Simplification of integral imaging system by using a lenticular lens array

Integral imaging is a 3D display technology without any additional equipment. A new system is proposed in this paper, which uses a lenticular lens array to replace the lens array in the conventional integral imaging system. The lenticular integral imaging system reduces the complexity and the price of integral imaging system. The positive characteristics of conventional integral imaging system, such as full parallax and quasi-continuous view points, are still kept on the proposed system in horizontal direction. Optical results show that the time for calculating the elemental images is reduced by 25% compared with the conventional one. The resolution of integrated image in vertical direction is 4 times higher than that of conventional system. This proposed system opens a new way on application of integral imaging.     

基于微场镜阵列的红外光场中继成像系统

光场成像是一种通过采集光场信息和重聚焦计算而成像的方法。由于微透镜型光场相机的结构限制,为实现光学系统与探测器的耦合,一般采用改造探测器的方法,但不适用于红外光场相机。为此,提出了微场镜阵列结合中继透镜的新型结构。这种新型结构通过中继透镜对中间像面1:1成像,通过微场镜阵列改善中继透镜产生的渐晕。采用倾斜刃边法计算系统的调制传递函数曲线,对比直接耦合、中继透镜耦合以及新型结构耦合三种结构的像质。根据不同的重聚焦面,新型耦合结构在奈奎斯特频率下的曲线值相比于中继透镜耦合结构提升5%~240%,接近直接耦合结构。新型结构可在实现耦合的同时,避免系统像质的大幅度下降,可在红外光场相机中起到重要作用。     

基于可变孔径针孔阵列的集成成像3D显示

为了解决观看视角与光学效率的相互制约关系,设计了一种基于可变孔径针孔阵列的集成成像3D显示器,建立了3D成像模型,通过几何光学推导观看视角以及光学效率的计算公式;详细阐述了如何通过改变透光孔的孔径宽度来调节观看视角以及光学效率;研制了基于可变孔径针孔阵列的集成成像3D显示样机,通过液晶显示屏实现电控可变孔径针孔阵列,通过实验验证了可以通过增大或者减小透光孔的孔径宽度来增大3D图像的亮度或者观看视角。     

基于集成成像的生物微小组织三维信息获取方法

提出一种将集成成像和光学显微镜结合实 现生物微小组织三维信息获取的新方法。以显 微镜为基础,结合集成成像特性,应用光学成像理论设计了与光路匹配的微透镜阵列,研制 了微弱光下的 三维信息获取系统。与已有方法相比,本文方法采用新的成像光路和三维信息获取器件,因 而放大倍数更高, 可记录更多的生物微小组织三维信息。针对生物微小组织,利用集成显微成像装置获得了 单元像阵列图像实验数据,分析了样本的三维结构和信息,验证了本文系统在微型组织三维 信息获取方面的有效性。     

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。     

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。     

基于非均匀棱镜阵列的三维集成成像视角增强方法

针对传统集成成像系统视角受限于单元透镜尺寸及其焦长的问题,提出了一种基于非均匀棱镜阵列的三维集成成像视角增强方法。以传统集成成像重构显示原理为基础,借助于非均匀棱镜阵列对重构光线的偏转作用,设计了显示透镜阵列和非均匀棱镜阵列组合的立体显示模式。依据集成成像的三维重构显示原理,利用光线追迹理论,导出了非均匀棱镜阵列的结构参数和集成成像系统视角之间的关系模型。仿真实验表明,基于非均匀棱镜阵列的集成成像系统视角比传统集成成像系统有了显著提高。     

集成成像系统实现三维物体旋转不变分类识别

提出一种基于集成成像系统和综合判别函数(SDF)实现三维物体旋转不变分类识别的新方法。方法利用集成成像系统获取旋转三维物体的单元像阵列图像,应用图像中各个单元像记录的三维物体信息之间的高关联特性,结合SDF,实现了三维物体的旋转不变分类识别。与已有方法相比,本文方法减小了识别过程的数据量,降低运算复杂度,提高了识别效率,且不受物体旋转角度的限制。针对多类旋转三维物体,利用本文方法实现了旋转不变分类识别,验证了方法的有效性。     

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。     

Three-dimensional reconstruction for a large scene of integral imaging based on color-position characteristics

A new large-scale three-dimensional (3D) reconstruction technology based on integral imaging with color-position characteristics is presented. The color of the object point is similar to those of corresponding points. The corresponding point coordinates form arithmetic progressions because integral imaging captures information with a senior array which has similar pitches on x and y directions. This regular relationship is used to determine the corresponding point parameters for reconstructing 3D information from divided elemental images separated by color, which contain several corresponding points. The feasibility of the proposed method is demonstrated through an optical indoor experiment. A large-scale application of the proposed method is illustrated by the experiment with a corner of our school as its object.     

基于FPGA的传声器阵列成像系统设计

声源可视化技术对传声器数量和采集系统的性能具有一定的要求,传统驻极体传声器阵列采集系统存在功耗高、体积大、采集系统可移植性差和拓展性差等问题.本文设计了36阵元数字MEMS传声器阵列成像系统,有效克服了以上问题.采集模块选用FPGA为硬件平台,完成数据采集和信号处理模块设计,分析了I2 S音频传输协议的实现、数据传输机制的建立和上位机数据的交互方式.并在普通室内环境中对此系统进行实验验证,系统的声源成像效果良好、成像分辨率高,在实际的噪声源定位与噪声设备监测中有广泛的应用前景.     

Field-emission display based on nonformed MIM-cathode array

We developed nonformed metal-insulator-metal (MIM) cathodes and demonstrated their suitability for field-emission displays (FEDs). The MIM cathodes have an emission current density of 5.8 mA/cm² at an operation voltage of 9 V. The cathodes are operated in the nonformed state, and they exhibit no fluctuation in the emission current, even without a ballast resistor. At a cathode-anode separation of 2 mm and an acceleration voltage of 4 kV, the divergence of the emitted electron beam is 25 μm. These features make nonformed MIM cathodes suitable for high-voltage acceleration-type FEDs. We also fabricated a prototype 3.8-cm diagonal frit-sealed color display, and demonstrated its matrix-multiplexing operation     

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。     

Three-dimensional holographic image sensing and Integral imaging display

In this paper, we propose three-dimensional (3-D) holographic sensing, and computational/optical 3-D integral imaging reconstruction. We demonstrate experimentally that through the integral imaging technique, it is possible to reconstruct a full 3-D scene which has been obtained by digital holograms. Three-dimensional color objects can also be displayed optically in 3-D without convergence-accommodation conflict using a microlens array, and a two-dimensional (2-D) display panel illuminated by incoherent light. The proposed approach takes advantages of high resolution holographic sensing and robust 3-D integral imaging visualization.     

Depth extraction method with high accuracy in integral imaging based on moving array lenslet technique

In order to improve depth extraction accuracy, a method using moving array lenslet technique (MALT) in pickup stage is proposed, which can decrease the depth interval caused by pixelation. In this method, the lenslet array is moved along the horizontal and vertical directions simultaneously for N times in a pitch to get N sets of elemental images. Computational integral imaging reconstruction method for MALT is taken to obtain the slice images of the 3D scene, and the sum modulus (SMD) blur metric is taken on these slice images to achieve the depth information of the 3D scene. Simulation and optical experiments are carried out to verify the feasibility of this method.     

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。     

一种基于DCFT的三维ISAR成像方法

利用天线阵进行三维逆合成孔径雷达(ISAR)成像时,估计目标的横向运动参数是三维成像的关键.本文提出了一种基于离散调频傅里叶变换(DCFT)的横向运动参数估计方法用于天线阵的三维ISAR成像,可以在保证三维成像精度的同时有效减少算法的运算量.最后,利用本文中给出的成像算法对空间目标进行三维ISAR成像仿真验证,通过成像...     

成像测井中基于ARM LPC1788显示系统的设计

为了实现对成像测井系统中井下仪器所采集数据的实时显示,设计了一种基于ARM LPC1788的显示系统。该系统主要用来接收上位机命令,采集各种模拟信号,将采集数据实时显示在液晶屏上。软件部分采用Keil RealViewMDK+c语言编程。实际应用表明,该系统具有操作简便、测试准确的特点,达到了设计要求,满足成像系统整体需求。     

基于ECDIS的船舶运动态势三维呈现

为保障多船舶近距离作业安全、提高船舶航行监控显示效果,设计和实现了船舶运动态势三维呈现子系统。通过从ECIDS获取船舶与近船目标的位置及运动参数等信息,解算出多船舶的运动态势参数,进而利用OpenGL技术实现船舶运动态势的三维呈现。演示结果表明,该子系统能有效地提供近距离多船舶运动态势的三维呈现,为船舶安全航行和作业提供决策辅助。     

Three-dimensional visualization of partially occluded objects using integral imaging

A three-dimensional (3-D) scene may contain foreground objects which partially occlude background objects. In this paper, we present experiments on reconstruction of the unobstructed view of the background objects from a partially occluded 3-D scene using an integral imaging system. We have reconstructed images of the scene at various distances of interest through computational and optical integral imaging reconstruction in order to obtain images of the occluding foreground objects and partially occluded background objects.