UPNA 研究人员研发了一种 3D 空中显示器，可利用弹性扩散屏和高速投影实现与虚拟物体的自然手部交互。

来自纳瓦拉公立大学（UPNA）的伊洛迪·布兹比布博士与伊奥苏内·萨拉萨特、乌奈·费尔南德斯、曼努埃尔·洛佩斯-阿莫、伊凡·费尔南德斯、伊尼戈·埃斯库迪亚以及阿西耶·马尔佐共同实现了三维显示技术领域的突破。该团队成功展示了可通过手势操控的空中三维图像。阿西耶·马尔佐和伊尼戈·埃斯库迪亚均为智慧城市研究所成员。

该研究的主要作者布兹比（Bouzbib）解释说：“我们在电影中看到并称之为全息图的东西，通常是体积显示。‘这些图像悬浮在空中，无需佩戴虚拟现实眼镜即可从各个角度观看。它们被称为真正的三维图像。’她补充道：‘它们特别有趣，因为它们允许实现‘走近互动’的范式，这意味着用户只需走近设备即可开始使用。’”

研究团队指出，“体积显示技术的商业原型已经存在，例如沃克森光子公司（Voxon Photonics）或布莱特沃克斯公司（Brightvox Inc.）研发的原型，但都不支持直接与全息图互动。”首席研究员阿斯尔·马尔佐解释说，直接互动指的是“能够把手伸进去抓取和拖动虚拟物体。”他继续说道：“我们已经习惯了与手机直接互动，用手指直接在屏幕上点击按钮或拖动文档——这对人类而言是自然且直观的。这个项目使我们能够与3D图像进行这种自然互动，从而充分利用我们天生的3D视觉和操作能力。”

这些全息图的工作原理及实际应用

体积显示器有一个快速振动的扩散片，图像会以高速（每秒2880幅图像）同步投影。由于视觉暂留效应，投影在扩散片不同高度的图像会被感知为一个完整的立体图像。

研究团队指出：“问题在于，扩散器通常是刚性的，如果它在振荡时与我们的手接触，可能会破裂或造成伤害。”为了解决这一问题，该团队在测试了不同材料的光学和机械性能后，用弹性扩散器取代了刚性扩散器。布兹比补充道，挑战在于“弹性材料会发生形变，需要进行图像校正”。

这一创新为与3D图像的交互方式开辟了新的途径，使用户能够自然地抓取和操作虚拟物体。他们举例说：“例如，用食指和拇指抓住一个立方体，然后移动和旋转它，或者用食指和无名指在平面上模拟行走的腿。”

“屏幕和移动设备等显示器在我们的工作、学习或娱乐生活中无处不在。可直接操作的三维图形在教育领域有应用空间，例如，对发动机部件进行可视化和组装。此外，多名用户可以在无需虚拟现实耳机的情况下进行协作互动。这些显示器在博物馆等场所可能特别有用，例如，游客可以简单地走近并与展示内容进行互动，”研究团队解释说。

参考文献：埃洛迪·布兹比布、伊奥苏内·萨拉萨特、乌奈·费尔南德斯、伊凡·费尔南德斯、曼努埃尔·洛佩斯-阿莫、伊尼戈·埃斯库迪亚和阿西耶·马尔佐于2025年在HAL上发表的“FlexiVol：配备弹性扩散器的体显示技术，可实现穿透式交互”一文。 DOI：10.1145/3706598.3714315

资助方：H2020卓越科学计划，欧洲地平线计划之欧洲研究理事会

该研究论文可在HAL上查阅；总结演讲的视频发布在YouTube上。研究团队将于4月26日至5月1日在横滨（日本）举办的2025年人机交互大会（CHI Conference on Human Factors in Computing Systems）上介绍该研究。预计将有4000多名研究人员参加此次活动。微软、Meta、苹果和Adobe等公司也将参会并介绍交互技术和设备的最新进展。

本研究属于由欧洲研究委员会（ERC）资助、由UPNA牵头的InteVol项目的一部分，ERC为欧盟内部最负盛名的研究项目提供资助。