基于狭缝光栅的自由立体显示器视区模型与计算仿真

对多视点狭缝光栅自由立体显示器的视区分布进行了研究,发现不同视点的视区中存在串扰区,即视点视区分布呈现出不连续的特征．通过计算狭缝光栅光路方程,建立了狭缝光栅自由立体显示器的视区分布模型,计算给出了合适的立体观看位置和视区范围,并对多视点串扰问题进行了仿真研究．仿真结果验证了视点视区的不连续性以及串扰区的分布特征,从而验证了所提理论的有效性．所提出的方法可以用来对狭缝光栅自由立体显示器参数进行校正,能有效地降低光栅设计难度,提高光栅设计的准确度．     

LED自由立体显示系统交错阶梯狭缝光栅的设计

光栅结构是狭缝光栅式LED自由立体显示系统的核心部分.为了进一步提高狭缝光栅式LED自由立体显示系统的性能,提出了一种交错阶梯狭缝光栅结构设计方法.Tracepro仿真实验表明交错阶梯狭缝光栅能够有效分离不同视点图像,适用于构建狭缝光栅式LED自由立体显示系统.实验结果进一步证实:在莫尔条纹弱化方面,交错阶梯狭缝光栅优于阶梯狭缝光栅;在视点图像间串扰抑制方面,交错阶梯狭缝光栅优于传统倾斜狭缝光栅.     

透镜式立体液晶显示的模拟仿真

为优化透镜式立体液晶显示器的设计,通过ASAP光学软件对系统进行建模仿真.系统模型包括背光系统、液晶屏和透镜式光栅系统.通过优化直下型背光系统使其提供均匀、高亮度的光照,通过优化透镜式光栅系统使其分离左右眼图像对形成更好的立体视觉效果.最后给出了17寸(431.8 mm)透镜式立体液晶显示系统的技术参数,并进行了建模仿真分析.结果表明:该软件模拟仿真可以实现单用户、单立体视区的立体视觉,并能够验证设计的效果和优化设计.     

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.     

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.     

倾斜交错狭缝光栅的设计

针对立体显示中传统光栅设计方法存在的斜光栅所形成的可视区域比较小和垂直光栅所形成的莫尔条纹比较明显的问题,提出一种可视区域和莫尔条纹均在人眼视觉可接受范围内的倾斜交错光栅设计方法,在斜光栅结构的基础上以一个像素高度的一半为单位对光栅进行分段,将相邻两段狭缝错开一定距离,能减小斜光栅存在的视点间的干扰问题,从而提高可视区域范围.仿真及实测结果表明倾斜交错光栅比斜光栅可视区域增加了20%,而莫尔条纹亮度只减少9%,具有较高的实用价值.     

狭缝宽度对光栅光谱仪分辨率影响的实验研究

分辨率是光栅光谱仪的一个重要参数,但因为光谱仪的高度集成性,围绕光谱仪的实验教学往往侧重于教学生如何使用光谱仪,使学生很难直观地建立起分辨率与狭缝宽度之间的关系。该文从WGD-8A型多功能光栅光谱仪的结构与工作原理出发,以氢氘灯的656. 11 nm和656. 28 nm双线为对象,测量了不同入射狭缝宽度和出射狭缝宽度下氢氘灯656. 11 nm和656. 28 nm双线光谱,并对测量结果做了谱线拟合,获得了不同缝宽条件下的谱线半高宽度。实验结果表明,光栅光谱仪的分辨率随着狭缝宽度的增加而降低,其灵敏度对出射狭缝的变化更为敏感,为了使光谱仪获得最为理想的分辨率,应该将入射狭缝宽度设定在0. 35 mm附近,而将出射狭缝的宽度设定在0. 18 mm以内。     

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．     

自由立体显示器的效果评定方法

自由立体显示器使用特殊的光学元件使左、右眼的视图产生空间分离,在显示器前方形成相互间隔的独立视区,视图分离的程度决定了场景能否进行立体合成。文章对独立视区的位置进行精确计算并得出分布示意图;提出使用“立体度”作为立体显示器视图分离的度量参数;并讨论了测试和计算方法,完成对自由立体显示器效果的测量和评定。     

WGD-8A型多功能光栅光谱仪与分辨本领分析

以CCD为探测器,着重讨论和分析了测量系统中光谱仪的狭缝宽度、光栅参数和CCD像素尺寸对系统分辨本领的影响。通过测量低压汞灯的特征光谱,分析不同狭缝宽度对光谱分辨本领的影响。得到以下结论：测量系统分辨本领由狭缝、光栅和CCD三者中分辨本领最低的环节确定;系统的最高分辨本领由光栅或CCD像素尺度决定;系统达到最高分辨本领时可能存在一个最小狭缝宽度。     

自由立体显示器视差照明原理的仿真研究

视差照明是实现自由立体显示重要方法之一,其基本原理就是用一块特殊的照明板——光栅板取代液晶显示器的照明系统,实现对普通液晶屏的照明。文章阐述了视差照明自由立体显示方式的原理,通过仿真建模,得到了对应特定立体显示系统结构尺寸(像素尺寸、照明板线栅距、照明线发光宽度、像素平面与照明板之间的距离等结构参数)与立体视觉参数(两瞳孔之间的距离、立体视带与显示屏之间的距离、人眼前后左右可移动范围等)之间的关系。仿真结果已投入使用,效果良好。     

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。     

3D立体显示技术的现况与展望

3D立体显示器利用人类双眼视差以及移动视差的特性,分别提供给双眼不同影像,经大脑合成后形成立体感影像。立体显示技术分为戴眼镜式和裸眼式,在戴眼镜式中,着重比较快门眼镜式和偏光眼镜式;在裸眼式中,着重介绍柱状透镜式、视差遮屏式以及方向性背光源式,本文就其原理和各种技术的优缺点进行分析。     

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.     

计算机与光学相结合的体视全息三维显示

在计算机制全息技术和光学全息技术的基础上,研究用计算机-光学方法联合制作体视全息三维立体显示技术.根据人眼立体视觉原理获取三维物体带有视差信息的体视图,通过计算机计算得到计算全息图H1;将H1严格对位,用激光再现获得带有视差信息的再现像,并以此再现像为对象,用光学全息的方法拍摄彩虹全息图H2;用白光再现H2,通过双眼综合出三维立体图像.在全息图的计算过程中,采用快速傅里叶变换算法提高了计算速度,将计算全息与光学全息相结合,发挥了各自的优势.     

自动立体显示技术的研究发展

论述了三维显示技术中重要的自动立体显示技术的发展现状,对当前主要的自动立体显示技术进行了详细讨论和总结,指出了它们的优缺点、发展趋势和今后的主要发展动向,并介绍了发展自动立体显示技术所面临的一些问题。此外,文章也介绍了合肥工业大学研制基于视障原理的自动立体显示器情况。