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省科学院半导体所在SIGGRAPH 国际会议上报告“基于可变焦透镜的动态投影系统”研发的进展

来源: 时间:2020-09-22
 
  广东省科学院半导体研究所王立辉博士受Emerging Technologies(前沿技术)主席Dani Belko的邀请ACM SIGGRAPH 2020 国际会议上做“基于可变焦透镜的动态投影系统”的报告。SIGGRAPH是由美国计算机协会组织,在计算机图形学领域里被广泛认定的影响最广、规模最大、最权威的论坛之一

  因COVID-19疫情的影响,此次会议全程改为线上进行。会议期间,王立辉博士讲述了基于可变焦透镜技术在动态光雕投影中的技术,同时列举了一些极具可能的应用场景受到与会者的广泛关注与讨论。

  投影显示被传统地认为是在固定距离将信息投射到大荧幕上。近年来,通过实时信息捕获和实时图形处理,投影信息亦可投射到具有凹凸状的物体表面,增强物体的视觉形态提升物体的变现力。该技术被称为光雕投影(Projection Mapping)光雕投影显示具有多人裸眼可的视觉效果,可被应用于增强现实的显示技术中,被称为未来交互的终极形态。

  然而,传统投影仪投影景深范围狭窄、动态跟随性差,被投影对象如若在三维空间内高速移动的话,传统方法很难将清晰的画面投射到物体表面,结果导致投影信息模糊。因此极大地限制了动态光雕投影技术的科学发展和实际应用。

  本次“基于可变焦透镜的动态投影系统”包含高速机器视觉、高速投影仪、高速变焦光学三套子系统。其中,高速机器视觉子系统可在毫秒级时间内识别投影对象的深度和姿态旋转等变化信息,获得的数据将作为反馈迅速控制可变焦透镜和高速投影仪,根据距离的变化调整投影焦平面,并根据旋转信息更新投影内容。系统能够实现在投影三维空间内的高速移动物体,进行实时信息捕捉,并且在广纵深范围内投影出高清晰影像。

  通过本方法,研究团队列举了一些可能的应用场景。如,医学扫描图像显示中的切片显示(Volume Slicing Display),可使用本技术在三维虚拟空间内显示三维CT/MRI等信息,进而改善使用传统二维显示器观察三维数据所造成的违和感,提升医生、患者和显示系统之间的人机交互能力。此外,系统可以将任意物理表面当作可交互的显示设备,并通过投影动态信息改变物体的视觉表现力。

  此技术曾获得美国计算机图像学会特别奖、日本数字信息协会科技创新奖和赞助商奖,并受中国科技日报、日刊工业资讯等多家媒体报道。此技术由省科学院半导体所学科带头人王立辉博士牵头,与日本东京大学石川正俊课题组和日本东京工业大学渡辺研究室共同研发。

  视频链接:《基于可变焦透镜的动态投影系统https://dip-labs.com/research/dpm/

 

  图片1.基于可变焦透镜的动态投影系统样机Ver.2. 

  

   

  图片2.在不同深度距离投影清晰的图像 


             

  图片3.三维切片显示器的效果图,根据距离的更新显示内容


  省科学院半导体所 智能光电团队/供稿

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