全息立体显示视角增强方法研究

介绍了全息立体成像的工作原理,通过与其他立体成像技术比较,说明全息立体显示能形成真三维再现像,具有可以提供全部物理景深的优势。从改善全息立体像观察视角出发,阐述了4种增强视角的方法,介绍了这些方法的原理,并对这些方法做了比较分析。     

全息真三维显示系统

电脑屏显实际上是平面显示,尽管其有“立体”的视感,然而那只是一种具有心理景深的“伪三维”平面显示。真三维显示技术是在三维立体空间对物体成像,具有真正的物理景深。本文研究的是真三维的全息显示系统,分别介绍了五种真三维显示系统,对真三维全息显示中关键技术问题进行了分析和讨论。     

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,能有效阻挡相邻图像元间的光线,从而消除视区串扰现象,且结构简单,易于制备。文中分析了集成成像3D显示视区分布关系,以及无串扰立体视区范围和立体观看视角大小,详细阐述了基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法的设计原理和结构,并通过实验验证了该显示方法能有效阻挡相邻图像元间的视区串扰。随着观看视角逐渐增大,串扰图像逐渐被阻挡直至全部消失,有效提升了集成成像3D显示的观看体验。     

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。     

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。     

单镜头真3D立体摄像技术*

【】针对集成成像技术记录立体图像显示深度小,图像摄取技术要求高等缺点,提出一种单镜头真3D立体摄像系统,并从系统结构、原理、核心元件参数设计、显示效果几方面对系统进行分析。研究表明,单镜头真3D立体摄像系统能记录与呈现更深的三维场景,并可在一定范围内进行焦距调整,其结构简单,有利于真3D立体图像技术推广,具有较高的研究与应用价值。     

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。     

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。     

无深度反转的集成成像一次拍摄方法

针对传统集成成像显示技术存在深度反转,需要进行二次成像的问题,提出一种无深度反转的集成成像一次拍摄方法。该方法采用离轴平行式集成成像拍摄结构对三维(3D)场景进行拍摄,通过设计合理的拍摄参数,重排图像元,生成无梯形畸变的图像阵列(EIA),直接用于集成成像显示,解决了传统集成成像的深度反转问题,避免了复杂且繁琐的图像校正和二次成像过程,可快速生成具有正确深度信息的EIA。该方法所获取的EIA在集成成像3D显示实验中重建的3D图像具有正确的深度和逼真清晰的立体显示效果,验证了本文方法的正确性。     

基于手势和真三维显示的交互作用初步构想

立体显示为三维交互和视觉显示提供了机会和挑战。本文通过叙述三维显示物体之间相互的操作技术来介绍这一领域。通过在半球形的封闭空间中的手指运动追踪为直接手势和实质物体的交互作用提供模拟。包括一个360°全视角的三维显示特性,同样包括实际精确的感觉,真三维场景中的实际景深信息。     

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。     

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...     

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.     

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。     

Three-Dimensional Image Sensing, Visualization, and Processing Using Integral Imaging

Three dimensional (3-D) imaging and display have been subjects of much research due to their diverse benefits and applications. However, due to the necessity to capture, record, process, and display an enormous amount of optical data for producing high-quality 3-D images, the developed 3-D imaging techniques were forced to compromise their performances (e.g., gave up the continuous parallax, restricting to a fixed viewing point) or to use special devices and technology (such as coherent illuminations, special spectacles) which is inconvenient for most practical implementation. Today's rapid progress of digital capture and display technology opened the possibility to proceed toward noncompromising, easy-to-use 3-D imaging techniques. This technology progress prompted the revival of the integral imaging (II)technique based on a technique proposed almost one century ago. II is a type of multiview 3-D imaging system that uses an array of diffractive or refractive elements to capture the 3-D optical data. It has attracted great attention recently, since it produces autostereoscopic images without special illumination requirements. However, with a conventional II system it is not possible to produce 3-D images that have both high resolution, large depth-of-field, and large viewing angle. This paper provides an overview of the approaches and techniques developed during the last decade to overcome these limitations. By combining these techniques with upcoming technology it is to be expected that II-based 3-D imaging systems will reach practical applicability in various fields.     

3D真的来了吗?——三维结构光传感器漫谈

三维成像与传感技术作为感知真实三维世界的重要信息获取手段,为重构物体真实几何形貌及后续的三维建模、检测、识别等方面提供了数据基础。近年来,计算机视觉和光电成像技术的发展以及消费电子与个人身份验证对3D传感技术日益增长的需求促进了三维成像与传感技术的蓬勃式发展。2D摄像头向3D传感器的转变也将成为继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率、静态图像到动态影像后的"第四次影像革命"。《红外与激光工程》本期策划组织的"光学三维成像与传感"专题,共包含高水平稿件20篇,其中综述论文15篇,研究论文5篇。这些论文系统介绍了光学三维成像传感领域热点专题的研究进展与最新动态,主题全面涵盖了当前三维光学成像领域的前沿研究方向:结构光三维成像、条纹投影轮廓术、干涉测量技术、相位测量偏折术、三维立体显示技术(全息显示、集成光场显示等)、三维成像传感技术与计算成像相关交叉领域(如三维鬼成像)等。而此文作为本期专栏的引子,概括性地综述了典型的三维传感技术,并着重介绍了三维结构光传感器技术的发展现状、关键技术、典型应用;讨论了其现存问题、并展望了其未来发展方向,以求抛砖引玉。     

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。