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。     

光栅式自由立体显示技术的研究与分析

近年来在三维立体显示技术中,我们正经历着从眼镜式三维显示到自由式三维图像显示的跨越。本文通过分析人的立体视觉,阐述了基于双目视差原理实现左右眼视频图像分离的光栅式自由立体显示技术的具体工作原理及分析。     

基于光学显微镜的三维成像技术

传统研究显微样本三维结构的方法是通过在显微镜下获取其二维图像进行观察和分析的,难以准确理解样本的三维结构.因此,研究显微三维成像理论、三维定量分析技术,具有很高的实用价值和重要的学术意义,该领域的研究也是显微信息学科的研究热点之一.针对不同显微样本的三维成像与处理问题,论文以多种光学数码显微镜作为硬件平台,系统、全面地开展了基于光学显微镜的显微三维成像、处理和分析方法的研究.重点研究了聚焦深度显微三维成像、显微双目立体成像、序列显微光学切片三维成像、连续物理切片显微三维成像测量等关键技术和系统实现.聚焦深度显微三维成像方法为解决显微成像景深有限的问题,研究了各种序列显微图像空域聚焦融合算法,对优选出的改进Laplacian算子图像融合方法,提出了基于深度图去噪处理等的优化改进方案,实现了序列显微图像的有效合成,扩展了显微照相的景深.在此基础上,实现了一套基于聚焦深度的显微三维成像测量显示系统.三维成像实验:以昆虫眼睛图像序列验证三维成像方法.昆虫眼睛图像序列原始图用MOTICDMBl显微镜,4倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括33幅不同聚焦层面的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.双目立体体视显微镜三维成像为改进传统光学体视显微镜实现立体显微三维成像,根据计算机立体视觉原理,提出了一种基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量系统方案.针对该系统特点,提出使用线性标定模型来标定立体视觉系统.为解决光学显微立体图像的匹配问题,从所研究的两种匹配算法中,优选出新序数测度匹配法.基于上述方案和算法,实现了一套基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量软件系统.三维成像实验:以某航空材料断口表面显微三维立体成像为例验证该三维成像方法,材料断口表面显微图像采用本研究设计的双目立体摄像MOTIC K500MBGG体视显微镜,16倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括2幅左、右光路采集的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.序列光学切片显微三维成像为解决显微荧光三维成像去模糊的问题,研究实现了最近邻、线性去卷积和最大期望光学切片去模糊复原方法,分析总结了上述三种算法的性能和优缺点,给出了各算法适用的条件.在此基础上实现了一套序列显微光学切片三维成像系统.三维成像实验:为说明光学切片三维去模糊效果,以Confocal获取的显微荧光细胞三维图像为例,本序列图像由MOTIC集团提供,共16层图像,各层图像上有一些模糊效果,经EM去模糊算法50次迭代,一定程度上去除了模糊效果,然后用体可视化方法显示.显微物理切片三维成像研究了生物组织序列切片图像的三维重建和测量方法,根据连续组织切片的特点,提出用上、下层切片图像间存在的对应结构特征部分作为控制点,采用2次多项式进行几何校正、配准.对当今国内、外体视学界广泛认同的三维粒子测量计数方法一双层切片法(Disector)原理进行了分析,提出在计算机图像分析系统上,设计实现自动双层切片体视测量和三维成像方法.三维成像实验:以大鼠肝门部胆管微血管切片图像序列为例验证该三维成像方法.本序列图像选自与解放军总医院肝胆外科一同合作的"大鼠肝门部胆管微血管的三维重建"实验,总共有16幅经空间配准后的不阿层面的大鼠肝门部胆管微血管厚切片序列图像.三维成像效果满足医学研究需要.     

真三维旋转显示屏体素分析及均匀化校正研究

基于人眼视觉滞留效应,采用高速旋转的平面显示屏像素瞬间发光,形成圆柱体立体空间中的体素,重建真三维立体图像显示。针对旋转体机械结构造成的体素外疏内密的特点,本文研究了体素均匀化校正处理,得到较为理想的立体三维图像显示。     

基于达芬奇技术的三维全息显示系统研究

由于人们对立体图像的视觉需求越来越强烈,提出了一种基于达芬奇技术的三维全息显示系统的研究方案,利用达芬奇处理器TMS320DM6446及其他外围电路和光电设备构建一个嵌入式系统。该系统以嵌入式操作系统即Linux为软件平台,充分利用TMS320DM6446丰富的外设和存储接口并充分发挥ARM926EJ-S强大的控制功能和C64x＋DSP强大的数值计算能力。并将最后的三维立体显示图形显示到液晶显示器上,实现数字全息三维显示。结果显示一个原始的图像数据经过该系统处理之后,从各个角度很完美的展现了原来的实物,该研究为图像的三维全息显示提供了一个很好的嵌入式实验平台,具有很好的应用前景及创新价值。     

固态体积式真三维立体显示效果优化

为了优化固态体积式真三维的立体成像效果,显示出更加逼真的立体图像,对编码图像的灰度级和成像显示体的对比度进行了研究。论文从固态体积式真三维立体显示器成像原理出发,介绍了固态体积式真三维的电路系统、光学投影系统和成像显示体,在分析和研究影响立体显示效果的主要因素后提出了两种改进的方法。一种方法是通过降低图像刷新频率,提高编码图像数据位数,从而提高像素灰度等级,另一种方法是改变液晶光阀的盒厚,以此增强显示体的对比度。在真三维样机上,成功实现了32级灰度,将颜色种类从4 096种提升至32 768种,对比度相比原样机提高了1.2倍,主观感受到更加丰富的图像细节和色彩。优化效果明显,可以显示出细节更加清晰、颜色更加丰富和效果更加真实的三维立体图像。     

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。     

基于双狭缝光栅的裸眼三维立体投影机

提出一种基于双狭缝光栅的裸眼三维立体投影机.该立体投影机由普通投影机组成的投影机阵列、投影屏和位于投影屏两侧的两个狭缝光栅组成.投影机阵列一侧的光栅对畸变的投影图像进行校对,以便图像的像素大小与位于观看者一侧的光栅的节距相匹配.对该立体投影机的立体显示原理、参数设计计算进行了阐述.实际研制了1台50英寸裸眼三维立体投影机样机,该样机采用了由4台液晶投影机组成的投影机阵列,能显示静态、动画和视频立体图像,其三维立体显示分辨率与相应二维平面显示分辨率相当.     

3-D自由立体显示的性能表征

三维自由立体显示的图像生成和参数显示与一般的二维显示不同,需要其它的方法来校验光学性能。目前工业上缺少标准化的三维显示测试方法,报道过的测量结果可能不具有可比性,因此需要建立标准化的测试方法,而且这个方法的计量和度量必须适用于任何一种特定的立体显示技术。文中探索了对自由立体显示技术进行表征的一些方法。     

真三维立体显示技术中体扫描技术的图像引擎研究

真三维立体显示技术是近年来新兴的三维显示技术。在三维立体空间对物体成像,突破了平面显示的禁锢。立体显示技术使用了很多方法,如静态体成像技术和体扫描技术。本文研究了用于显示动态体的体扫描技术的图像引擎的一些特性,使用一个基本的配备了无源发射表面的平移运动的体扫描系统的图像引擎。详细研究了坐标系统的转换,处理图像数据的过程,体素排序等。为真三维立体显示技术的进一步研究提供了必要的理论基础和重要的技术方法。     

基于裸眼3D嵌入式设备智能显示的设计与实现

嵌入式便携式裸眼3D设备有不同尺寸规格的屏幕,在Android平台下基于裸眼3D的实现原理研究了智能显示的设计和实现过程。应用Android SDK软件开发工具包及提供丰富功能的API(Application Programming Interface)应用程序编程接口和类库,在Eclipse 集成开发环境下实现了立体图像的合成及自动识别屏幕分辨率,并根据屏幕分辨率使立体图像分辨率与屏幕分辨率相匹配,实现了立体图像的智能显示,在多款嵌入式手持设备得到了验证。     

基于FPGA的裸眼3D图像显示系统的设计与实现

裸眼3D技术是无需佩戴任何助视设备即可观看到立体影像的新型光电显示技术。针对裸眼3D像素重配关键技术的研究,设计一种基于FPGA的裸眼3D图像显示系统,根据裸眼3D亚屏幕分区特点,使用硬件描述语言设计从SD卡中读取左右格式立体对图像数据、像素重配及裸眼3D LCD显示驱动等逻辑代码,完成左、右眼视图数据分割,并在裸眼3D LCD亚屏幕上进行像素重配。系统调试运行结果表明3D图像数据亚屏幕重配的硬件逻辑算法是正确的。     

裸视3D显示技术概述

裸视三维（3D）显示中,观看者无需配戴眼镜等任何助视设备就能观看到立体效果。随着人们对3D显示的认识不断加深,已提出多种裸视3D显示技术。本文综述了目前主流的裸视3D显示技术,包括光栅3D显示、集成成像3D显示、体3D显示和全息3D显示的基本原理及特性。     

助视3D显示技术概述

助视3D显示是指需要借助于3D眼镜等助视设备才能观看到3D图像的显示方式,它包括分色3D显示、偏振光3D显示和液晶快门3D显示。助视3D显示是目前最成熟的3D显示方式,近几年其相关技术及器件的性能得到了改进和提高。本文将介绍这三种助视3D显示技术。     

基于HSI模型的立体电视图像视觉舒适度评价方法

舒适度是立体显示技术的重要指标之一。针对立体电视图像舒适度评价问题,利用HSI模型分解立体电视图像,分析了立体电视图像色调与舒适度之间的数据关系。通过实验者的人眼主观测试,实验结果表明：按照最小间隔100将立体电视图像分割成36对新图像,比较系统的总结出了立体电视图像色调值与人眼舒适度的数据关系,并给出了有效舒适度立体电视图像的色调值范围。     

光栅式自由立体显示器概述

文章介绍了光栅式自由立体显示器的结构及原理,分析了影响其立体效果及性能的因素,如人眼调节和会聚特性、多视点技术、亮度及分辨率损失、串扰、2D／3D切换及兼容性等,并简要介绍了相应的提高立体显示效果的方法。     

3D传感器的设计与研究

3D传感器是获取双视图画面的重要手段,在3D图像交互及机器人技术中有着重要的应用前景.根据人眼仿生学原理设计3D传感器结构,并研究现场可编程门阵列FPGA对双CMOS高分辨率图像的采集与处理方法,通过同步数据采集和轮序存储法完成3D图像的获取并实时显示.     

三维数据场在扫描式体显示器中的可视化

基于双螺旋屏幕扫描式的体显示系统,设计并实现了一种面向真实立体空间的三维数据场可视化方法。利用双螺旋屏幕的旋转运动扫描出均质稳定的图像空间,渲染过程中将规则的三维离散数据场分割成一组间隔均匀的螺旋切片,采用分层体绘制方法将这些数据切片渲染成一系列单独的切片图像。切片图像序列通过高频投影方式依次投射到图像空间,采用多线程技术实现投影时序与屏幕运动之间的同步机制,最终完整的三维图像被周期性地逐层扫描显示出来。实验结果表明,该方法输出的空间图像均匀清晰,呈现自然的立体状态,保留了固有的三维尺度,可以环绕显示器提供全方位的观察自由度。     

裸眼立体显示器系统结构研究

裸眼立体显示器是不需要佩带助视眼镜的立体显示设备．它使用特殊的光学元件改变显示器和人眼的成像系统。文章讨论基于狭缝背光照明的液晶立体显示器的原理及其组成结构。利用通用的TFT LCD液晶显示器作为图像显示部件，通过科学设计符合立体显示照明原理的照明板部件．与液晶盒精密装配在一起组成裸眼立体显示屏，配合电路系统和显示软件完成裸眼立体显示器的系统结构设计。     

关于立体视觉与真三维立体显示技术

真三维立体显示技术是近年来新兴的三维显示技术,文章从人的视觉生理学角度介绍立体显示的相关原理,阐述真三维立体显示的相关概念。然后将目前的立体显示器进行分类,着重介绍目前现有的真三维立体显示以及其最新的技术发展情况。最后,通过比较这几种最新技术的优劣和应用领域,展望了自主开发真三维显示技术的可能性。