三维立体显示技术研究新进展

在分析传统基于二维平面图像的三维立体显示技术的原理及特点的基础上,重点阐述了数字全息三维显示技术的应用研究现状,介绍了三种典型的数字全息显示技术:基于数字合成全息的三维显示技术、基于空间光调制器的数字全息三维显示技术以及基于集成数字全息技术的三维显示技术,并对三维显示技术研究及其应用中存在的关键技术问题进行了分析和讨论。     

平面三维显示技术的研究现状

平面三维显示技术是近年来最新出现的虚拟现实显示技术,其最大的特点是观察者无需使用任何辅助附加设备,直接用肉眼就可看到屏幕上显示的三维图像。为推进三维显示技术的发展,进一步研究了视差立体成像原理,并据此介绍几种平面三维显示方法及其工作原理,包括障栅立体显示、微柱透镜阵列立体显示、偏振片立体显示和基于微柱透镜立体显示原理的多视点系统,阐述并分析了系统的优缺点。以日本三洋公司的四视角立体显示装置、南京大学的多视点三维显示系统和NEC液晶科技的HDDP三维显示系统为例,描述了国内外该项技术近期的研究现状,分析了存在的技术难点,展望了该应用领域的发展前景。     

液晶自动立体显示技术研究进展

根据双目视差原理,介绍了液晶自动立体显示技术的基本理论,讨论了当前主要的液晶自动立体显示技术,分析了各种技术的实现方式和技术特点.通过对比几种新型液晶自动立体显示器的内外部参数,总结了目前国内外液晶自动立体显示技术的发展水平,指出了今后主要的发展趋势.     

动态全息三维显示研究最新进展

全息三维显示是真三维显示技术, 其原理是利用光学干涉记录和衍射再现将物体或场景的三维信息全部重建出来, 所以观看全息三维图像与观看真实物体或场景的效果一样. 近期全息研究领域有一些突破性的成果被报道, 将推动全息显示的应用不断走向成熟. 本文将重点介绍基于光学材料和空间光调制器为全息图承载载体的动态全息三维显示最新发展状况. 虽然动态全息三维显示研究仍然存在挑战, 但最近研究中已经利用光学材料实现了实时动态全息三维视频显示, 这为未来实现大尺寸、高分辨率、彩色全息真三维视频显示提供了可能.     

部分象素全息屏实现三维显示

介绍了利用部分象素全息屏实现三维立体显示的基本原理和结构,并指出可通过记录部分象素结构复合在同一平面内的狭缝全息图获得这种部分象素衍射屏.与电子束刻蚀技术相比,具有制作简便、成本低、制得屏面积大等优点.最后给出了光学实验方法与结果.     

彩色计算全息颜色匹配的研究

基于色度学原理,研究了彩色计算全息颜色的匹配问题,给出了电子显示色系下颜色量与计算全息物光波振幅之间的等色传递关系.首先,讨论了电子显示色系和彩色计算全息色系之间的颜色传递问题,并且给出了这两个色系下颜色量的转换方法.其次,以彩色全息再现像与原始计算目标颜色一致为目的,分析了彩色计算全息色系下的颜色量和与其对应物光波振幅的关系,并得出了颜色量和物光波振幅间应满足的一般方程.最后,本文选取PAL制式彩色显示色系下的彩色目标为全息图计算物体进行了彩色全息显示实验,结果表明本文所述彩色计算全息颜色匹配方法是有效的.本文的研究工作将为彩色计算全息显示的实用化奠定一定的理论基础和技术依据.     

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。     

多平面全息三维显示及其噪声消除研究

基于层析法和Gerchberg-Saxton迭代算法,计算得到了多个平面构成的三维物体的计算全息图,并将该计算全息图加载于空间光调制器上,获得了具备全视差的三维立体显示。基于以上方法,对灰度图像进行显示,获得了较高的像质。构建了由100个平面组成的立方体,获得了立方体的三维图像。另外,在计算全息图时附加了相位平移函数,消除了由空间光调制器的栅格结构引起的多重衍射像噪声,将能量利用效率提高到原来的379%。这样,可获得高衍射效率、高像质且具备全视差的三维全息显示。     

新型裸眼悬浮立体显示系统

为了显示可以裸眼周视观看和具有悬浮特性且可触摸的立体图像,通过分析多种立体显示技术原理、应用范围及其优缺点,提出了一种新型的立体显示技术。电机带动定向屏旋转,将多投影机出瞳成像并形成空间的观察域,当观察者双眼位于观察域内时,无需佩戴眼镜即可观察到具有运动视差的立体图像,且此图像具有悬浮可触摸的效果。对系统中的关键技术进行了阐述,通过实验得到了观察距离为580mm、悬浮中心高度为150mm的立体图像。     

New Visualization Technique with a Three-Dimensional Video-Assisted Stereoendoscopic System: Application of the BVHIS Display Method During Endolaryngeal Surgery

A three-dimensional video-assisted stereoendoscopic system (3D video system) developed by the Shinko Optical Company, Ltd. (Tokyo, Japan), and referred to as the binocular vision by horizontal image shifting display method (BVHIS display method), has been developed to digitally process ordinary video signals obtained with a video camera connected to a direct videolaryngoscope. The three-dimensional video system provides the surgeon with stereoendoscopic video images and enhances the ability of the surgeon to perform delicate endoscopic procedures. The three-dimensional video-assisted stereoendoscopic laryngosurgical procedure and its underlying principles are described in this paper. A total of 12 patients with laryngeal lesions causing dysphonia underwent three-dimensional video-assisted stereoendoscopic laryngosurgery. Although the video image obtained with the BVHIS display method is only pseudo-three-dimensional, this method enables the surgeon to perceive both depth perception and realism. We describe a surgical procedure using this new visualizing technique and the underlying principles of the technique. Preoperative and postoperative evaluations of the patients' vocal functions are also described. This system is a useful tool for the treatment of laryngeal lesions causing dysphonia.     

用CPLD实现视频字符的显示

视频字符的显示原理是将字符点阵信号与原始视频信号叠加。在视频图像上实时叠加字符，可以及时将关键的数据和工作状态显示出来，既醒目又直观，因此视频字符显示技术得到了广泛的应用。文中介绍一种视频字符显示方法，该方法利用CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)与单片机实现视频字符的显示功能，即通过监视器实时显示所需观测的字符信息。实验证明用这种方法设计的电路性能稳定且易于维护。     

一种四路车载视频监控系统的设计与实现

针对目前汽车电子智能辅助系统的现状和市场需求,提出了一种基于多路视频解码复合技术和OSD显示技术的四路车载视频监控系统的设计方案。通过360度无死角四路鱼眼摄像头采集车身监控视频画面,实现多分割自由切换显示。阐述了视频监控系统的原理及软硬件模块的实现方法,重点讨论了视频分割、OSD显示模块的实现。最后,完成了整个系统的设计,并给出了实际运行结果。相比同类型的其他方案,成本下降了约三分之一。     

低功耗电润湿显示器视频显示驱动系统设计

针对电润湿显示器在播放视频时功耗较大的问题,设计了一套基于人眼视觉特性的低功耗视频显示驱动系统。该系统采用直方图修正与直方图匹配的方法,结合人眼视觉特性设定阈值,减少显示图像中高亮像素的数量从而降低系统功耗;同时提出一种低功耗多灰度驱动波形,结合电润湿显示器的光电特性,在实现灰度精准调制的同时进一步降低系统的功耗。实验结果表明:该系统改善了油墨分裂、油墨回流等问题,成功驱动了1024×768分辨率的电润湿显示器且视频显示效果良好,像素的最高灰度等级达到16阶,在测量同一段视频时,平均功率降低至1.75 W,功耗减少约20%.     

基于PXI总线高速图像采集显示系统设计

为解决高速Camera Link数据视频图像信号的采集与显示问题,提出了以PXI系统为平台,利用FPGA强大的并行处理能力及内部丰富的块RAM资源,模块化设计PXI接口模块,Camera Link数据接收模块,SDRAM缓存模块及VGA显示控制模块,同时利用FPGA构造出相应的VGA时序信号,控制视频转换芯片ADV7123实现两路图像数据的图形显示的系统设计。试验结果表明,该系统可实现输入100MB/s图像数据的实时显示,达到了预期的效果,具有一定的实用性和推广价值。     

基于视场拼接的全视差三维显示系统

提出了一种新的基于视场拼接的全视差三维显示方法及图像生成方案.系统核心部分由一个微投影机阵列、一个反射光路和一个散射屏组构成,图像生成方案采用基于OpenGL的算法实现.为了验证所提出的基于视场拼接理论的正确性,利用液晶显示器、菲涅耳镜组、定向散射屏和背投式反射光路搭建了实验样机.该装置可以在更紧凑的系统结构下显示包括横向视差和纵向视差在内的三维图像,并且通过图像生成算法的配合实现了动态三维显示效果.     

基于无线C/S模式的嵌入式图像采集系统设计

为增加视频监控的多样性,设计并实现了一种基于C/S模式的嵌入式无线视频监控系统;该系统以A20-ArmPC一体板作为服务器,以UVC图像传感器作为视频采集设备,通过无线网络传输视频数据,最后以PC作为客户端接收数据并予以显示;结果证明本设计稳定可靠,视频清晰流畅,在视频监控领域具有推广和使用价值。     

Color holographic display based on azo-dye-doped liquid crystal (Invited Paper)

A multiplexed holographic display video has been achieved by using a passive azo-dye-doped liquid crystal （LC） cell. Holograms formed in this cell can be refreshed in the order of several milliseconds. By angular multiplexing technique, dynamically multiplexed holographic videos are realized. Moreover, the reconstructed RGB images are merged into a color image, which illustrates the possibility of a color holographic three-dimensional （3D） display by holographic multiplexing of the LC cell.     

LED大屏幕视频图象显示亮度校正的一种方法

在大屏幕视频显示的研究中,通常将侧重点放在显示驱动电路的优化上。本文从人眼的主观视觉理论出发,讨论了大屏幕视频图象显示与主观视觉之间的关系。并提出了一种很好的校正理论。经过实验检验,它能在图象列信息相同时,不管背景图象如何,均能使显示屏保持相同的亮度,使显示的视频图象的质量得以提高.