交错偏振狭缝光栅消除自由立体显示反视的研究

本文对一种交错偏振狭缝光栅消除自由立体显示反视的方法进行研究,从理论分析和实验验证两方面证明了可行性。首先讨论了狭缝光栅自由立体显示反视现象产生的机理,然后通过垂直分割成像单元,利用交错偏振狭缝光栅,在不降低立体显示的分辨率基础上消除反视,最后通过建立实验模型验证了方法的可行性。     

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。     

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。     

光栅式自由立体显示器中莫尔条纹的形成规律

建立了一套简化的分析模型,深入研究了BM(Black Matrix)的节距、观察距离、光栅倾斜角度对莫尔条纹的走向及其节距的影响,并进行了理论推导与试验验证,结果表明,该理论能有效地揭示莫尔条纹的形成机理与形成规律,为莫尔条纹问题的解决提供了必要的理论依据.     

光栅式自由立体显示器光学构成的理论研究

自由立体显示器是新一代图像显示器件之一，其中基于光栅的立体显示器具有许多卓越的优点。本文首先分析了光栅式自由立体显示器的光学结构，在此基础上，进一步论述了狭缝式自由立体显示器的光学模型。     

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.     

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。     

视差自由立体显示中莫尔条纹消除的研究进展

视差自由立体显示中视差生成元件参数的不合理设定会导致影响三维图像的莫尔条纹产生。因此,莫尔条纹消除是视差自由立体显示中的关键问题之一。本文简单介绍了3种视差自由立体显示原理。综述了视差自由立体显示中的避免莫尔条纹产生和莫尔条纹最小化2种莫尔条纹消除技术,着重介绍了莫尔条纹最小化技术,包括工程实验、莫尔条纹图像仿真、余弦光栅叠加模型近似分析和序数方程方法和傅里叶分析方法的一致性分析等技术。其中后2种技术给出了视差自由立体显示中莫尔条纹最小化的详细理论分析和解释,并为其他视差自由立体显示技术提供了设计依据。     

基于LCD的自由立体显示技术

利用液晶显示器实现自由立体显示的办法有两种，一是采用狭缝光栅板，二是采用柱面光栅板，各类结构的立体显示器具有不同的特点。基于狭缝光栅板的立体液晶显示器有两种结构，即前置狭缝式和后置狭缝式。介绍了两种结构的差异，并简单介绍作者在立体显示技术方面的最新研究成果。     

基于柱面光栅的液晶三维自由立体显示

根据双目视差原理和柱面光栅的分光特性研制了液晶三维自由立体显示器.该立体显示器由二维平板液晶显示器和柱面光栅有机耦合而成.采用九个视差图实现了三维静态、动态和视频的显示效果.一个19英寸的立体显示器具有相对应的平面显示器相同的亮度、对比度和色彩,其分辨率在垂直和水平方向都有合理的下降.该立体显示器的观看距离是(1000±500)mm,视角为 90°,可供多人不戴立体眼镜就能自由观看立体图像.     

裸眼3D显示设备关键指标测试方案的研究

为了制定裸眼3D关键指标的标准化测试方案,本文根据目前主流的自由立体显示和指向性背光技术的不同显示原理及其甜点的不同排列情况,分别设计了不同的测试方法,并对其进行串扰率、亮度、对比度、色温、色域等关键指标的完整测量与评价。测试结果表明,指向性背光式裸眼3D显示器的串扰率低达2.64%,远低于柱镜式(80.91%)和液晶光栅式(3.3%)裸眼3D显示器;亮度、色域、色温等指标上,指向性背光式显示也胜于柱镜式和液晶光栅式技术;而在对比度上,柱镜式裸眼3D显示凭借较佳的亮度,取得最优秀的数值,明显强于液晶光栅式和指向性背光技术。     

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。     

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。     

基于方形RGBW子像素排列的跟踪式自由立体显示屏

针对传统基于移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示中因观看者头部微动看到串扰立体图像的问题,提出了一种基于方形RGBW子像素排列和斜置狭缝光栅的跟踪式自由立体显示屏,通过创建具有固定宽度的无串扰视区,为不同观看者提供无串扰的立体图像。分析了自由立体显示屏的工作原理,给出了其参数计算公式。实际设计了基于提出方法和传统方法的跟踪式自由立体显示屏,并仿真了它们在最佳观看距离处水平方向上的亮度分布。通过对比分析,得出基于提出方法的跟踪式自由立体显示屏在最佳观看距离处获得了具有固定宽度的无串扰视区,从而保证了观看者始终观看到无串扰的立体图像。     

自由立体显示中的背光系统设计

为实现自由立体显示,本文提出了一种新型指向性背光结构,配合人眼跟踪系统,分时显示具有视差的立体图像对,基于视差原理实现了高清分辨率的多用户自由立体显示。着重阐述了多光程结构、菲涅尔透镜以及掠入射的光路系统,以及从这三方面产生的效果。实验表明,三者的结合能产生良好的背光效果,最终实现了具有较强立体感的无分辨率损失的自由立体显示。     

视差与空间频率对自由立体显示器观看舒适度的影响

观看舒适度是评价自由立体显示器性能的重要指标。立体图像的视差和空间频率影响人眼的感知深度,从而对观看舒适度有重要作用。本文采用3DS MAX三维建模软件和Photoshop图像处理软件得到不同视差和空间频率的立体图像,通过观看舒适度的客观度量结合主观评价确定视差及空间频率与观看舒适度的关系,得出观看舒适度较高时的视差范围和与之相对应的空间频率范围。实验表明,立体图像低空间频率所致的模糊可以增加观看舒适度。     

光栅3D显示视疲劳与视功能参数的关系

观看光栅3D显示的机理和人眼视觉生理存在矛盾 ,观看时间稍长将引起头痛、眼胀、复视等视疲 劳症状,选择恰当的生理指标对视疲劳进行客观评价对其预防和消除具有重要意义。本研究 探讨观看光栅 3D显示对双眼视功能参数的影响。通过视觉检查筛选出24名被试者,并随机分成两组进行 30分钟持续观 看光栅3D显示2D视频和3D视频的实验。在观看实验前后分别对被试者进行视功能参数—双眼 融合范围、 AC/A值和CFF值的测量,并完成视疲劳和视觉诱导晕动症主观问卷。实验验证了融合范围 、AC/A值和 CFF值都随着视疲劳和VIMS的加剧而降低。2D组观看前后融合范围无差异,3D组观看前 后融合范围有 显著区别,而2D组和3D组的AC/A值和CFF值在观看前后都有显著差异。3D观看前后融合 范围、AC/A 值、CFF值降低幅度均比2D更大。实验结果表明,3D比2D造成了更严重的视疲劳和VIMS ,而晕动症是导致观看光栅3D显示不舒适的主要原因。     

单幅干涉条纹图的高精度波面重建技术

结合莫尔条纹、傅里叶变换和数字相移技术实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位计算和波面重建.首先,用计算机生成与被处理干涉条纹频率相近的数字相移条纹图,与实际干涉条纹图叠加得到相移莫尔条纹图;然后,利用傅里叶变换、双频滤波、傅里叶反变换和相移技术得到干涉条纹图的相位数据;最后利用波面拟合技术重构原干涉条纹图对应的波面形状.研究结果表明,该技术不仅消除了干涉仪硬件相移产生的非线性误差和滤波时的频谱移中误差,高精度获得了单幅干涉条纹图对应的波前,而且简化了系统的机械结构.同时,对环境的要求明显降低,特别适用于生产现场的检测.