LED屏幕信息显示装置研究

　摘要

　随着二维显示技术的发展和相关产业的日益完善，人们越来越关注真实空间三维显示技术的实现。在过去的十年中，国际上开发了一系列基于各种原理的车身显示系统。然而，由于实现难度大，大多数系统只能在低分辨率的小空间中显示单色图像，只能显示简单的静态图像。鉴于此，我集团在现有研究的基础上，建立了一套高清晰度的体积显示系统。我们希望在显示空间大小、分辨率、实时动态显示等方面取得重大突破，为真正的三维显示技术的发展迈出新的一步提供前瞻性的实践经验和理论依据。

　关键词:体显示,显示屏,装置

　Abstract

　With the development of two-dimensional display and related industries becoming more and more perfect, more and more attention is focused on the realization of real space three-dimensional display technology. In the past decade, a series of body display systems based on various principles have been developed internationally. However, due to the great difficulties in implementation, most of these systems can only display monochrome images in small space with low resolution and can only display simple static images. In view of this, our group has established a high-definition volume display system on the basis of existing research. We hope to have a great breakthrough in display space size, resolution, real-time dynamic display, and provide a forward-looking practical experience and theoretical basis for a new step in the development of true three-dimensional display technology. Key words: volume display, display screen, device

　目录

　1 绪论.............................................................. 4 1.1 研究的内容................................................... 4 1.2 研究的目的................................................... 4 1.3 研究的方法................................................... 4 2 LED 体显示系统 .................................................... 5 2.1LED 的概述.................................................... 5 2.2LED 体显示原理................................................ 5 2.3LED 体显示的发展过程.......................................... 5 3 体显示的种类与应用................................................ 7 3.1 基于发光介质的体显示......................................... 7 3.2 基于运动屏幕的体显示......................................... 7 3.3 体显示的应用................................................. 7 4 LED 显示系统的概述 ................................................ 8 4.1LED 显示系统的主要指标........................................ 8 4.2 LED 显示系统存在的主要问题及解决方法......................... 8 4.2.1LED 显示系统存在的主要问题 .............................. 8 4.2.2LED 主要存在问题的解决方法 .............................. 8 5 LED 显示系统未来发展的方向 ........................................ 9 6 总结............................................................. 10 致谢............................................................... 11 参考文献........................................................... 12

　1 绪论

　1.1 研究的内容 （1）介绍 LED 屏幕信息显示装置具体分类； （2）分析各个 LED 屏幕信息显示装置的图纸、特性； （3）介绍介绍各个检具的具体应用及其优缺点； （4）讲解检具的设计； （5）未来发展的方向。

　1.2 研究的目的 （1）充分了解 LED 屏幕信息装置的各项技术指标对其优缺点有充分的认识； （2）对其未来发展方向，应用方向的设想。

　1.3 研究的方法 （1）文献查询法；通过文献的查询与检索搜集有关知识的资料 ； （2）实物考察法：通过对文章所研究的 LED 屏幕信息显示装置，了解其生产过程和检测的手法，同时通过对检具的分析说明其操作步骤。

　2 LED 体显示系统

　2.1LED 的概述 LED 应用系统由一系列 LED 应用产品组成，旨在提高人类生活水平，提高人类生活质量，促进各类 LED 产品的日常应用。

　LED 应用系统：LED 应用产品是由 LED 原辅材料加工而成的特殊产品，与社会和人类日常生活密切相关。它们不同于纯工业产品。

　LED 应用系统包括智能家居照明系统（LED 照明）、建筑智能控制系统（智能建筑 LED 照明）、建筑照明系统（LED 照明装饰灯）、各种公共显示应用系统（视频 LED 广告屏、LED 文本条屏、LED 全彩屏）、体育馆应用。在离子系统（LED计时记分板和 LED 照明），舞台表演部。综合（性能 LED 屏、舞台 LED 灯）、交通诱导系统（LED 导视屏）等。

　2.2LED 体显示原理 人类的视力是恒定的。怎么说呢，就是在人们用眼睛接收事物的过程中，视网膜上的事物外观的美丑、尺寸的大小、颜色的亮丽以及所处的地方的变动都不会对大脑的皮层和大脑接受的真实情况的正确程度受到丝毫的影响。

　视觉持久性导致人类眼睛的视觉暂时停留，也就是说，人类眼睛对亮度变化的跟踪会由年被于意识处理的延迟而滞后。研究表明，人类的视觉保持时间大约是 50-100ms。当光刺激频率较低时，人眼感觉闪光，刺激性强；当强光刺激频率中等时，人眼感觉闪烁，刺激性减弱。当刺激频率降低到一定时间后，人眼感觉到连续的光。根据如上所述，如荧光灯的频率闪烁，视觉感知是一个稳定的连续光圈。

　LED 显示系统利用人眼的临时视觉暂时停留的特性。。

　2.3LED 体显示的发展过程 1、1979 年，麻省理工学院的研究生 E.P.Berlin 在他的专利中公布了体显示设想。

　2、据一家商业网站介绍，1990 年，一个促进各种三维技术研究、开发和商

　业化的国际组织获得了专利，1993 年建立了 64 个 8*8 的 LED，证明了该技术的实用性。

　3、直到 2002 年，在这个原理的启发下，我们的研究小组开始建立一个基于旋转二维阵列的体积显示系统。当时，相关技术的发展水平使该系统的实现成为可能。

　4、通过不断的探索和研究，克服了理论和工程实践中的许多困难，2004 年成功建立了单色显示原理实验系统。

　3 体显示的种类与应用

　体积显示可分为基于发光介质的三维显示、基于旋转屏幕或移动屏幕的三维显示并具有高速显示的三维显示。第一个就是利用特殊的玻璃、气体、液体和空间排列的光纤的固定结构，结合激发光的扫描和寻址，可以产生真实的三维显示。第二个就是是通过快速旋转或移动各种形状的屏幕、高速投影显示或其他高速显示来实现空间体素的寻址，形成真实的三维显示。

　3.1 基于发光介质的体显示 在 1912 的时候，就有人提出了两种不同波长的光源来刺激透明体中的光活性介质，在两束光的交叉处，两个频率的两步上转换将产生荧光。此后，在汞蒸气中观察到这种效应，并在成像领域进行了尝试。将该原理应用于基于发光介质的大体积显示器。三种高功率红外激光器分别用于激发含氟玻璃、诱饵和掺杂有误差的铁元素，产生红、绿、蓝三色球体。最后，利用小体积的糖果棒实现彩色三维显示。

　 3.2 基于运动屏幕的体显示 在基于运动屏幕的体显示中，做得比较好的有：

　一个是基于螺旋加激光扫描的体显示，它是在 1996 年被一个德国 D.Ba hr利用三色素激光器扫描一个快速旋转的螺旋屏给发现了；还有一个是基于旋转平面屏加投影显示的体显示，它是在 2002 年被美国某一家公司利用高速 DLP 投影仪给研究出来了。

　3.3 体显示的应用 人体显示技术完全独立于 2D 显示平面，并提供无与伦比的性能。这是三维显示技术发展的新方向。人们带来极大的便利。体显示的以下几个方面可应用于图像处理和显示的许多领域，并可大大促进某些学科或研究的发展。可以应用在下面的几个领域：

　1、在医学领域上，在生物医学研究的过程中，很难清晰地看到某些小组织

　和个体的三维结构，如 DNA 连接。通过体显示，可以在任意位置放大数据，清晰再现微组织的三维结构，模拟其形状和运动模式，在研究过程中不会发生损伤。

　2、在军事领域，在飞行员虚拟训练系统中，身体显示器被用作非沉浸式显示终端以构建真实的三维环境。重现飞行员的飞行参数，为飞行员提供直观的飞行姿态再现，为地勤人员和设计人员提供直观的飞机动力学。

　通过体积显示技术，准确模拟战场环境变得非常有效。

　在航空领域，利用这个体显示技术，构建了一个真实的物理深度空中交通管制系统，可以直观地显示飞行高度，降低空中交通管制员的劳动强度，大大提高了空中交通管制工作的安全性和可靠性。

　从这里就可以看出，体显示有其别的显示器无法替代的特点，也可以看出，体显示的发展是时代不断进步的结果，它的发展势头是必不可挡的。

　4 LED 显示系统的概述

　4.1LED 显示系统的主要指标 为了实现真正的高清晰度的体显示，使三维显示的图像质量与成熟的二维显示相当，系统的主要技术参数如下。

　1、分辨率，由 320*256*3 的 LED 显示屏绕着中心轴旋转（15 转/s），以此来让体素总数达到 50000000 以上，显示刷新率达到 30Hz 的真三维显示。

　2、显示空间大小，需要 800*640mm 的 3 次方的空间。

　3、体素与数据流，在计算体素总数的时候记得将显示的径向截面/2，但是我们在计算数据量的时候就不必再/2 了。

　 4.2 LED 显示系统存在的主要问题及解决方法 4.2.1LED 显示系统存在的主要问题 1、大量数据的传输和处理的问题，因为系统的数据过大，导致传统的传输方式不能满足需求。

　2、高速的驱动电器，它是限制三维 LED 显示系统发展的最主要的原因之一。

　4.2.2LED 主要存在问题的解决方法 根据以上的第一个问题，既然传统的传输方式已经不适合现在的 LED 显示系统，那么我们就放弃传统的传输方式，从而使用特殊的无线光纤传输方式。它就是在有线稍微光纤传输方式的基础上进行改进与更新的。、 第二个可以利用优化算法，让其实现体素数据上的增加已经传输的数量的加大。

　5 LED 显示系统未来的发展方向

　虽然目前 LED 显示系统还存在一些不足，但是我相信随着时代的不断发展，科学技术的不断进步，LED 显示系统互逐渐完善的且不断更进的。

　1、三维的显示颜色会变得更多，不止现在的 64 色； 2、对一个完整动态的长景，能够把它显示出来并且是十分流畅的； 3、让它的发广角变的有 180 度，消除死角的存在； 4、能有一个完善的能检测三维显示空间的技术； 5、能创造出一个对各种 LED 显示系统质量检测的方法；

　6 总结

　随着二维显示技术的发展，各种成熟的二维图像显示器层出不穷，尤其是各种液晶的制造技术和成熟度。等离子体平板显示技术日趋完善，导致了三维显示等新的显示技术研究。在现实空间中实现高清晰度彩色三维显示技术是目前最受欢迎和最具潜力的研究课题。令人不敢否定的是三维技术将会是未来显示技术发展重要的研究对象，它的发展趋势是势不可挡的。

　到今天为止，不管是国内还是国外都已经研究出了体显示的原型。它们或者基于照明介质的原理，或者基于旋转屏幕或移动屏幕，并且通过高速显示实现三维显示。

　然而，由于其原理或相关技术发展的局限性，它们都存在缺陷。近两年来，基于视差原理的全景视差三维显示技术应运而生。系统结构轻巧，显示图像精美逼真，发展前景十分广阔。然而，由于空间光调制器的存在，在没有垂直视差的情况下很难获得更大的尺寸。基于以上比较分析，由于目前的三维显示系统难以实现大规模化，我们团队开始构建高清晰度的体积显示系统，以在现有的三维显示技术上取得新的突破。它是国内外最好的音量显示系统之一。显示系统可以为系统的建设提供理论依据和实践经验。

　致谢

　大学的三年时间说长不长,说短不短,现在的我是怎样的一个我?再想想以前高中时代的自己都做了些什么，学到了什么，自己能一直坚持的是什么?真的想不到什么,再加上从高中到大学去选择专业方面,每一个都是新的起点,我总是充满着好奇,当初以为可以学到很多东西,在现在看来却如此的稀少。

　但是在大学三年我似乎坚定了一样东西,每每看到老师 N 天之后的工作日程表,看到课堂上特别热爱研究的老师对以前的老问题得出了新解,引起学生不一样的回答,老师露出诧异的表情都令周围的师生着迷,也让我自己也迷恋上了课堂,我知道喜欢未必能做的最好,但可以成为一种信念,我也相信老师热爱研究的风格在我以后的工作中也会影响到我。

　我真的很感谢我的老师三年来对我的影响与培养,尤其是在我写论文的过程中,在我完全没有思路的情况下,老师一直都是认真细心的指导着我,最让我感动的是即使是出差了或者是休息的时候也不忘记指导我的论文写作,给我指出错误的地方,提出了宝贵的建议。特别谢谢老师让我看到了最美最有意思的课堂和最好的老师!

　参考文献

　[1]李玲基于双目立体视觉的计算机三维重建方法研究硕士学位论文武汉,武汉大学,（2005）

　[2]何晖光,田捷,杨葬等,三维医学影像诊断工作站一,中国体视学与图像分析,2001,6（2）：73-74 [3]B.G Blunderer,A.J.Schwa,D.K.Harrell,Cliometric Multidimensional System: their past, present and future, Engineering Science and Education Journal,1993,10:196-200

　[4]E.Lazy,C.Buildups.Proceed pour cenobite debs projections en relief. French Patent 461600, 191444 C.Debauchery.Excitation of mercury spectral lines.Z.Phys.,1920(21):635-638 [5]R.W.Wood.Controlled orbital transfer of electrons in optically excited mercury atoms.Croc.R.Soc.London,1924(106):679-694 [6](美)卡洛琳.布鲁墨著，张功矜译.视觉原理.北京:北京大学出版社,1987:46,75,113,11465 章海军编著.视觉及其应用技术.杭州:浙江大学出版社，2004:56 [7]E.P.Berlin.Three-dimensional display.U.S.Patent 4160973,1979

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