集成成像3D拍摄与显示方法

三维(3D)显示实现了人类"真实地还原所见世界"的愿望。基于光路可逆原理的集成成像3D显示能全真地重建出原始3D场景,目前这一技术已成为3D显示领域的研究热点之一。为了全面地了解和掌握集成成像3D拍摄和显示,首先对集成成像的基本原理进行了简单的阐述,然后概述了几种典型的集成成像3D拍摄方法,如全光学拍摄法、直接拍摄法、扫描式拍摄法等,提出的稀疏相机阵列法和计算机生成法将是未来集成成像3D拍摄的发展方向。对基于视点和深度平面的两种集成成像3D显示方法进行了详细介绍,由于采用不同的方式呈现出3D图像的立体效果,将具有不同的应用领域。     

集成成像立体显示技术性能改进研究

集成成像是一种利用微透镜阵列来记录和再现3D空间场景的真3D显示技术.本文主要针对传统集成成像技术中存在的黑边、视角窄、记录速度慢和深度计算不准确等问题,进行了深入地分析与研究.文中建立了相应的数学模型,分别提出了消黑边的计算机二次记录和大视角的集成成像3D显示以及快速计算机集成成像方法,依据建立的高斯光束分布模型,还...     

基于回返器和反射偏振片的分辨率增强集成成像3D显示器

随着3D显示被应用到军事医疗等尖端领域,高分辨率的3D图像变得尤为重要.然而,集成成像的3D显示性能受制于2D显示屏的分辨率.为了突破2D显示屏的分辨率限制,本文提出了基于回返器和反射偏振片的集成成像3D显示装置.该装置将显示器上的微图像阵列(elemental image array,EIA)通过反射型偏振片分离成偏...     

采用双目立体相机的实时集成成像拍摄系统

提出了一种基于双目立体相机的实时集成成像拍摄系统。不同于采用传统的摄像机阵列,该系统采用双目相机对三维场景进行拍摄,有效地简化了集成成像拍摄系统的结构。该系统首先利用双目相机获取三维场景的左右视差图,然后上传到图形处理器生成三维场景的高分辨率深度图,之后利用深度图和彩色纹理图在图形处理器中并行生成新视点视差图像,并利用像素映射算法生成高分辨率微图像阵列,实现实时的集成成像显示。实验中系统获取的深度图像素数目是微软Kinect2获取深度图像素数目的4.25倍,当系统运行在1 920 pixel1 080 pixel、99视点数的环境下,可实现三维场景的实时拍摄与显示,实验结果证明了所提系统的可行性。     

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。     

基于渐变线光源的高亮度集成成像3D显示

为了解决观看视角与亮度的相互制约关系,设计了一种基于渐变线光源的集成成像3D显示器,通过设置渐变线光源中每列线光源的宽度,优化微图像阵列中每列图像元的成像光路,建立了3D成像模型,通过几何光学推导了观看视角以及亮度的计算公式;研制了基于渐变线光源的集成成像3D显示实验装置,通过实验验证了可以在保持观看视角的前提下将3D图像的亮度提高为传统集成成像3D显示的4.5倍。     

基于相机实拍的高分辨集成成像三维显示技术的研究

为了实现高分辨率集成成像三维显示,设计了一种基于数码相机实拍的集成成像高分辨率图像采集系统,给出3D图像的深度范围;对实、虚显示模式的图像分辨率进行分析研究。基于集成成像原理用数码相机进行高分辨率的图像采集,由微透镜阵列节距、焦距、物距等参数计算出显示分辨率与显示深度,结合计算机进行图像处理,通过高精度打印图像并与微透镜阵列粘合的方法进行实验验证,给出拍摄参数和显示参数并与传统视差显示模式和集成成像的聚焦显示模式进行比较。在参数匹配较好的情况下,集成成像实、虚显示模式的图像分辨率优于聚焦显示模式和传统视差显示模式,并可采用较宽节距的微透镜阵列,验证了集成成像实、虚显示模式下可实现高分辨率的三维显示。通过集成成像高分辨率图像采集,并以实模式、虚模式显示模式,可获得高分辨率的集成成像三维显示。     

用于提高集成成像景深的微透镜阵列研究

集成成像3D显示是一种运用微透镜阵列从不同方 位对三维物体记录和重构的真三维显 示技术,针对集成成像3D显示技术景深不够、微透镜之间间隙透过的杂散光引起干扰导致的 重构图像质下降等问题,本文设计新型微透镜阵列结构(双层针孔/微透镜组合阵列结构)以 减少杂散光并增加集成成像3D显示的中心深度平面的个数以提高集成成像的景深。根据集成 成像原理,确定双层针孔/微透镜组合阵列的参数,利用Tracepro光学仿真软件对集成成像3D显示过程进 行仿真,结果表明,双层针孔/微透镜组合阵列能有效地较少杂散光;当两层微 透镜阵列间距为5mm时,本文系统获得的景深比传统系统大20 mm左 右,即 双层针孔/微透镜组合阵列结构能够实现在减少杂散光影响的同时又增加集成成像的景深。     

基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法

随着立体显示技术的不断发展,集成成像三维(three-dimensional,3D)显示技术受到广泛的认可,但普遍存在的视觉串扰现象严重影响其立体观看效果.为了减小集成成像中相邻图像元间的串扰光线,提高观看舒适度,本文提出了一种基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法.该方法通过特定参数设计的掩膜板阵列,能有效阻挡相...     

基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法

提出一种基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法。在该方法的拍摄过程中,首先通过微透镜阵列1拍摄三维场景获得微图像阵列1,再通过一个包括虚拟显示和虚拟拍摄两个步骤的像素映射算法,生成与微图像阵列1参数不同的微图像阵列2。在显示过程中使用的微透镜阵列2与拍摄时的微透镜阵列1具有不同的参数,微图像阵列2通过微透镜阵列2重建出全真的3D图像,重建的3D图像没有图像缩放和畸变。同时本文还推导了微图像阵列1、2和微透镜阵列1、2各参数应满足的数学关系。实验结果验证了理论推导的正确性。     

Double depth-enhanced 3D integral imaging in projection-type system without diffuser

Stable porphyrin-oxygenated carbon nanomaterial dispersions were prepared by blending porphyrin solutions with hydroxyl groups modified multi-walled carbon nanotubes(MWNTs-OH)and graphene oxide(GO)dispersions,respectively.Optical nonlinearity and optical limiting(OL)property of these blends are investigated in nanosecond regime.Results show that the OL performance of the blends can be tuned by changing the concentrations ratio of porphyrin and oxygenated carbon nanomaterials.The high concentration of oxygenated carbon nanomaterial leads to the poor OL performance.However,with the moderate concentration,the blends exhibit the low threshold value of OL and the enhanced OL performance at high fluence region.The superior OL performance can be attributed to complementary mechanisms and possible photoinduced electron or energy transfer between porphyrin moiety and oxygenated carbon nanomaterials.     

基于三维集成成像相机阵列获取的元素图像校正

利用相机阵列获取三维信息实现三维集成成像与显示时,为消除相机阵列空间位置偏差对元素图像阵列的影响,提高再现三维图像的质量,以相机阵列记录系统为基础提出了一种元素图像阵列校正方法。通过特征点位置坐标以及相机位置平移误差和旋转误差的计算,分析了相机阵列位置平移误差和旋转误差与元素图像间的关系,以及校正算法的精度。利用光学实验对该算法进行了验证,结果表明,此方法可有效消除相机阵列位置偏差对元素图像阵列的影响,并且校正后再现三维图像质量明显优于误差图像,峰值信噪比提高了33.6%,实现了基于三维集成成像相机阵列获取的元素图像校正,满足了集成成像的显示要求。     

Curved Projection Integral Imaging Using an Additional Large‐Aperture Convex Lens for Viewing Angle Improvement

In this paper, we propose a curved projection integral imaging system to improve the horizontal and vertical viewing angles. The proposed system can be easily implemented by additional use of a large‐aperture convex lens in conventional projection integral imaging. To obtain the simultaneous display of 3D images through real and virtual image fields, we propose a computer‐generated pickup method based on ray optics and elemental images, which are synthesized for the proposed system. To show the feasibility of the proposed system, preliminary experiments are carried out. Experimental results indicate that our system improves the viewing angle and displays 3D images simultaneously in real and virtual image fields.     

基于集成成像的深度提取线性插值增强方法

分别用定义的深度提取精密度和深度提取正确度对实验结果进行分析,从结果的整体分布和整体偏差两个方面证明了线性插值对基于集成成像的深度提取具有增强作用。由于单元透镜数量众多,单个图像传感器像素个数有限,传统的基于集成成像的深度提取受到单元图像低分辨率的制约。无需额外的硬件移动,采用线性插值将单元图像像素个数增加一倍,深度提取精密度提升了20%,深度提取正确度提升了15%。集成成像可以同时实现三维场景的重建和深度的提取。这是其他深度提取技术所不具备的特点。通过使用插值后得到的深度信息,使目标物体的重建图像更为清晰。基于集成成像的深度提取可应用于三维场景的背景去除。     

集成成像3D信息获取技术

集成成像作为一种新型裸眼三维(3D)显示技术,能够完整获取3D信息并还原再现,是目前最具发展前景的裸眼3D显示技术之一。其中,对3D信息的完整获取通过记录场景不同角度的视差信息,并以微图像阵列形式进行呈现,不仅能够为集成成像显示提供3D内容,更作为一种多维度信息获取手段,在被遮挡场景的探测成像、目标识别、2D/3D信息加密和显微3D成像等多个领域得到应用。文中对集成成像3D信息获取的基本原理、不同类型的集成成像3D信息获取技术以及集成成像3D信息实时获取技术进行综述,并讨论现存的一些问题以及未来发展趋势。     

三维重建图像在水平视差大深度积分成相的放大

在这篇论文中,一个能放大三维重建图像的水平视差积分成像被提出.自从水平视差积分成像为我们提供一个三维的自然图像列,三维图像放大的实现是通过观察重建图像在水平自然图像列和垂直图像差行技术的合成使用.为了显示被提出积分系统的可能性,做了一些关于三维图像放大的实验,实验结果被提出.     

基于液晶偏振开关与液晶屏的三维集成成像

本文提出一种利用液晶显示屏(LCD)和液晶(LC)偏振开关组成的三维集成成像系统，并给出实验演示结果，其目的是为了增强可视性，例如集成成像的视角和图像深度。为了增大视角，使用了液晶偏振开关控制的单透镜和正交偏振片。为了增大图像的深度，采用了双折射材料或带有偏振开关的偏振选择性反射镜。由于我们提出的所有方法都不使用机械结构，因此有助于实现一个实用的基于集成成像的3D显示系统。     

Computational Reconstruction of Three-Dimensional Integral Imaging by Rearrangement of Elemental Image Pixels

In this paper, we present a method to implement computational three-dimensional (3D) integral imaging (II). This method is based on Pixels of the Elemental Image Rearrangement Technique (PERT). In our proposed method for computational reconstruction of II, the reconstructed 3D image is obtained by using the entire elemental images which are captured from the lenslet array. Instead of averaging the elemental images, our proposed method rearranges pixels of each elemental image. Therefore, the reconstructed 3D image has the same number of pixels as the entire elemental images' pixels. To verify this computational reconstruction method, we have implemented optical experiments.