空间产生图像，这一新颖的计算机显示系统将会给科学分析、科学可视化带来革命性的进步，在国防建设，生物医学工程等领域具有十分广泛的应用前景。真三维立体显示主要使用的方法有静态体成像技术和体扫描技术，本文主要研究旋转体扫描显示技术。 论文分析和研究了旋转体扫描显示技术的发展，成像原理，显示单元和图像引擎的各个关键技术，并对其中的工作原理进行了仿真工作，验证了理论的正确性。首先，分析体扫描技术的成像原理，研究体素的特性，密度变化，如何保持体素密度的恒定，提出了并行数据传输连接的方法。接着，分别对旋转体扫描显示系统的显示单元和图像引擎进行了详细的研究，提出了模块化的设计方法。对于显示单元，分别对显示体，发射单元投影系统和输入装置进行了研究和分析；对于图像引擎，分析其工作原理，包括坐标转换，图像引擎处理图像数据的过程，推导了转换矩阵的实现过程，提出了体素排序的方法，并对图像引擎的硬件提出了简单的设计方法。最后，利用仿真过程对理论研究进行了验证。实现了医学模型的读取，模拟体扫描的过程。 本论文研究的目的是为了解决真三维立体显示中旋转体扫描显示技术的关键问题，文中所提出的模块化的设计、对显示单元和图像引擎的研究以及仿真，为真三维立体显示系统的工程实现做好了非常必要的前期研究工作。