現(xiàn)實的世界是一個擁有寬度、高度和深度的三維立體世界。在平面二維顯示技術(shù)已經(jīng)成熟的今天，三維立體顯示技術(shù)首當其沖的成為了當今顯示技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。

　　本作品搭建了基于stm32f4的三維旋轉(zhuǎn)顯示平臺，它的顯示原理屬于三維顯示中的體三維顯示一類。它是通過適當方式來激勵位于透明顯示體內(nèi)的物質(zhì)，利用可見輻射光的產(chǎn)生三維體像素。當體積內(nèi)許多方位的物質(zhì)都被激勵后，便能形成由許多分散的體像素在三維空間內(nèi)構(gòu)成三維圖像。

　　體三維顯示又稱為真三維顯示，因為他所呈現(xiàn)的圖像在真實的三維空間中，展示一個最接近真實物體的立體畫面，可同時允許多人，多角度裸眼觀看場景，無序任何輔助眼鏡。

　　本作品的特點在于，利用stm32f4的浮點運算能力，實現(xiàn)了低成本的體三維顯示數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，并利用類似分布式處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，滿足了體三維顯示所需要的巨大數(shù)據(jù)吞吐量，等效吞吐量可達約300Mb/s

　　1.系統(tǒng)方案

　　眾所周知人眼在接收被觀察物體的信息時，攜帶物體信息的光信號通過人眼細胞及神經(jīng)傳入大腦神經(jīng)，光的作用時間只是一個很短暫的時間段，當光的作用時間結(jié)束后，視覺影像并不會立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”( duration of vision)物體在快速運動時, 當人眼所看到的影像消失后，人眼仍能繼續(xù)保留其影像0.1---0.4秒左右的圖像。在空間立體物體離散化的基礎(chǔ)上，再利用人眼視覺暫留效應(yīng)，基于LED陣列的“三維體掃描”立體顯示系統(tǒng)便實現(xiàn)了立體顯示效果。如圖1所示，以顯示一個空心的邊長為單位1的正方體為例。LED顯示陣列組成的二維顯示屏即為正方體每個離散平面的顯示載體，LED顯示屏上的被點亮的LED即為正方體的平面離散像素。我們將該LED顯示平面置于軸對稱的角度機械掃描架構(gòu)內(nèi)，在嚴格機電同步的立體柱空間內(nèi)進行各離散像素的尋址、賦值和激勵，由于機械掃描速度足夠快，便在人眼視覺上形成一個完整的正方體圖像。圖1(a)所示為立方體0度平面二維切片圖，圖1(b)所示為立方體45度平面二維切片圖，圖1(c)所示為立方體135度平面二維切片圖，圖1(d)所示為立方體180度平面二維切片圖，圖1(e)所示為觀看者觀察到的完整立方體顯示效果。

　　圖1

　　系統(tǒng)方案如圖2所示，整個系統(tǒng)由四個模塊組成，其中數(shù)據(jù)獲取單元主要由在PC上的上位機完成，利用3D-Max，OpenCV，OpenGL，將三維建模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維矢量表述文件，傳給由STM32F4 Discovery開發(fā)板構(gòu)成的控制單元，利用其上的角度傳感器，結(jié)合wifi模塊或以太網(wǎng)模塊通過電力線模式傳給LED旋轉(zhuǎn)屏單元，其中的STM32F4負責將ASE文件解析成LED顯示陣列所需的點云數(shù)據(jù)流，通過串行總線傳輸給由FPGA驅(qū)動的LED顯示陣列，通過LED刷新速率與機械單元旋轉(zhuǎn)速率相匹配，從而實現(xiàn)體三維顯示的效果。

　　圖2

　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)的機械部分如圖3所示，顯示面板的硬件結(jié)構(gòu)如圖4，圖5所示。本系統(tǒng)的底部是直流電機和碳刷，直流電機主要負責帶動上層的顯示屏幕高速旋轉(zhuǎn)，而碳刷則負責傳遞能量和通信信號。在顯示屏幕的正面是由96*128構(gòu)成的三色LED點陣，F(xiàn)PGA的PWM信號通過驅(qū)動芯片控制三色LED從而實現(xiàn)真彩顯示。在屏幕背面由多塊STM32F4，SD卡，F(xiàn)IFO構(gòu)成，主要負責解析由控制單元傳過來的ASE文件，并實時生成體三維顯示數(shù)據(jù)，并傳給LED燈板的驅(qū)動FPGA，并通過其實現(xiàn)最終的圖像顯示。

　　圖3

　　圖4

　　圖5