立体显示用柱面透镜光栅的设计

分析了柱面透镜光栅的单柱面透镜的光传输特性,进而推导出柱面透镜光栅的曲率半径、节距和厚度等重要参量的计算公式.根据这些理论公式,为15英寸柱面透镜光栅自由立体显示器设计了柱面透镜光栅的参量,通过应用光学软件ASAP模拟该立体显示器的立体视区分布,得出该立体显示器能显示良好立体图像,从而验证了理论的正确性.     

基于TracePro的狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰仿真

利用TracePro仿真软件对狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰进行仿真。首先,通过对狭缝光栅的设计原理分析,并基于LED模块的发光像素面积2 mm×2 mm,黑矩阵的面积1 mm×1 mm,设定最佳观看距离为5 m的两视点狭缝光栅自由立体LED显示器件,计算出光栅的狭缝宽度和挡光宽度都为2.87 mm。其次,利用这些参数,通过TracePro软件建立狭缝光栅自由立体LED显示器件的仿真模型,通过仿真运算得到左、右视频的光照度分布图,并通过归一化发现它们的光照度均匀性较差,观看时会导致"眩晕"现象。最后,借助自由立体显示器件串扰的测量方法,根据仿真左、右视频照度分布图的交叉曲线,定性分析了仿真结果,并结合Orign 9.1软件定量对仿真的串扰值进行计算,得出其串扰值为42.4%。这为进一步优化狭缝光栅自由立体LED显示器件的设计和性能提供了理论依据和技术支持。     

自由立体显示器中锯齿状交错狭缝光栅的设计

光栅式自由立体显示由于易存在莫尔条纹和串扰的问题而影响其显示效果.利用斜光栅可减轻莫尔条纹但增加了视点间的串扰.本文提出一种减轻莫尔条纹的光栅设计方法,同时对可视区域影响较小.设计中对光栅进行分段,并将相邻两段狭缝错开一定距离.该方法能减小通过同一狭缝看到两相邻子像素之间的黑条的比例,获得较宽且较淡的莫尔条纹,从而减轻了视觉干扰.仿真结果表明该光栅相比传统垂直光栅,莫尔条纹亮度下降了108.1%,而可视区域仅减小32.8%,具有较高的实用价值.     

自由立体显示器倾斜锯齿交错狭缝光栅的设计(英文)

针对光栅型自由立体显示方案易存在串扰和莫尔条纹的问题,提出一种莫尔条纹和可视区域均在可接受范围内的倾斜锯齿交错光栅设计方法,该方法在斜光栅结构基础上以一个像素高度的一半为单位对光栅进行分段,将相邻两段狭缝用对称三角形狭缝代替.该结构与斜光栅相比,减少了通过同一狭缝看到相邻子像素而产生的相互串扰,即减小了斜光栅存在的视点间的串扰,扩大了可视区域范围.仿真及实测结果表明倾斜锯齿交错光栅比斜光栅可视区域增加了25%,而莫尔条纹亮度只减少4.5%,具有一定的实用价值.     

自由立体显示器中锯齿状交错狭缝光栅的设计

光栅式自由立体显示由于易存在莫尔条纹和串扰的问题而影响其显示效果.利用斜光栅可减轻莫尔条纹但增加了视点间的串扰.本文提出一种减轻莫尔条纹的光栅设计方法,同时对可视区域影响较小.设计中对光栅进行分段,并将相邻两段狭缝错开一定距离.该方法能减小通过同一狭缝看到两相邻子像素之间的黑条的比例,获得较宽且较淡的莫尔条纹,从而减轻了视觉干扰.仿真结果表明该光栅相比传统垂直光栅,莫尔条纹亮度下降了108.1％,而可视区域仅减小32.8％,具有较高的实用价值.     

自由立体显示器上立体鼠标的实现及其应用研究

提出了一种在三维自由立体显示器的基础上,依据人眼双目视差的原理,使普通鼠标实现立体鼠标显现效果的方法.在此基础上,进一步提出了当立体鼠标指向屏幕上任意点时的实际位置深度信息的计算方法,并通过实验验证了该位置深度信息计算的正确性.理论分析和实验研究表明,提出的立体鼠标实现和位置计算方法可实现将当今的三维自由立体显示器应用于数字摄影测量系统.     

自由立体显示器上立体鼠标的实现及其应用研究

提出了一种在三维自由立体显示器的基础上,依据人眼双目视差的原理,使普通鼠标实现立体鼠标显现效果的方法.在此基础上,进一步提出了当立体鼠标指向屏幕上任意点时的实际位置深度信息的计算方法,并通过实验验证了该位置深度信息计算的正确性.理论分析和实验研究表明,提出的立体鼠标实现和位置计算方法可实现将当今的三维自由立体显示器应用于数字摄影测量系统.     

狭缝光栅、柱面透镜光栅及其新构型在三维显示中的应用

介绍了三维显示技术的研究现状,综述了狭缝光栅和柱面透镜光栅在自由立体显示技术中的重要应用。回顾了各种光栅式自由立体显示系统的结构和原理;提出了如何根据狭缝光栅和柱面透镜光栅的特殊光学性质,在传统的立体显示系统中添加各种光栅形成灵活组合结构来提高立体显示效果,强调了它们在减小串扰、增大视场角、避免摩尔条纹以及提供更全面的三维信息等方面的作用。最后指出基于两种光栅的叠加构成面积大、参数均匀、价格低廉的新型透镜可实现全视差立体显示,对探索自由立体显示技术的研究很有意义。     

狭缝光栅、柱面透镜光栅及其新构型在三维显示中的应用

介绍了三维显示技术的研究现状,综述了狭缝光栅和柱面透镜光栅在自由立体显示技术中的重要应用。回顾了各种光栅式自由立体显示系统的结构和原理;提出了如何根据狭缝光栅和柱面透镜光栅的特殊光学性质,在传统的立体显示系统中添加各种光栅形成灵活组合结构来提高立体显示效果,强调了它们在减小串扰、增大视场角、避免摩尔条纹以及提供更全面的三维信息等方面的作用。最后指出基于两种光栅的叠加构成面积大、参数均匀、价格低廉的新型透镜可实现全视差立体显示,对探索自由立体显示技术的研究很有意义。     

一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅屏裸眼3D显示器

常规竖直狭缝光栅和倾斜狭缝光栅的发光二极管(LED)屏裸眼3D显示器分别存在明显的莫尔条纹和立体图像串扰等问题,为此,提出一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器,它由LED屏和错位非均宽透光条的狭缝光栅构成。该狭缝光栅根据LED屏黑矩阵较宽的特点,通过适当增大透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置,来增加狭缝光栅周期结构与LED屏像素周期结构之间的差异,降低莫尔条纹中暗带的对比度,并使莫尔条纹变得稀疏,从而达到既能弱化莫尔条纹,又不会明显增加立体图像串扰的目的。制作了所提狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器样机,获得了莫尔条纹显著弱化、无明显立体图像串扰的显示效果,验证了理论的正确性。     

Stereo viewing zone in parallax-barrier-based autostereoscopic display

A well-designed parallax barrier autostereoscopic display can produce high-quality stereo images with little crosstalk or even without crosstalk in the stereo viewing zones. The concept of stereo image quality factor was defined to indicate the stereo viewing zone of an autostereoscopic display. According to the structure and principle of the display, the formulae of stereo image quality factor were deduced. Simulated program was developed to calculate stereo image quality factor. The simulated results of stereo image quality factor for a 19-in autostereoscopic display monitor show that stereo image quality factor can indicate the stereo viewing zone of autostereoscopic displays. The simulated results also show that the value of stereo image quality factor is equal to 1 at only few positions where viewers can see very good stereo images without crosstalk. And the viewers who stay at the optimal viewing distance can see the best stereo images on the display screen. The research of the stereo viewing zone helps in the design of such autostereoscopic display devices with little or without crosstalk.     

立体图像质量的主观评价方案

立体图像质量评价在立体图像压缩、处理以及通信领域中有着十分重要的作用,一种好的立体图像质量客观评价方法也要依赖于立体图像的主观评价.本文基于人眼的立体视觉特性,提出了相对完整的立体图像质量主观评价方案,该方案主要分为立体图像库的建立、评测者的选择、观看条件的描述、评测者的训练和测试、数据处理和实验结果分析六个方面.实验中,评测者根据自己的主观感受,对所选取的立体图像进行评分,最后用数理统计理论对所得数据进行处理.结果表明,本文所提出的主观评价方案可行,能够正确反映立体图像质量的优劣.     

基于立体舒适度的立体图像感知距离估计

提出了一种基于立体舒适度的双目图像感知距离估计方法.首先,推导双目立体图像的立体深度;然后进行主观实验获取实际人眼感知到的深度,分析其与立体深度间的差异;最后,将立体舒适度作为生理因素,建立感知距离、立体深度与视觉舒适度之间的关联关系,并得出感知距离的计算模型.在IVY公共数据集上进行实验验证,结果表明:当视觉舒适度值较高时,模型预测值的平均绝对值误差与均方根误差较主观评测值分别减少了0.0049、0.0073;而当视觉舒适度值较低时,平均绝对值误差与均方根误差分别减少了0.0721、0.0594.本模型结果更接近人类主观感知到的深度.     

立体图像质量的主观评价方案

立体图像质量评价在立体图像压缩、处理以及通信领域中有着十分重要的作用,一种好的立体图像质量客观评价方法也要依赖于立体图像的主观评价.本文基于人眼的立体视觉特性,提出了相对完整的立体图像质量主观评价方案,该方案主要分为立体图像库的建立、评测者的选择、观看条件的描述、评测者的训练和测试、数据处理和实验结果分析六个方面.实验中,评测者根据自己的主观感受,对所选取的立体图像进行评分,最后用数理统计理论对所得数据进行处理.结果表明,本文所提出的主观评价方案可行,能够正确反映立体图像质量的优劣.     

反射式多路投影立体显示系统的研究

设计了一种反射式多路投影立体显示系统,并介绍了该系统的成像原理及特性。系统将12幅视差图同时投影在柱面栅上,观察者仅凭肉眼就可看到具有双眼视差和运动视差的立体图像。系统成像视域较大,可以同时供多人观看。     

逆向工程中基于共轴立体视觉的曲面边界测量

针对逆向工程中引导性曲面边界信息的快速获取问题,系统地研究了共轴立体视觉测量方法,建立该方法的数学模型,详细分析了摄像机焦距、基线距等系统结构参数及被测点空间位置对测量精度的影响,通过数学分析确定摄像机基线距的最佳取值范围,研究共轴立体视觉测量系统特殊的极线几何关系.提出基于共轴立体视觉的曲面边界快速测量方法,利用三坐标测量机的精密机械系统及精确的空间定位能力,用单个摄像机以两次共轴定位摄取图像的方式实现共轴立体视觉测量功能,然后利用共轴立体视觉外极线相互平行且通过各自像平面主点的特殊极线几何关系简化同源像点匹配过程,从而快速获取被测曲面的边界信息.实验结果表明:用基于三坐标测量机的单摄像机共轴立体视觉测量方法获取的曲面边界平均误差为0.268 mm,基本满足逆向工程中对引导性曲面边界的测量精度要求.     

Implementation of opto-digital stereo object tracking system

In this paper, a new opto-digital stereo object tracking system using the variable window mask and the optical binary phase extraction joint transform correlator (BPEJTC) is proposed. At the first step, with the distance information from the stereo camera to the tracking object easily acquired by the structural elements of a stereo vision system, the area of the tracking object can be digitally extracted by using the variable window mask. And, at the second step, by carrying out the optical BPEJTC between this reference image obtained from the variable window mask and the stereo input image, the coordinates of the tracking object's location can be acquired, and then with these values, the convergence angle and the pan/tilt of the stereo tracking camera can be finally controlled. From some experimental results, the proposed system is found to be able to effectively extract the area of the target object from the input image having the background noises by using the variable window mask. And, with the location values of the tracking object obtained by using the optical BPEJTC, the convergence angle and the pan/tilt of the stereo cameras can be controlled. Finally, a feasibility of real-time implementation of the adaptive stereo object tracking system using the proposed algorithm is also suggested.     

平板扬声器立体声重放的振动对比度控制方法*

利用激振器阵列通过振动对比度控制方法实现了在平板扬声器上重放立体声的声源局域化控制。首先利用激振器到测量点的导纳函数,最大化辐射区和整个平板振动区域的平均动能比值得到阵列的最优空间滤波器。然后分别计算最大化左右声道辐射区和整个振动区域平均动能比值的最优滤波器。最后将立体声信号分别通过对应辐射区最优滤波器滤波相加后,馈给激振器阵列激励平板在两辐射区辐射对应声道的信号。利用8个激振器控制0.48 m长、0.27 m宽、0.001 m厚铝板,在100 Hz～2000 Hz范围内,振动对比度的均值为12 dB。因此该方法可以获得较好的局域化控制效果,进而可以将左右声道的声源局域在平板扬声器的两侧。     

Stereoscopic video surveillance system for detection of target’s 3D location coordinates and moving trajectories

In this paper, a novel stereoscopic video surveillance system to track a target person and detect its three-dimensional (3D) location coordinates and moving trajectory is implemented by using the pan/tilt-controlled stereo camera system. Stereoscopic video images of a target person are captured with stereo camera system and the target face and its location in the left image plane can be detected by use of YCbCr color model and centroid method. Also the target location in the right image plane can be obtained through correlation between the left face image and the right image by using the binary phase extraction joint transform correlator (BPEJTC) algorithm. With these location data of the target face in the left and right image planes the pan/tilt systems can control the stereo camera to track a target person by positioning the target face at the center of the camera’s FOV and making the focusing points of the right and left camera coincided on the target face. And then, with the resultant pan/tilt angles and geometric parameters of the stereo camera system, the target’s real 3D location coordinates and moving trajectory in the world space can be obtained. From some experiments with 900 frames of stereoscopic video image pairs, it is analyzed that the target’s center location after being tracked is kept to be very low error ratio of 0.62%, 2.04% on the average in the x, y directions of the image plane, respectively. Also, the error ratio between the calculated and measured values of the 3D location coordinates of a target person is found to be very low value of 2.1%, 5.7% on the average in the X and Y directions of the real world space, respectively.