基于双目立体视觉系统的测量研究

为了实现摄像机与目标物体之间距离的信息,由双目测量原理,采取结合OpenCV与Matlab的方式,设计出一套关于双目测距的立体视觉系统;系统首先对双目摄像机的内外参数进行标定,从黑白格组成的标定板中获得角点信息,使用亚像素角点检测法对角点坐标信息进行更精确检测,在黑白格组成的标定板分别距离双目摄像机300、400、500、600、700mm处获取不同位置的标定图像,经过张正友标定法最终可以得到双目摄像机所需内外参数;其次通过BM(Block Matching)立体匹配算法在VS2017坏境与opencv3.4.7库配合下完成了摄像机的立体校正、立体匹配进而得到视差图;最后在实验中使用了双目摄像头,并编写了代码通过鼠标点击所得到的视差图获取对应的世界坐标来实现物距的测量;实验结果表明:被测物距离摄像头光心500~700mm这一范围时,实测距离和实际距离相对误差百分比在0.171% ~0.192%之间,且实测距离在2 950mm内实验误差小于5%满足实验精度要求。     

最佳观看距离可调的光栅3D显示

提出了一种基于后置式视差光栅的3D显示器,用于实现最佳观看距离位置的调节。这种显示器包含了一个后置式视差光栅和一个2D显示面板。后置视差光栅用于在不同方向上显示2D显示面板上的合成图像,并实现3D显示。后置式视差光栅的透光条由多个像素构成,通过调节发光像素的个数可以改变透光条的宽度与节距,从而改变显示器的最佳观看距离。详细叙述了这种显示器的设计原理和相关参数的计算;并完成了显示原型的制作。实验表明,透光条的宽度和节距可以调节显示器的最佳观看距离。     

自由立体显示的自适应图像合成算法

现有的自由立体显示图像合成算法存在合成倾斜角度调整不灵活、合成速度慢、效果差等问题.为此,文中在自由立体显示的双目视差原理基础上,提出了在图像合成过程中对图像排布的倾斜角度进行调整的自适应立体图像合成算法.为减少子像素的判决次数,加快立体图像的合成速度,文中首先提出了一种新的判决准则——首列子像素视点判决准则,然后在图像合成过程中根据已经完成排布的部分图像的倾斜角度对将要排布图像的倾斜角度进行自动调整.仿真结果表明:文中算法能够适用于光栅倾斜角度为任意值的自由立体显示设备,并且能够得到排布更为合理的合成图像.     

双目立体视觉非接触式测量研究

为了实现距离和物体尺寸的非接触式测量,通过摄像机标定、图像的采集和预处理、立体校正、立体匹配、三维重建等关键技术,实现了物体点三维坐标的求解.采用图割法和块匹配2种算法分别进行立体匹配,建立了原图像与视差图之间的对应关系,实现了物体与相机距离测量,在此基础上实现了物体外观尺寸的测量.并对2种匹配算法的精度和速度进行了对比,实验结果表明:图割法测量结果更加精确,块匹配算法测量速度更快.     

针对动态场景的快速视差图像预测方法

要在机器人导航、视频监控和人机交互等领域,从立体图像序列中计算动态场景的三维结构时,大多数空-时立体方法和场景流方法,没有充分利用前一帧视差图像的信息计算下一帧视差图像,导致在计算每一帧视差图像时,对应点的搜索空间降低了视差计算的速度。针对这一问题,提出了一种有效的视差图像预测方法,利用稳定的基于角不变量特征的三维配准算法,估计立体装置在相邻两帧之间的自主运动参数;并建立了相邻两帧视差图像之间的变换关系。所提法能够快速计算具有时间一致性的视差图像序列,仿真和真实实验证明了其有效性。     

自由立体图像的计算机生成原理及实现

自由立体图像的计算机生成技术，是一比较先进的立体图像显示方法，它采用一种价廉而使用方便的柱镜板作为辅助的硬件设备，用计算机生成具有正确视差的图像，通过柱镜板的折射，可在ＣＲＴ或ＬＣＤ上直接提供具有纵深感的立体图像。     

3DMAX自由立体显示功能的实现

文章阐述了基于列插合成模式的3DMAX自由立体显示插件设计中的几个核心问题;诠释了立体摄像机创建过程及其内部参数与立体图片对水平位差和立体深度之间的关系;实现了以立体显示模型最小深度畸变和舒适视觉为原则配置立体摄像机内部参数;解决了缩移视口创建中的视矩阵构造问题;展示了插件所实现的立体功能.此研究不仅丰富了3DMAX显示功能,还为拓展自由立体显示器的普及应用提供了有效途径.     

基于倾斜狭缝光栅的自由立体显示串扰比

自由立体显示采用倾斜放置的狭缝光栅来减轻莫尔条纹的影响,却因此造成各视点图像之间的串扰．首先基于子像素判决提出一种定量计算串扰比的方法,建模得到光栅倾斜角度与相邻视点图像之间串扰比的关系．然后提出立体图像有效分辨率的概念,将串扰比引入其中,能够客观地衡量经过立体显示后得到的立体图像分辨率．此外,假设装配误差为随机变量,经由模型仿真得到串扰比误差与装配误差之间的关系．研究表明：基于倾斜缝光栅的自由立体显示设备中,各个最优观看位置的串扰比随着光栅倾斜角度的增大而增大,但是当光栅倾斜角取某些特殊值时,串扰比为局部最小值．     

光轴外扩式布置的双目相机图像立体校正

摘要： 针对宽视野光轴外扩式布置双目图像采集和显示系统的图像立体校正问题,利用三维重建误差,提出了一种基于双目图像视差特性的立体校正方法.在分析光轴外扩式布置双目相机图像视差特性的基础上,针对相机光心与显示投影中心间的位置误差和相机光轴与显示视轴间的角度误差,建立图像仿射变换、水平视差畸变和垂直视差的校正函数,利用一组空间采样点的三维重投影误差作为目标函数通过优化方法求解校正参数.仿真实验表明：在视轴外扩夹角为30°时,本方法可以有效地消除光心位置误差和光轴角度误差对图像视差造成的影响.真实图像校正实验表明：校正后的图像水平畸变小,在显示宽视野双目图像时,能保持正确的三维立体感.
关键词：中图分类号：文献标志码： A     

超大屏幕自由立体显示系统关键技术的研究

为了获得低成本超大屏幕自由立体显示器,采用了DLP投影的技术方案.分析了柱透镜光传输特性.通过模拟透镜光路,获得了立体视区图.结合立体视区的交叉干扰现象,推导出适合大屏幕立体显示的光栅参数.针对显示器的最佳观看距离,分析了虚拟摄像机架设间距和前后景极限位置的关系.实现了约150 in超大屏幕立体显示墙,同时提高了显示系统的立体感和临场感.     

狭缝光栅式自动立体显示器的优化设计

根据光栅式自动立体显示原理建立光学系统模型,运用ASAP光学设计软件对该系统进行仿真. 通过对光线透过狭缝后形成的视区分布条纹图的分析,提出了一种增大视区和控制串扰的方法,实现了对狭缝光栅式自动立体显示器的优化设计.     

基于双目视差的液晶三维立体显示系统设计与实现

三维立体显示技术可以立体地再现物体,观察者如同置身于真实场景之中。本文研究了基于双目视差的三维立体显示的原理,搭建了基于线性偏振光的立体显示器,采用三维建模工具3ds MAX完成了三维立体显示数据的创建与显示。     

LED显示屏的裸眼立体影像研究

在分析柱透镜阵列再现立体影像原理的基础上,对LED显示屏的裸眼立体影像进行了探索和研究,并分析了其影响视觉效果的重要因素,提出了立体观察区域及最佳观看距离的计算方法.为裸眼立体大屏幕LED显示屏的发展进行了系统性的基础研究.     

多视成像实时校正与立体显示

手工摆放的平行摄像机阵列所拍摄的多视点立体图像往往会产生垂直视差. 为了消除多视点图像的垂直视差, 必须进行多视点图像的校正. 提出一种简单有效的多视图校正算法, 并基于该算法构建了自由立体显示系统. 应用多线程进行摄像机软同步以及后续的实时优化. 当摄像机图像的上传分辨率为1 280×960、上传速率为25 帧/s、目标3D 显示器的分辨率为1 920×1 080 时, 采用双线性插值, 可达到20 帧/s 左右的显示速率; 若采用复杂度更低的插值方法, 则可达到20 帧/s以上的显示速率. 该算法实现了8路摄像机实时校正和立体显示的3D电视系统.     

基于监视器的双目立体视觉的立体效果

首先提出了一个基于监视器的双目立体视觉模型，然后重点分析了由视差引起的立体效果，以及直线段立体成像的立体效果．最后通过实验证实了论文的结论，并给出了一个虚拟植物可视化立体展现的实例．对于直线段立体成像的情形，定量分析和实验表明，当观察者保持双眼平行地远离或靠近屏幕时，看到的各点深度都相同的图像虽然会产生移动，但是不会感到有明显的形变．这为立体图像尺寸的测定提供了可行的方法．     

柱透镜光栅立体显示的串扰度

为实现对柱透镜光栅立体显示串扰的定量分析,提出了一种串扰度的计算方法.首先,创建了用于描述显示屏上子像素视差图像的视点矩阵.然后,基于几何光学并结合视点矩阵,创建了用于描述观看位置上观看到的各幅视差图像信息量的视区矩阵.最后,由视区矩阵推导出串扰度的计算公式.实验测量结果与计算结果相近.验证了该计算方法的有效性.该方法可用于分析光栅倾斜角度、视点数及观看位置等因素对串扰的影响,且在定义串扰度阈值的基础上可确定最佳立体观看区域.     

基于STC单片机的8×8×8 LED光立方系统设计

为解决二维LED显示屏显示单调和立体性差的问题，以STC系列单片机为核心，采用锁存器74HC573和ULN2803芯片实现大功率LED的驱动，提出了软硬件系统设计方案，并完成了8×8×8的LED光立方系统设计.该系统能动态和静态地立体显示文字、图案和动画，适用于传媒信息和装饰显示，为进一步开发三维显示器提供了一定的理论与实践基础.     

虚拟现实的技术瓶颈

 在技术变革和资本力量的双重推动下,虚拟现实（virtual reality）技术在近几年发展迅速,初步达到了可商业化的程度。虚拟现实和3D 电影院都是通过双目视差实现三维成像,但虚拟现实提供了3D 电影院所不具备的移动视差并提供了强烈的沉浸感。现阶段虚拟现实技术仍面临着一系列技术难题,其中眩晕和人眼疲劳尤其明显,是虚拟现实的技术禁地。本文从介绍三维视觉感知开始,分析了虚拟现实造成眩晕和人眼疲劳的根本原因。给出了解决这一技术瓶颈的答案--动态光场,并从光场采集和显示两方面分析了多种光场技术的优缺点。列举了增强现实（augmented reality）技术的3 种实现形式,并从人与人交互和通信的角度对比了虚拟现实与增强现实在未来的发展趋势。