立体视区完整的无串扰集成成像3D显示

集成成像三维（3D）显示技术具有连续视点、无需助视设备等特点，但普遍存在的视觉串扰现象严重影响立体观看效果。分析图像元在立体视区成像的有效像素区域，推导出图像元上的串扰图像区域分布的变化规律，提出一种立体视区完整的无串扰集成成像3D显示结构。精确设计具有渐变孔径的掩模板阵列，其既能完全透过有效像素光线，使光线向主视区和各阶立体视区成像，保留了集成成像立体视区分布的完整性，又能阻挡串扰像素光线的出射，消除了相邻视区间的串扰，实现了立体视区完整的无串扰集成成像3D显示。提出的结构简单易于实现，有助于集成成像显示技术的进一步推广。     

一种裸眼3D显示中的多视点校正方案

在裸眼3D显示中,传统的多视点采集方式为均匀采集.研究表明,因柱透镜光栅存在畸变,所以显示器构建的视点分布并不均匀,进而导致显示器视点和采集视点不匹配,产生了视点图像错位、透视关系错误等问题,影响最终的观看体验.针对上述问题,本文提出了一种多视点图像分布校正方案,该方案由一种视点筛选算法和中间视点生成网络构成:结合空间...     

采用光栅的立体图像显示

近年来,有关动态立体图像显示系统的报道非常多.研究人员采用光栅(衍射光栅)阵列和液晶显示(LCD)相组合的简单结构,研制出无需眼镜可以多视差同时显示的动态立体图像显示系统(三维视频系统).该系统可以同时显示多方位全色视差图像,观看者无需选择视点位置,即可观看到全色立体图像.1 工作原理采用衍射光栅的三维视频系统的立体图像显示,在原理上实现了在各个不同的方向可以显示与各个方向相对应的视差图像.这种方法,通过增加视差图像的个数,一旦使视点移动,便可观察到转过来的图像,具有更自     

一种基于视点分段式体像素的具有100°正面观看视角的桌面式光场显示系统

提出了一种基于视点分段式体像素的大视角全视差桌面式光场显示系统,采用了定向准直背光和反贴于分辨率为7680 pixel×4320 pixel的液晶显示屏上的柱镜阵列,实现了100°的水平观看视角,并利用光学偏折膜和全息功能屏,在适用于桌面显示的正面观看范围内实现了离散采样光场的体像素重建。设计了一种能够根据多位观看者的空间坐标划分独立视区的视点分段式体像素,并推导了其与液晶显示屏上子像素的函数映射关系,实现了对观看区域的分段式图像编码。提出了一种可为处在不同观看区域的多位观看者同时提供正确全视差光场显示的透视关系校正方法,填补了光学系统固有的垂直视差缺失,实现了桌面式光场显示中错误透视关系的自适应实时校正。     

裸眼3D质量测试信号生成方法及实验研究

独立视区存在与否是裸眼3D设备质量评定的重要依据,为了测试独立视区的位置分布,实验以FPGA为信号发生器的设计核心,通过其逻辑运算方法把测试图像写入到裸眼3D液晶屏的亚屏幕区域,然后将CMOS图像传感器采集的测试图案进行亮度比较从而获得立体度数据,利用立体度进行独立视区的确定,根据Cross-talk Levels和Contrast Ratio的经验数值,裸眼3D液晶屏的立体度数值大于10,则表明该测试位置位于独立视区且裸眼3D液晶屏的性能优良。通过图像传感器的空间坐标移动进行观看区域任意位置立体度的测试,从而测试出某款产品级裸眼3D液晶屏独立视区位置的分布特征以及在各个距离处的立体度值,其数值几乎均大于20。实验结果表明,独立视区理论和立体度测试理论是裸眼3D技术的重要基础理论。     

基于方形RGBW子像素排列的跟踪式自由立体显示屏

针对传统基于移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示中因观看者头部微动看到串扰立体图像的问题,提出了一种基于方形RGBW子像素排列和斜置狭缝光栅的跟踪式自由立体显示屏,通过创建具有固定宽度的无串扰视区,为不同观看者提供无串扰的立体图像。分析了自由立体显示屏的工作原理,给出了其参数计算公式。实际设计了基于提出方法和传统方法的跟踪式自由立体显示屏,并仿真了它们在最佳观看距离处水平方向上的亮度分布。通过对比分析,得出基于提出方法的跟踪式自由立体显示屏在最佳观看距离处获得了具有固定宽度的无串扰视区,从而保证了观看者始终观看到无串扰的立体图像。     

基于数字微镜和旋转扫描技术的体三维显示器

研究了一种基于旋转体扫描方案的体三维显示系统,利用数字微镜设备(DMD)作为空间光调制器,将三维场景经离散化后得到的一系列二维切片轮流投影到高速旋转的屏幕上,基于视觉暂留效应,按时序变换的二维切片图像可被人眼融合并感知为连续完整的三维图像.试制了原理样机,实现了三维图像以24 Hz的刷新频率在体积为Φ200 mm×100 mm的柱体空间内的显示,可以任意选择视点直接观看,验证了设计方案的可行性.     

基于Unity3D的可变视点数立体图像合成算法

针对当前自由立体3D显示器的最佳观看距离固定和无法灵活调的等问题,本文在Unity3D平台上采用Cg语言编程,提出了可变视点数立体图像合成算法。该算法根据最佳观看距离与视点数之间的关系,调整光栅截距对应的像素点,实现了通过灵活改变视点数来改变自由立体3D显示的最佳观看距离。实验结果表明,通过此算法合成的立体图像可以调整显示的最佳观看距离,并且实验测得的视点数与计算所得的视点数误差较小。图像串扰较低、合成效率高,使观看者能在不同距离都能舒适观看立体图像。     

基于人眼跟踪的立体内容融合显示技术研究

传统自由立体显示器观看区域不连续制约了它的发展。当观看者头部移动时,会观看到严重“伪立体”。为解决这个问题,使用人眼跟踪技术配合图像融合程序调整图像模式,使得立体观看区域跟随人眼移动,达到连续、大视域的立体显示效果。基于这个方法利用OpenCV和QT构建了一个立体内容实时融合系统,实现了在立体显示器可视范围内任意位置观看立体效果,有效地解决了“伪立体”问题,并且图像模式调整的时候图像亮度变化率小于3.3%。     

基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示

为了解决视区分离的问题,设计了一种基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示器,建立了3D成像模型,详细阐述了一维集成成像双视3D显示的原理;通过几何光学推导视区宽度以及观看视角的计算公式;研制了基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示测试装置,在左18°到右18°的范围内,通过左偏振眼镜和右偏振眼镜在同一视区内分别观看到两个不同的3D图像。     

交互式立体显示中基于图像拼合的视点合成

在立体显示中,视点合成是实现交互性的关键技术,即在三维(3D)场景中通过自由选择视点而获得环视能力.本文将视点插值和基于图像拼合的视点变形技术相结合,提出一种中间视合成算法.首先均匀化原始立体图像对;然后只对前景对象区域进行视差估计以提高视差匹配的速度和精度;接着确定左右视点中的可靠区域,根据可靠区域生成过渡中间视点;最后,采用视点插值结合变形的方法,由过渡视合成中间视点.实验结果表明合成的中间视点图像质量良好,而且合成速度也明显提高.本文算法可用于实时 3D 视频应用的交互式立体显示,可以实现任意视点的实时绘制.     

跟踪式自由立体显示中一种降低串扰的显示方法

针对传统光栅式自由立体显示中立体图像出现的串扰甚至左右眼图像反转问题,在单用户的自由立体显示方式基础上,提出了移动图像子像素以跟踪头部运动的左右眼视差的三维图像显示方法,通过跟踪人眼位置,相应地移动图像的RGB子像素,实现视点物理位置的相对改变,从而修正头部移动过程中左右眼图像之间的关系。基于狭缝光栅式自由立体显示器的工作原理,根据其双目显示与串扰参数的计算公式,通过Matlab计算,导出了新旧两种方法在最佳观看距离处的串扰分布的表达式。Tracepro仿真验证结果表明,基于本文提出的方法能够校正视点位置而跟踪正确的左右眼图像,实现头部移动过程中减小甚至消除串扰的目的。     

多视点三维投影显示系统

许多人都认为自动分光立体显示技术将使得家庭视觉体验朝着更自然、更逼真的方向发展.为了营造更逼真、更刺激的 VR 效果,屏幕越大越好.本文旨在详细介绍运用在 3D 显示的多视点三维投影系统.三维图像方法的原理是视差的深度暗示.采用的方法的视差不是由于使用特殊光学眼镜或者是特殊的光学头盔作为观察光学图像形成区域而引起的.实验装置系统包括暗箱组、PC 组和一个多视点三维显示器.采用了透镜、视差栅栏来制作空间多元多视角的自动分光立体显示器.使用投影仪来模拟分光图像对.这种自动分光显示屏幕的优点在于:容易按比例放大;低成本;投影仪和屏幕间不需要精确对准.本文还研究了该屏幕的制作工艺,并给出了实验结果.     

基于人眼视觉特性的三维显示技术

人眼是三维显示的第一接受器官,在深度视觉、空间/时间分辨、颜色/亮度响应等过程有其独特作用。针对三维显示中的立体图像质量、观看舒适度和临场感特性,对自由立体显示器中立体视疲劳、表面形变、大视场角显示质量和色带效应进行研究,从柱透镜的脉冲响应函数出发进行分析,并提出解决方法,在此基础上将多视点自由立体显示用于澄江古生物群科普宣传。同时讨论了集成成像中单元图像处理、立体深度和显示分辨率的问题,以及全息显示技术中的人眼视觉特性。     

多视点快门眼镜式3D电视系统

改进了现有的快门眼镜式3D电视系统,解除了眼镜式3D电视只能观看两个视点图像的限制.系统在电视屏幕上交替显示多个视点的3D图像,借助快门眼镜与屏幕显示的精确配合,使观众在屏幕前的不同位置看到不同视角的3D图像.以4视点系统为例,对系统构成、功能机制、工作流程、可行性等方面进行了阐述.     

基于图像的中间视合成方法综述

中间视合成是多视点显示中的一种关键技术,广泛应用于三维电视和三维远程视频会议系统中.分析了中间视合成方法的研究现状,讨论了基于图像插值的中间视合成中存在的问题,展望了进一步研究的方向.     

一种裸眼3D电视系统的设计方案

本文提出一种裸眼3D电视系统的设计方案,详细阐述了方案的原理及关键技术的实现.方案系统先将电视信号处理成单视点或双视点图像,然后将单视点或双视点图像转换成N个视点图像,并将N个视点图像交织成一幅合成图像来驱动裸眼3D屏发出图像光实现裸眼3D显示.该方案可快速应用于柱状透镜式和光栅屏障式裸眼3D电视产品,具有广泛的应用价值.     

基于3DGMM的多视点视频直方图颜色校正

多视点视频在采集过程中,由于受到摄像机所处位置以及摄像机自身的参数设置等因素的影响,会造成视点间颜色的不一致,针对这一情况,提出基于三维高斯混合模型的多视点视频直方图颜色校正算法。算法首先获取源图像以及目标图像的直方图并检测直方图的峰值个数,然后结合三维高斯混合模型对源图像以及目标图像进行聚类分析,获取中心矢量,最后计算两图像中像素点距离中心矢量的最小欧几里得距离并分割图像,对源图像和目标图像的匹配区域进行直方图匹配校正。实验结果表明,该算法与传统直方图匹配算法相比,避免了校正过度的影响,校正效果较好。     

基于视场拼接的体视三维显示

提出了一种基于视场拼接的体视三维显示方法及系统,该系统由一个微投影机阵列和一个纵向散射屏构成。为了验证所提出的新型三维显示方法,利用58.4cm(23in)的LCD和49个焦距为100mm的菲涅耳透镜作为微投影机阵列开发出了一台实验样机,该装置可以显示具有49个横向视点的3D图像,且相邻视点的角间距为0.51°,通过对图像生成和重组算法的优化,使得显示效果得到了极大改善。     

面向绘制质量的深度图像快速帧内编码

与彩色视频用来直接显示不同,在三维视频系统中深度视频序列的作用是在绘制虚拟视点时提供所需的几何信息,所以直接将现有编码算法应用于深度图像存在一定的局限性.针对深度视频序列的作用以及深度图像自身特征,提出了一种面向绘制质量的深度图像快速帧内编码方法,该方法包括基于深度图像统计特性和空域相关性的图像区域划分算法、HEVC的快速编码单元(CU)和预测块(PB)决策算法和帧内编码模式预先选择算法.实验结果表明:与直接利用HEVC测试软件编码深度视频相比,该快速算法在保证几乎相同的主客观绘制质量的前提下,每个视点的编码速度平均提升了35％以上.