基于像素光学复用的高空间带宽积三维光场显示实现方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61705014
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    于迅博
  • 依托单位：
    北京邮电大学
  • 学科分类：
    F0501.光学信息获取、显示与处理
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The 3D display can simulate the real scene in the objective world and enhance the authenticity of the expression content, which has urgent requirements in various fields. In the current years, the 3D display technology grows quickly. However, the deficiency of space-bandwidth limits the applications and development of the 3D display. In this project, a group of optical elements are demonstrated to realize the pixel multiplexing. Though the pixel multiplexing, several light rays can be constructed by one pixel. Based on the modulation principle of optical elements and the pixel multiplexing, the light field 3D display with high space-bandwidth and will be presented. The principle of increasing the space-bandwidth will be proposed, based on the modulation function of optical elements. The compact representation of 3D light field will be investigated. The optical elements with demodulation function will be processed. The error comes from the aberration and the control method will be discussed. Though building the hardware and software platform, a light field 3D display with high space-bandwidth will be demonstrated. The research output will improve the visual effect of the light field 3D display, which will find wide applications in bioimaging and medical imaging, military simulation and so on.
三维显示能够真实的模拟客观世界的场景，增强表达内容的真实性，在各个行业领域都有着急切的需求。然而空间带宽积不足是限制三维显示技术发展的关键问题。为了突破传统三维显示系统空间带宽积的限制，本课题将设计光学解码器件组,开展基于像素光学复用的光场重建方法研究。通过像素光学复用，基础显示设备上的一个像素可以构建多条方向的空间光线。结合光学器件的调制原理与像素复用方法，可以实现高空间带宽积的光场显示系统。项目主要研究基于光学解码器件组的显示设备空间带宽积提升原理；研究基于光学反变换的三维光场信息压缩表示原理；研究光学解码器件组设计与实现；研究波动像差对体像素重构精度的影响及控制方法；搭建硬件驱动平台与软件编码平台，实现高空间带宽积三维光场显示原型系统。研究成果将在提高三维光场的显示效果上实现突破，并在医疗成像、军事仿真等领域有广泛的应用前景。

结项摘要

本项目为了突破传统三维显示系统空间带宽积的限制，从人眼视觉角度出发，研究光场分布的最优化模型，在保证观看质量的同时，确保显示设备拥有足够的空间带宽积。为了补足缺失的信息，我们从相邻体像素相似性的角度入手，探索了基于全息功能屏的像素信息复用方法，从而大幅度提升了显示设备的空间带宽积，达到了人眼自然观看三维显示的目的。为了提升体像素的构建精度，我们充分研究了波像差对三维光场显示的影响，利用全息功能屏的波前矫正功能，有效的将波像差减小为原来的10%。在理论实践过程中，我们先后设计实现了空间并行复用的大视角光场显示设备，显示视角超过100度；时域并行复用的大视角光场显示设备，显示视角超过100度；悬浮光场立体显示设备，显示深度超过45cm；360度环形视区的光场显示设备。上述四种显示设备的空间带宽积提升均超过10倍。基于上述成果，该项目共发表SCI论文13篇，共申请专利21项。该研究在医疗成像、军事仿真等领域有广泛的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（21）
Dynamic three-dimensional light-field display with large viewing angle based on compound lenticular lens array and multi-projectors
基于复合柱镜阵列和多投影仪的大视角动态三维光场显示
  • DOI：
    10.1364/oe.27.016024
  • 发表时间：
    2019-05-27
  • 期刊：
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Yu, Xunbo;Sang, Xinzhu;Wang, Peiren
  • 通讯作者：
    Wang, Peiren
Distortion correction for the elemental images of integral imaging by introducing the directional diffuser
引入定向扩散器对积分成像元图像进行畸变校正
  • DOI：
    10.3788/col201816.041001
  • 发表时间：
    2018-03
  • 期刊：
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    于迅博;桑新柱;高鑫;杨神武;刘博阳;陈铎;颜玢玢;余重秀
  • 通讯作者：
    余重秀
Viewing-angle and viewing-resolution enhanced integral imaging based on time-multiplexed lens stitching
基于时分复用镜头拼接的视角和视角分辨率增强积分成像
  • DOI：
    10.1364/oe.27.015679
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Yang Le;Sang Xinzhu;Yu Xunbo;Yan Binbin;Wang Kuiru;Yu Chongxiu
  • 通讯作者：
    Yu Chongxiu
Demonstration of a large viewing angle and high-resolution floating three-dimensional display based on the multichannel and multivariable correction algorithm
基于多通道多变量校正算法的大视角高分辨率浮动三维显示演示
  • DOI：
    10.1117/1.oe.59.10.102410
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    optical engineering
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    都静妍;桑新柱;于迅博;高鑫;高超;颜玢玢
  • 通讯作者：
    颜玢玢
Demonstration of a large-size horizontal light-field display based on the LED panel and the micro-pinhole unit array
基于LED面板和微针孔单元阵列的大尺寸水平光场显示演示
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2017.12.069
  • 发表时间：
    2018-05
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    杨乐;桑新柱;于迅博;刘博阳;刘立;杨神武;颜玢玢;都静妍;高超
  • 通讯作者：
    高超

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其他文献

三维光显示技术研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    激光与光电子学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    桑新柱;于迅博;陈铎;高鑫;王鹏;邢树军;余重秀
  • 通讯作者：
    余重秀

其他文献

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于迅博的其他基金

视点密度随场景复杂度自适应调整的三维光场显示技术
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
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  • 批准号：
    62175015
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  • 资助金额：
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    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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