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.     

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。     

基于自由曲面的裸眼3D显示柱透镜光栅设计

设计了一种用于裸眼3D显示屏的低串扰新型双面柱透镜光栅板,光栅板的入射面为等间距排列的与显示器子像素数量相同的凹形自由曲面光栅结构,出射面为斜置的凸形自由曲面光栅结构.根据裸眼3D显示原理和几何光学原理推导了双面光栅板的光栅单元自由曲面设计公式和光栅参数计算公式.通过MATLAB编程计算和SolidWorks软件建模得到光栅板模型.用TracePro软件对所设计的光栅板模型进行光线追迹仿真,结果表明:参数优化后的6视点斜置柱透镜双面光栅3D显示在最佳视角的图像串扰度为0.068%,与传统6视点斜置柱透镜光栅的最佳视角图像串扰度相比降低了2个数量级,并且在观看距离2 000mm~3 000mm范围内图像串扰度基本不变.     

眼镜式立体显示中的串扰分析及消除方法研究

随着立体显示技术的广泛应用,立体显示图像质量受到了越来越多的重视。目前,串扰现象是影响立体显示技术中图像质量和观看舒适度最主要的因素之一。为消除眼镜式立体显示技术中的串扰现象,提出了一种基于图像处理的串扰消除方法。该方法从观看者的角度出发,将观看通道与非观看通道具有相同灰度时透过观看通道眼镜测得的亮度定义为理想输出亮度,利用亮度计测量得到的眼镜式立体显示器的光输出特性,经过计算得到左右视图灰度查找表,应用左右视图灰度查找表在显示立体图像时消除串扰。分析结果表明,提出的方法平均串扰减少率的理论值高达75%。同时,提出的方法合理利用了非观看通道的漏光等串扰信号,将立体图像亮度提高了12%。提出的方法应用简单,同时适用于时间复用和空间复用的眼镜式立体显示技术。     

偏振眼镜立体显示的立体串扰度及其影响因素

偏振眼镜立体显示是使用偏振片来分离左右眼图像的,偏振片的参数决定了偏振眼镜立体显示的性能好坏。提出了偏振眼镜立体显示的立体串扰度概念,推导了立体串扰度与偏振片旋转角度和偏振片偏振度的关系式。结果表明,立体串扰度随偏振片旋转角的变大而增大,随偏振片偏振度的增大而减小。因此为偏振眼镜立体显示的性能改善提供了依据。     

基于视差和串扰的自由立体显示器视疲劳预测

针对观看自由立体显示器存在人眼焦点调节和集合不一致的根本生理问题,及观看时间稍长将引起立体观看视疲劳,甚至危害视觉健康的问题。提出了一种对自由立体显示器视疲劳程度进行预测的方法,由三个不同的立体观看视疲劳参数——视差值、视频帧率和串扰度组合得到27段立体测试视频,让观看者观看这些视频得到主观评价数据,采用多元线性回归的统计方法处理评价数据确定了自由立体显示器视疲劳的多元线性回归模型,并根据此模型对待评估立体视频的视疲劳程度进行有效预测。这种方法避免了反复的主客观评价对视觉系统的危害,减少主客观评价信息收集的复杂性。最重要的是,该模型能快速预测自由立体显示器视疲劳程度。     

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.     

基于插值算法的立体显示的图像合成与嵌入式实现

在多视点自由立体显示中,针对柱透镜光栅参数与显示器像素不匹配造成的串扰问题,提出利用图像插值的合成方法对图像进行缩放处理。以9视点为例,提出缩放比例系数k,实现双线性插值算法的改进。嵌入式样机测试结果表明,该方法能够满足显示器像素宽度与柱透镜参数的完全匹配,串扰度从13.55%降低到1.40%,降低了12.15%,图像分辨率明显提高,立体显示效果更好。     

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.     

新型自动立体显示背光板的光学设计

立体显示技术的研究主要是解决虚拟现实领域的三维视觉问题。自动立体显示是不需要配戴特殊眼镜的,使用一个二维平面空间显示屏显示至少一对满足双眼视差的立体图像。当人的双眼接受到具有视差的立体图像对时,在视网膜上形成视差像,经大脑神经系统的融合,从而产生深度感。提出了一种全新的实现自动立体显示的折射式方法,设计了基于此方法的一种新型折射式的、结构简单的、通过透射显示屏(如液晶显示屏)实现自动立体显示的背光系统。根据视差立体显示参量模型,建立了光学系统的结构参量以及分析了光学材料的性质对实现立体显示的影响,并运用先进的光学设计软件进行设计、模拟。     

Autostereoscopic display based on multi-layer lenticular lens

An autostereoscopic display based on a multi-layer lenticular lens was proposed. The autostereoscopic display is composed of a flat panel display and a multi-layer lenticular lens sheet, which includes a traditional single lenticular lens and an additional transparent layer. The focal length of the multi-layer lenticular lens can be changed by choosing the refractive index of the additional transparent layer to adjust the stereoscopic depth, and it is an easier and much more flexible way than changing lenticular lens's curvature radius. A 22-in. 9-view autostereoscopic display prototype was developed. The image crosstalk of the prototype is very small and it has good presentation to several viewers without wearing eyeglasses.     

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.     

一种头盔式高亮背光显示系统设计

高亮背光显示装置在航空航天领域有着广泛的应用,结构小巧,重量轻便是其发展趋势;通过自由曲面棱镜和菲涅尔螺纹镜的引入从而使系统的光学结构简单,依据光学原件设计了显示系统的机械封装和电路系统,整个显示系统部件定位准确,组装和拆卸方便,总重量小于30g。测试结果表明整个系统可以达到如下的指标：亮度200000cd／m2,均匀度大于859／6,功耗小于6W,达到设计要求。     

立体显示器质量测试与性能分析研究

立体显示技术是当今信息显示的前沿和热点方向,其终端显示的图像质量也逐渐引起注意.本文针对立体显示过程中的质量问题,给出了影响立体显示器显示质量的因素,如串扰、可视角、亮度、双眼亮度差、亮度均匀性等指标的测量和评估方法.基于当前最流行的LCD显示屏和PDP显示屏样本进行了测试,比较了不同尺寸和不同制式立体显示屏各种测量值之间的差异.通过分析实验数据,得出了上述测量指标对不同立体显示屏的影响.结果表明:快门式立体电视采用PDP屏幕的串扰度要远远低于采用LCD屏幕的串扰度,拥有更广阔的可视角范围.