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。     

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.     

3-D视频的视差优化调整方法

随着立体显示技术的发展,3-D视频越来越受到关注。3-D视频的内容通常是为特定的观看条件制作的,当实际观看条件改变时,不合理的视差范围不但会影响立体效果,还会使人产生头晕、不适感。为了保证3-D视频的最佳观看效果,该文提出了一种3-D视频的视差优化调整方法。该方法首先提出视觉舒适区准则,根据给定的显示屏和观看距离计算视差舒适范围,采用匹配代价搜索和图像细分快速估计3-D视频图像对的视差范围,将原视差范围通过分段线性变换方法映射到视差舒适范围,并利用新的视差范围绘制出虚拟视图。该方法使给定的3-D视频能够适用于各种观看条件,在增强其立体效果的同时,不引起眼睛疲劳、头晕现象,并且用户可以根据个人偏好自主调节立体效果,以达到最佳观看效果。实验结果表明该方法实用有效。     

液晶自由立体显示系统显示效果研究

为了满足高品质立体视觉的要求,更真实地再现客观物体,有必要对自由立体显示器的显示效果进行改进。通过调整立体显示系统的几何光学参数,改进拍摄系统与显示系统的光学元件,选择恰当的观看位置,能够较好改善立体显示器显示效果。分析了立体图片对与立体显示器匹配的几何光学参数,提出了一种通过粘贴增效片改进液晶立体显示器偏振片的光学设计方案,并给出了观察者的最佳观看位置,综合考虑主客观因素对立体显示器3D显示效果的影响,有效提高了观看立体显示器的临场感和立体感。     

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.     

基于柱镜光栅的超多视点大幅面立体画设计

光栅立体画广泛应用于户外大型广告、巨幅海报及舞台背景墙。针对目前光栅立体画视点数少、立体感弱、视点串扰等问题,提出了基于柱镜光栅的超多视点大幅面立体画设计方法。根据人眼的视觉原理和柱镜的光传输特性,推导了柱镜厚度、曲率半径、光栅节距等参数的计算公式。设计了满足观看距离6m、观看区域3m、视点数59个的柱镜光栅。利用光学设计软件LightTools模拟了该系统的视点分布,视点宽度为50mm,小于正常成年人眼瞳距。设计了圆弧形柱镜光栅减小视点串扰,视点串扰值为11.7%～15.8%。对模拟结果进行了实验验证,结果表明所设计的超多视点大幅面立体画满足自由立体观看的要求。     

A volumetric 3D LED display

利用计算影像深度法或修正时间差法算出二维影像深度信息，从中计算出3D的深度，产生双眼视差影像，然后透过3D眼镜观看3D虚拟影像或者裸眼直接观看3D虚拟影像。这种利用二维平面显示技术产生视差影响显示3D影像是当今3D显示技术的主要研究方向．但是人们所接收到的所有视觉信息都是3D的虚拟影像，而不是真正的3D影像。     

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.     

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.     

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．     

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。     

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．     

Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer

Holography is a technique that is used to display objects or scenes in three dimensions. Such three-dimensional (3D) images, or holograms, can be seen with the unassisted eye and are very similar to how humans see the actual environment surrounding them. The concept of 3D telepresence, a real-time dynamic hologram depicting a scene occurring in a different location, has attracted considerable public interest since it was depicted in the original Star Wars film in 1977. However, the lack of sufficient computational power to produce realistic computer-generated holograms and the absence of large-area and dynamically updatable holographic recording media have prevented realization of the concept. Here we use a holographic stereographic technique and a photorefractive polymer material as the recording medium to demonstrate a holographic display that can refresh images every two seconds. A 50?Hz nanosecond pulsed laser is used to write the holographic pixels. Multicoloured holographic 3D images are produced by using angular multiplexing, and the full parallax display employs spatial multiplexing. 3D telepresence is demonstrated by taking multiple images from one location and transmitting the information via Ethernet to another location where the hologram is printed with the quasi-real-time dynamic 3D display. Further improvements could bring applications in telemedicine, prototyping, advertising, updatable 3D maps and entertainment.     

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。