立体显示系统的消畸变研究

许多场合需要精确观看与真实景物相似的立体影像,立体拍摄和再现系统应无畸变。提出的再现立体影像垂轴放大率概念,其具有与拍摄相机的垂轴放大率互补的特性。由此根据再现立体像的垂轴放大率与轴向放大率应相等这一消畸变的基本要求推导了立体拍摄和再现系统的消畸变条件。提出了消畸变系统的设计方法和设计流程,计算并通过验算证明了设计方法的正确性。该方法设计流程简单合理,设计的立体拍摄和再现系统,在正面观看时可在很大的纵深范围内得到消畸变立体影像。     

立体显示中的垂轴放大率

为消除立体影像的畸变需研究拍摄再现立体影像的垂轴放大率。重新推导了立体影像拍摄再现的总垂轴放大率公式,在该公式中增加了一个观看再现放大率系数,立体影像的观看再现垂轴放大率为像距与观看距离之比。实验结果验证了理论的正确性,该公式对于进一步研究再现立体影像的消畸变具有重要作用。     

基于视觉显著性的立体显示图像深度调整

基于双目视差的立体显示系统中,不恰当的图像景深分布是引起视疲劳的主要原因,因此提出一种新颖的立体深度调整方法以提高立体显示观看视觉舒适度。该方法以原始立体图像作为输入,应用图像谱残差提取的方法获得立体图像的视觉显著性,结合特定的观看条件建立视疲劳指标模型,获取特定图像在特定观看条件下的最佳零视差平面(ZDP)。根据最佳ZDP对原始输入左右视图进行视差调整,从而获得视疲劳指标最小的立体图像。为了进一步验证该方法对立体显示视觉舒适度的提升效果,设计并完成了相应的视觉感知实验。实验结果表明,该方法显著提高了立体显示观看舒适度。     

周视悬浮立体显示系统的光学系统设计

基于双目视差原理,提出了一种新型的周视悬浮裸眼立体显示系统。采用菲涅尔透镜和单向散射屏实现了观察范围的纵向拓展,形成的三维图像可周视观看,有悬浮感且可触摸。对系统中采用的定向屏、旋转光阑、条状出瞳,以及投影机的投影距离进行了分析和设计。经过实验验证,立体图像合像舒适,显示效果明显。     

基于显著区域的立体图像饱和度舒适范围测定

立体图像观看舒适度的影响因素是立体成像技术领域的关键问题。结合视觉注意机制特性,定量研究饱和度因素对立体图像视觉舒适度的影响。首先,得到立体显著度图,利用模糊隶属度原理和掩膜对其进行优化获得最终的显著立体图像,并用眼动仪对所得立体图像显著区域的正确性进行验证。然后,采用改进的逐级逼近法进行主观实验,通过大量的实验数据得到显著立体图像的舒适饱和度匹配图和差异图。实验结果表明,双目视图舒适饱和度平均差异值最大可达0.29。验证实验表明所提方法的舒适饱和度范围具有更好的普适性,不仅为立体图像舒适度的研究提供了依据,而且为立体内容的制作提供了技术标准。     

GNSS测姿系统天线设置及精度分析

GNSS测姿系统的天线设置是影响测姿精度的重要因素之一;针对GNSS天线设置对测姿精度的影响问题,在分析GNSS测姿算法的基础上,对天线设置的3个决定因素,即天线数量、基线夹角和基线长度与姿态角误差的关系进行了理论推导,仿真分析了三者对测姿误差的影响程度;理论推导结果表明,对航向角、俯仰角和横滚角的测量至少需要三个固定天线,天线构成的固定基线相互垂直时姿态角的误差较小,姿态角的误差与基线长度的平方成反比;仿真结果验证了上述结论并进一步表明,两基线长度分别为1 m、2 m、3 m时,航向角和俯仰角的误差分别在2°、1°、0.5°以内,横滚角的误差分别在3°、2°、1°以内。     

一种双目立体视觉系统的误差分析方法

基于摄像机透视成像的针孔模型,分析了立体视觉中摄像机标定和三维重建过程的主要误差来源。基于各主要误差源的模型分析,建立了双目视觉系统3D测量误差与摄像机参数、基线长度、测量距离等因素之间的关系式。如已知相关参数,可以估算出双目视觉系统的3D测量精度,或根据3D测量精度要求,初步确定摄像机的内部各项参数和基线长度、测量距离等参数。     

低轨四星时差定位技术研究

文章重点分析影响低轨四星时差定位系统精度的主要因素;首先,从四星时差定位的基本原理出发,对四星时差定位的模型和几何精度因子进行了详细的推导,并通过仿真分析了四星构型、时差测量精度、卫星位置误差、基线长度、星座投影面积等对四星时差定位系统精度的影响;通过比较可知,在相同参数条件下,采用Y形构形,减小时差测量误差、提高卫星定位精度、增加基线长度,增大星座投影面积均等均能够提高该系统的定位精度;在低轨四星定位系统应用场景中,四星构型、卫星绝对位置测量精度、基线长度以及星座投影面积对四星时差定位系统精度影响较大,时差测量精度和卫星相对位置测量精度对四星时差定位系统精度影响较小;而在实际任务中应权衡各因素的效费比,来保证定位精度。     

基于显著区域的立体图像舒适视差范围研究

视差是影响立体内容视觉舒适度的主要因素之一。结合视觉显著特性,通过大量主观实验研究视差因素对立体图像舒适度的影响,得到舒适视差的定量范围。首先,利用立体显著区域提取算法获得显著立体图像,并用眼动仪验证其合理性;然后,采用像素平移法对显著立体图像进行视差变换,得到实验素材,进行主观实验;最后,处理实验数据,得到舒适视差的定量范围。结果表明,人眼对水平视差和垂直视差的舒适度响应差异很大,水平视差舒适范围为(-0.379°,0.644°),而可接受的垂直视差范围为(-0.10°,0.11°)。验证实验的正确率在90%以上,表明所得舒适视差范围很好地反映了立体图像的主观舒适度,能为立体内容的制作提供更符合人眼视觉特性的定量标准。     

多视点自由立体显示串扰分析与视区仿真

对多视点自由立体显示的串扰成因进行了分析,推导出了无串扰观看点与光栅参数之间的关系;然后分别对垂直于显示器方向和平行于显示器方向的串扰进行了分析与计算,得到了屏前三维空间的串扰分布情况.仿真结果表明,沿显示屏幕垂直方向的视区范围大于水平方向的视区范围,而且在水平平行于屏幕的方向上,每一个视点存在多个理论无串扰观测点,但在垂直于屏幕方向上,每个视点只存在一个理论无串扰观测点.最后通过对屏前三维区域视点光强进行仿真,进一步验证了串扰计算的准确性,为自由立体显示系统的最佳设计与具体实现奠定了仿真基础.