狭缝光栅自由立体显示器的立体图像串扰度

为了表征狭缝光栅自由立体显示器存在的左右眼视差图像的混叠程度,提出了立体图像串扰度C的概念。根据狭缝光栅自由立体显示器的结构和工作原理,应用几何光学知识,分析得出了立体图像串扰度C的计算公式,并给出了一个具体的狭缝光栅自由立体显示器的计算结果。通过观看实验,证明了所定义的立体图像串扰度C可以定量描述观看者在立体可视区域看到的立体图像的串扰程度。     

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。     

狭缝光栅裸眼立体显示器的参数优化设计

在传统的狭缝光栅裸眼立体显示器设计中,在增大可视区域左右尺寸和降低图像间串扰时,将会引起光能损失率增大。针对这一问题,对传统的设计参数进行优化,在确保光能损失率可以接受的条件下,依据立体视觉要求进行仿真和实验,通过减小狭缝宽度的值,增大视区的左右尺寸,降低串扰。实验结果表明,与理论值相比较,优化后的视区左右尺寸增大9 mm,串扰值降低2.3%,而光能损失率只增加0.07,具有较高的应用价值。     

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。     

光栅式自由立体显示器空间视区建模与串扰计算

为了实现光栅式自由立体显示器的空间视区建模与串扰的理论计算,提出一种基于光学仿真软件Lighttools的空间视区模型建立与串扰计算方法。首先,在Lighttools中,以设计最佳观看位置(OVD)为轴心,建立3个空间平面探测器。然后,对探测平面上的照度仿真数据进行特征分析,得到空间视区的简化模型;分析简化模型与原始模型的空间线性和空间角度关系,得到空间视区在三维空间的几何分布。最后,依据视区模型的理论边界,计算各个视区范围内的串扰度。从而完成了视区与串扰两个参数的规范化与数字化,为自由立体显示器的设计和使用提供明确的理论指导。     

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。     

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。     

垂直/倾斜型交错狭缝光栅对立体显示效果的影响

利用传统狭缝光栅实现的自由立体显示器,存在着串扰严重、莫尔条纹明显、可视区域较小、在水平和竖直方向上光损失不平衡等缺陷。针对这些问题,本文就狭缝光栅的倾斜角度、狭缝宽度、狭缝错开距离等光栅关键参数对立体显示莫尔条纹、串扰、可视区域的影响展开研究,分析了交错狭缝光栅设计方案,优化设计了两种狭缝光栅立体显示器件,分别采用了垂直交错狭缝光栅和倾斜交错狭缝光栅。以4视点的自由立体显示器为例,以像素半高度将相邻的两段狭缝错开。实验测试结果表明,当倾角θ为12.2°,错开距离分别为0.053 7mm和0.030 2mm时,垂直/倾斜交错光栅均能有效减少莫尔条纹的发生。对比发现,倾斜交错光栅的串扰仅增加1.57%,但可视区域增加了17.9%,且在水平和竖直方向上光损失率匹配度较高,立体显示效果明显改善。     

狭缝光栅立体显示光栅倾斜角度理论分析

为了定量研究光栅倾斜角度和串扰之间的关系,进而寻求适合的最佳倾斜角度,利用光路方程建立了串扰与光栅倾斜角度的仿真模型,同时对屏前3维空间内的水平方向和垂直方向的串扰进行了仿真。结果表明,光栅倾斜角度增加时,水平视区呈线性下降,而垂直方向视区变化趋势并非线性减少,而是呈阶梯状降低,对这种现象进行了合理的理论解释,得到了光栅倾斜角度和串扰之间的定量关系。该研究结果对设计倾斜光栅式自由立体显示器具有指导意义。     

自由立体显示器的光学性能测量与研究

为了评价自由立体显示器的光学性能,以八视点狭缝光栅自由立体显示器为例,针对不同的视点图像,测量了不同视角下的亮度值与色度值,研究自由立体显示器的光学性能,其光学性能包括自由立体显示器的最佳观看位置、串扰、可视范围、亮度均匀性、色度均匀性和莫尔条纹。结果表明,这种测量及分析方法实现了对多视点立体显示器光学性能的定量评估,增强了评估立体显示器性能的客观性,对自由立体显示器的设计具有指导意义。     

视差栅栏式立体显示器的三维空间发光特性研究

通过实验研究了视差栅栏式立体显示器的某些特性,根据客观测量结果计算了显示器的最佳观看位置,验证了串扰现象的存在,解释了在某些位置观看显示器时看到的竖状条纹现象。在此基础上,提出两种视差栅栏式立体显示器的光学测量及计算方法,并进行了软件模拟。     

中小尺寸自动立体显示器结构及视差栅栏设计的研究

视差栅栏方式的立体显示技术是现在主要的自动立体显示技术。由于中小尺寸的自动立体显示器比大尺寸的自动立体显示器影像小很多，因此需要更短的可观看距离和更宽的视阈。本文主要对中小尺寸的自动立体显示器结构和视差栅栏的设计进行了相关的讨论。这对于这类立体显示器的设计和应用具有一定的意义。     

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。     

基于单片DMD的裸眼立体显示的实现方法研究

目前基于平板显示的立体显示设备有很多,比如等离子显示(PDP)和液晶显示(LCD).这些显示设备在超过 50 英寸时,价格都非常昂贵.本文提出了一种新的基于单片 DMD 的裸眼立体显示的实现方法.在分析DLP的显示原理和利用水平视差产生立体图像的机理以及系统构件(高压汞灯、色轮、数字微镜、透镜组、屏幕等)的传输特性的基础上,使用一种算法,在 FPGA 中把输入的视频图像分解为带有视差的图像序列,分别送到 DMD;同时产生视差同步信号,驱动执行部件.这样,在 DLP 显示屏前一定的区域内可以裸眼观察到立体图像.其特点是:单片 DMD 大屏幕显示;裸眼显示(不需佩戴特殊眼镜),立体景深可调;不损失器件的物理分辨率.     

应用微柱透镜的自由立体前投影屏幕设计

介绍了应用微柱透镜阵列的自由立体前投影显示的原理。推导出确定自由立体前投影屏幕中微柱透镜参数的公式,详细给出了一种设计方法。根据此方法设计了一块采用微柱透镜阵列的自由立体前投影屏幕,在Lighttools中对采用此屏幕的投影系统进行仿真模拟,仿真结果显示有5个比较明显的视区,视区间隔比较连续。搭建屏幕和投影系统进行实验验证,实验结果与仿真结果一致,串扰度为7.9%,图像重合度为1.008,在观察面处立体效果显著。实验结果验证了应用微柱透镜阵列的自由立体前投影显示的可行性。与背投影的自由立体显示技术相比,自由立体前投影显示具有装调快、占用空间小、投影距离灵活可调的优点,将是未来大屏幕自由立体显示的一个重要发展方向。     

光栅式立体显示器重影问题的研究

光栅式自由立体显示设备由于存在重影问题而限制了它们在商业上的应用,文章从潘弄区和可视区域两个角度分析了光栅式自由立体显示设备产生重影问题的理论原因,并建立一个光学结构模型,推导出人眼所看到的实际像素强度公式。给出一种定义重影度的方法,经软件仿真得到重影度与人眼到显示屏幕距离的关系曲线,基于上述模型和定义对重影问题的改善进行了探讨。软件仿真结果显示通过改善边缘光栅结构能在一定程度上增大可视区域,减小人眼看到重影的几率。     

自由立体显示中的实景立体影像获取方法

获取适当位差的立体影像是自由立体显示系统的重要环节.针对该问题,提出了无导轨实景拍摄立体影像的过程和方法.分析并计算了立体包容范围与相机间距的关系,建立了立体场景包容范围模型.在测量自制各尺寸显示器的水平视差极限后,给出了最佳拍摄间距,为立体实景拍摄和制作提供了理论依据.     

狭缝光栅分光特性及其对视区的影响

应用光栅等分光元件对视差图进行空间分离是实现立体显示的重要方法之一,介绍了狭缝光栅作为分光元件实现立体显示的原理,建立了子像素发光经过多个周期狭缝光栅的数学模型,分析狭缝光栅参数及子像素发光宽度对视区及立体显示器亮度的影响。结果表明,在对狭缝光栅参数设计过程中需要综合考虑视区特性与显示器亮度,狭缝的透光比应控制在0.2～0.3,在样机生产过程中将透光比定为0.25,采用高亮背光模式以补偿立体显示器亮度,取得了较好效果。结果对狭缝光栅的参数设计具有指导意义。     

The Seelinder: Cylindrical 3D display viewable from 360 degrees

We propose a 3D video display technique that allows multiple viewers to see 3D images from a 360-degree horizontal arc without wearing 3D glasses. This technique uses a cylindrical parallax barrier and a one-dimensional light source array. We have developed an experimental display system using this technique.Since this technique is based on the parallax panoramagram, the parallax number and resolution are limited by the diffraction at the parallax barrier. In order to solve this problem, we improved the technique by revolving the parallax barrier. The improved technique was incorporated into two experimental display systems. The newer one is capable of displaying 3D color video images within a 200-mm diameter and a 256-mm height. Images have a resolution of 1254 circumferential pixels and 256 vertical pixels, and are refreshed at 30 Hz. Each pixel has a viewing angle of 60 degrees that is divided into over 70 views so that the angular parallax interval of each pixel is less than 1 degree. These pixels are arranged on a cylindrical surface to allow for the produced 3D images to be observed from all directions. In this case, observers may barely perceive the discrete parallax.