一种基于光线跟踪算法的光场显示设备仿真方法技术

本发明专利技术提供一种基于光线跟踪的光场显示设备仿真方法，包括：S1、建立光场三维显示模型；S2、获取渲染得到光场显示仿真图像中每个像素的光线起点和光线方向；S3、根据光线起点和光线方向，利用光线跟踪技术渲染得到光场显示仿真图像。通过建立三维显示模型，使得在没有进行实验操作的前提下，可以实时得到光场显示的结果，采用逆向光线跟踪技术，并且采用多种包围盒加速结构，为了提高渲染效率，达到实时可交互的目的；对光场显示中所有的光学设备建立严格的数学模型；并采用蒙特卡洛方法，对渲染的每个像素进行多次采样，保证了仿真结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光线跟踪算法的光场显示设备仿真方法
本专利技术涉及三维显示
，更具体地，涉及一种基于光线跟踪的光场显示设备仿真方法。
技术介绍
人类视觉的一项重要功能是认知三维(3D)自然界中物体的3D空间布局，直观地分析和判断目标和场景状况。目前现代信息科技视觉表达主要利用二维方式进行采集、存储、编码、传输及显示，只能使人们了解到场景或物体的某个空间侧面，从而限制了人们的全面认识。符合人类认知习惯的3D光显示能够更真实地重现或模拟与客观世界相同的场景，增强表达图像的深度感、层次感和真实性。在医学成像、科学研究、外太空探索、重要远程会议和军事等应用领域中，3D信息的重构有助于直观精确地捕捉到有关信息，从而得到更精准的现场判断。在智能制造领域中，保持稳健的优化设计，实现3D结构的柔性智能加工、3D装配的模拟与控制、3D数据的高效处理和3D光显示，对于完善制造过程、提高先进智能制造的设计效率、加快生产过程并提高成品率、实现高效可靠的智能装配至关重要。在3D游戏行业、3D广告视频显示、3D影视等方面，高性能裸眼动态光显示技术的突破和发展会推动整个3D产业链的飞速发展，从而带动我国战略性新兴产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光场显示设备仿真方法，其特征在于，包括：S1、建立光场的三维显示模型；S2、获取光场显示仿真图像中每个像素的光线起点和光线方向；S3、根据光线起点和光线方向，利用光线跟踪渲染技术渲染得到光场显示仿真图像。

【技术特征摘要】
1.一种光场显示设备仿真方法，其特征在于，包括：S1、建立光场的三维显示模型；S2、获取光场显示仿真图像中每个像素的光线起点和光线方向；S3、根据光线起点和光线方向，利用光线跟踪渲染技术渲染得到光场显示仿真图像。2.根据权利要求1所述的光场显示设备仿真方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：分别建立LCD面板、透镜阵列、全息功能屏的数学模型；将LCD面板、透镜阵列、全息功能屏组合建立光场的三维显示模型。3.根据权利要求2所述的光场显示设备仿真方法，其特征在于，所述三维显示模型中，LCD面板、透镜阵列、全息功能屏依次排列，且满足：1/f＝1/L+1/K，其中，f为透镜阵列中透镜的焦距，L为透镜阵列与全息功能屏的间距，K为透镜阵列与LCD面板的间距。4.根据权利要求2所述的光场显示设备仿真方法，其特征在于，所述步骤S2中，选取三维空间内任一点O作为针孔相机模型顶点，并设置针孔相机模型的图像分辨率、相机坐标矢量基，建立针孔相机模型，并确定光场显示仿真图像中每个像素的光线起点和光线方向，利用逆向光线跟踪的方法对光场显示效果的仿真图像进行渲染。5.根据权利要求4所述的光场显示设备仿真方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：在三维显示模型模型靠近HFS一侧设置顶点O的位置，并设置针孔线机模型的图像分辨率2a×2bpixels、相机坐标系单位矢量基u、v、w，渲染图像平面与顶点O之间的距离distance，图像像素在虚拟空间中的长度l；获取光场显示仿真图像所在平面中某一像素点，并获取该像素点的像素索引序号[x,y]，并根据预设公式获取该像素点三维空间中的坐标及视角方向。6.根据权利要求5所述的光场显示设备仿真方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑新柱，管延鑫，邢树军，于迅博，陈铎，颜玢玢，王葵如，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11