有极高的科学、社会和商业价值。现有的二维显示技术
响。
已经形成了数以千亿美元计的巨大产业．真三维显示 技术和产业化必将引领形成数以千亿美元计的新的真
１国外发展现状与趋势
ｉ维显示产业链，产生巨大的经济效益。
真三维显示技术是当今国际信息电子产业的最前
所谓“真三维显示”…，是指被显示图像的每一个三 沿研究方向之一。自从２０世纪４０年代以来，人们就提
ＧＥＮＧ Ｚｈｅｎｇ
加￡拓Ｍ￡ｅ妒ＡⅡ￡ｏ，ｎｎ￡ｉｏ凡，Ｃ矗ｉｎｅｓｅ ４ ｃ（舭，，可矿ｊ％ｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ盯西蟛Ｊ０∞８谚Ｃ＾ｉｎｏ
ＡｂｓｔｒａｃＩ：Ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂｒａｎｃｈ ｏｆ ｉｎｆｂｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｌａｙｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
我们生活在三维物理世界中，所有物体都具有三
维（长、宽、高）物理尺寸。然而，迄今为止所有商业化信 息显示器都只能显示二维图像和文字，人们无法从被 显示的图像上获得物体的三维信息或感受到物体的物 理深度。这种目前仍在使用的二维显示技术剥夺了物 体的第三维特征，具有极大的局限性。
有鉴于此，近年来提出并开展了一系列真三维高 清晰度显示的关键技术和产业化方法的研究。这种真 三维显示技术从根本上更新了二维信息显示的概念， 对信息显示技术的发展具有颠覆性影响。这项技术使 被显示物体的三维图像栩栩如生，向观看者提供了完
的研究，于１９９０年左右提出一个基于ＤＭＤ的真三维 投影技术。美国ＧＥＮＥＸ等多家公司，致力于将具有真 实物理深度和全视景观察的真三维旋转面技术应用于 航空宇航和地球科学研究等领域。２００５年４月，美国 ；拉什大学医学中心（Ｒｕｓｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｖ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ）首 次试行将美国Ａｃｔｕａｌｉｔｖ Ｓｖｓｔｅｍ公司推出的最新Ｐｅ卜 ｓｐｅｃｔａ Ｓｐａｔｉａｌ ３Ｄ显示器用于辅助癌症患者的放射治疗 诊断。同一时期，在德国布伦瑞克工业大学（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｆｂＩｍａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｃｏｎｆｉｎｅ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ （３Ｄ）ｗｏｒｌｄ ｉｎｔｏ ａ ｆｌａｔ ｈｖｏ—
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｃｒｅｅｎ．Ｌａｃｋ ｏｆ ｄｅｐｔｈ ｃｕｅｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｌｉｍｉｔｓ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｅｉｎｇｓ ｉｎ ｐｅｒｃｅｉＶｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ
真三维显示技术上的一项关键突破在于提供了可 ｝保持着与信息光电子技术同步发展的良好态势。世界
以显示高清晰度三维图像的方法，使三维图像体元个 各国正在加快真三维显示技术研究及产业化的步伐，
数达到数亿个以上，从而可使此息显示方式和新的真三维显示产品，
研究论文（ＡｒｔｉｃＩｅｓ）
Ｓｗａｉｎｓｏｎ（１９７７）和Ｄｏｗｎｉｎｇ（１９９７）描述了基于固体 介质能量跃迁的真三维显示技术的实现方法㈦。这种方 法用２只红外激光器扫描固体介质内的三维空间．使其 焦点处的能量达到跃迁能级，光子发出可见萤光．随之 释放能量进入低能级。
ｅＶｌ● ｅＷ
宦墨重互盈墨巴
力图抢占耘时期科技制高点。目前，真三维显示技术的 研究在世界范围内形成了全方位的竞争格局。
科学界预测在２０１０年至２０１５年。光电子产业可 能会取代传统电子产业成为２ｌ世纪最大的产业。而光 电子产业的迅猛发展也必将推动真三维显示技术的产 业化进程。届时，真三维显示器将以其无法比拟的优点 取代现有的传统平面显示器．成为未来显示世界的主 导。
ｏｆ ｒｅａｌ—ｗｏｒｌｄ ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ｈｅｒｅｉｎ ａ ｎｏｖｅｌ ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ３Ｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｏｎｃｅｐｔ ｔｈａｔ ｏｆｋｒｓ ｈｉｇｈ ｒｅｓ０１ｕｔｉｏｎ ３Ｄ ｄｉｓｐｌａｙ．Ｔｈｅ Ｖｉｅｗｅｒｓ
ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｉｍａｇｅｓ ｃａｎ ｓｅｅ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｂｊｅｃｔ ｗｉｔｈｏｕｔ ｕｓｉｎｇ ａｎｙ ｓｐｅｃｉａｌ ｅｙｅｗａＩ．ｅｓ． １（ｅｙ Ｗｏ—ｓ：ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｉｓｐｌａｙ：ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
收稿日期：２００７—０８—１０ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２００６ＡＡ０ｌＺ３２７，２００７ＡＡ叭Ｚ３３８），国家自然科学基金项目（６０６２１００１） 作者简介：耿征，中国科学院自动化研究所，研究员，主要从事三维图像获取、处理、传输、可视化，真三维立体显示，智能视频监控，医
万方数据
为达到此目的，此技术用两束可独立控制的能量射线射 人特定固体介质内，任何一根射线的能量不足以激发沿 射线上的固体介质材料发生跃迁。但是在两束射线交 叉之处聚集着高于跃迁能级的能量，从而使射线交叉点 的材料发生能级跃迁（ｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ），导致该点发光， 控制射线扫描方式便可控制两束射线交叉点在三维空 间中的扫描方式．从而形成由三维体元点集组成的真三 维图像。
国内一些大学也开展了这方面的技术研究．搭建 了一些系统平台。如：南京航空航天大学针对海洋馆研 究了真三维立体显示技术。希望让原本庞大的海洋馆 走进千家万户，坐在家中打开电视机，借助一种“多视 图立体液晶显示器”能够与海洋生物共处一室；上海交 通大学曾经对钻井工程领域真三维显示技术进行研 究，真三维显示是国内钻井工程领域计算机辅助设计 软件中亟须解决的重要问题，该单位基于构件的软件 开发方法，利用ＵＭＬ建模技术。设计了一种钻井工程设 计一体化的真三维显示系统：西北工业大学主持过“真 三维显示技术在战场可视化系统中的应用”项目。提出 真三维显示作为一种新型的基于体素的三维显示技 术．显示效果既具有心理景深又具有物理景深，这是战 场可视化技术的突破性解决方法，描述了真三维显示 技术在战场可视化系统模型中的应用。
世纪９０年代投入了大量的资金资助研究。德州仪器公
ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎＯｌＯｇｙ
司（ＴＩ）在美国空军的支持下，经过多年对激光扫描系统
真三维显示技术可以产生具有真实物理深度的图 像，将会给科学分析、科学可视化、虚拟环境中的多通 道交互信息融合与显示技术带来革命性的进步。特别 是真三维显示可以使观察者不需要任何辅助设备，从 ３６０。方向任意观察被观察场景，也就是所谓的全视景观 察的特性（见图２），这是一个信息显示技术上质的飞 跃。
研究论文（ＡｒｆＩｃｌｅｓ）
ｅＶｌ● ｅＷ
真三维高清晰度显示技术 信息显示领域的重要发展方向
耿征 中国科学院自动化研究所．北京１０００８０
【摘要】作为信息技术的重要分支，显示技术的进步对高科技的可持续发展具有战略意义。传统显示技术和器件局限于二维平面，剥夺
了三维物理世界的深度信息，使人们对真实世界的感知产生很大的局限性。在综述当前国际国内真三维显示技术的现状和发展趋势的
维物体一样。
最为显著。美国斯坦福大学（Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｖ）的
３ＤＴＬ实验室（３Ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）提出的基于红
外激光二极管的三维实体显示装置【２Ｊ，获得美国《探索》
（Ｄ厶ｃｏ口ｅｒ）及《工业周刊》（ｍｄ嬲￡ｗ肜ｅｅ¨杂志颁发的
“１９９６年度卓越技术奖”。同年，美国海军海洋系统中心
２０世纪９０年代初，由于激光、电子、计算机等技术
图１）。观看者可以通过变换观察位置从不同角度看到 的迅速发展．许多国家开始活跃在真三维显示技术的
被显示图像的不同侧面，多个观看者可以同时从不同
相关研究工作中，如美国、德国、日本、韩国和中国，并
角度观察同一被显示的三维物体，如同观察真实的三 获得了相当大的进展，其中以美国和德国取得的成果
综上所述，真三维显示技术在我国也一直是作为显 示技术的最前沿课题受到广泛重视。但当前现有的真 三维显示技术仍无法满足市场对高清晰度真三维显示 的要求。
３真三维显示的典型机理 根据目前国际上实现真三维显示的机理不同，可
以将真三维显示的实现方法分为如下６类。 ３．１基于固体介质能量跃迁的真三维显示
从根本上讲。真三维显示技术是将大量的可以控 制其亮度和色彩的体元分布在真正的三维空问中，从 而组成具有真正空间关系的三维图像。固体介质能量 跃迁显示真三维图像的原理是将特定固体介质充满三 维空间中的一块区域，然后有选择地激发体元组合，使 其按要求发光，组成真三维体元阵列．形成三维图像。
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ）的飞行器导航和控制研究所开
：发出旋转面球状显示的原型化系统ＦＥＬｌＸ、ＦＥＵＸ ＩＩ四，
现已在飞行仿真中开始使用ＦＥＬＩＸ显示器进行ＣＡＤ／
ＣＡＭ设计。目前，关于ＦＥＬＩＸ研究小组的最新报道是
他们新研发的鼠标式３Ｄ输入设备。
在经济全球化日益加强的背景下，信息电子产业
（ＮＯＳＣ）在美国国防部高级研究局（ＤＡＲＰＡ）和海军的
资金资助下推出了第二代基于氪氩离子激光器的体三
维显示装置，预计将应用在浅水域潜艇导航、多鱼雷位
置监控和空中交通管制等多个方面。而美国空军和美
图１ 真三维显示技术示意图
国航空航天局（ＮＡＳＡ）也非常重视真三维技术，在２０
Ｆｉｇ．１ ＣＯｎｃｅｐｔｕａＩ¨ＩｕｓｔｒａｔｉＯｎ ｏｆ ｔｈｅ ＶＯＩｕｍｅｔ—ｃ ３Ｄ
维像素点（又称为“三维体元”或“体元”（ｖｏｘｅｌ））位于ｉ
出关于真三维显示技术的各种解决方案，并不断尝试
维物理空间中的真实位置，每个体元的亮度和色彩可 制作某种真三维显示装置，但是由于种种技术上的限
控，体元之间的相对空间位置关系被真实地体现在三维
制而未能实现。
显示系统中，从而组成真正意义上的三维空间图像（见
ＣＬＣ Ｎｕｍｂｅｒ：Ｇ２０２
ＤＯｃｕｍｅｎｔ ＣＯｄｅ：Ａ