集成成像立体显示技术研究进展

集成成像立体显示是一种水平和垂直方向同时具有运动视差的真三维立体显示技术。本文概述了集成成像立体显示在显示三维图像时存在的景深范围小,视角范围窄,赝像等问题,介绍了提升景深范围、扩大视角、消除赝像的技术方法。介绍了利用子图像阵列进行计算机三维虚拟重建的最新研究进展。通过研究指出,具有二维和三维显示模式转换功能的集成成像立体显示技术是超薄型真三维立体显示器的重要发展方向。     

基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示

为了解决视区分离的问题,设计了一种基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示器,建立了3D成像模型,详细阐述了一维集成成像双视3D显示的原理;通过几何光学推导视区宽度以及观看视角的计算公式;研制了基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示测试装置,在左18°到右18°的范围内,通过左偏振眼镜和右偏振眼镜在同一视区内分别观看到两个不同的3D图像。     

基于相机实拍的高分辨集成成像三维显示技术的研究

为了实现高分辨率集成成像三维显示,设计了一种基于数码相机实拍的集成成像高分辨率图像采集系统,给出3D图像的深度范围;对实、虚显示模式的图像分辨率进行分析研究。基于集成成像原理用数码相机进行高分辨率的图像采集,由微透镜阵列节距、焦距、物距等参数计算出显示分辨率与显示深度,结合计算机进行图像处理,通过高精度打印图像并与微透镜阵列粘合的方法进行实验验证,给出拍摄参数和显示参数并与传统视差显示模式和集成成像的聚焦显示模式进行比较。在参数匹配较好的情况下,集成成像实、虚显示模式的图像分辨率优于聚焦显示模式和传统视差显示模式,并可采用较宽节距的微透镜阵列,验证了集成成像实、虚显示模式下可实现高分辨率的三维显示。通过集成成像高分辨率图像采集,并以实模式、虚模式显示模式,可获得高分辨率的集成成像三维显示。     

基于渐变线光源的高亮度集成成像3D显示

为了解决观看视角与亮度的相互制约关系,设计了一种基于渐变线光源的集成成像3D显示器,通过设置渐变线光源中每列线光源的宽度,优化微图像阵列中每列图像元的成像光路,建立了3D成像模型,通过几何光学推导了观看视角以及亮度的计算公式;研制了基于渐变线光源的集成成像3D显示实验装置,通过实验验证了可以在保持观看视角的前提下将3D图像的亮度提高为传统集成成像3D显示的4.5倍。     

真三维立体显示静态成像技术研究

简述了二维立体显示的现状,分析了真三维立体显示静态成像技术的基本原理和成像空间材料选取的依据,给出了真三维立体显示系统的控制模型,最后以人体心脏为例实现了真三维立体显示静态成像的模拟,并列举了它在各领域中的应用。     

三维集成成像景深提高方法的研究

依据三维集成成像机理,分析了限制三维集成成像景深的主要因素,重点讨论了多层显示器法、不对称相位光罩法及电控聚合发散液晶薄膜生成可变像面法的原理,展望了三维集成成像景深增强方法的发展趋势.     

采用双目立体相机的实时集成成像拍摄系统

提出了一种基于双目立体相机的实时集成成像拍摄系统。不同于采用传统的摄像机阵列,该系统采用双目相机对三维场景进行拍摄,有效地简化了集成成像拍摄系统的结构。该系统首先利用双目相机获取三维场景的左右视差图,然后上传到图形处理器生成三维场景的高分辨率深度图,之后利用深度图和彩色纹理图在图形处理器中并行生成新视点视差图像,并利用像素映射算法生成高分辨率微图像阵列,实现实时的集成成像显示。实验中系统获取的深度图像素数目是微软Kinect2获取深度图像素数目的4.25倍,当系统运行在1 920 pixel1 080 pixel、99视点数的环境下,可实现三维场景的实时拍摄与显示,实验结果证明了所提系统的可行性。     

集成成像三维数字重构技术研究

集成成像三维重构技术作为一种真三维重构技术,成为当今三维成像与显示领域的重要研究方向。以光线追迹方法为基础,使用像素映射算法实现了三维场景的数字重构;同时使用对同名像点提取误差具有较强鲁棒性的统计重构算法对三维场景进行高精度数字重构,并开展了标准量块的数字重构实验,实现了量块的高精度数字重构。     

立体显示技术的研究进展

立体显示技术从观看者是否佩戴设备进行观看可以分为头戴式和裸眼式两种类型。其中头戴式又可以分为偏振眼镜、互补色眼镜、快门眼镜、头盔等技术;裸眼式可以分为光栅式、全息式、集成成像和体显示。分类介绍头戴式和裸眼式立体显示技术的原理、结构、各自的优缺点以及最新研究进展,分析了当前立体显示技术的现状,展望了立体显示的未来。     

Curved Projection Integral Imaging Using an Additional Large‐Aperture Convex Lens for Viewing Angle Improvement

In this paper, we propose a curved projection integral imaging system to improve the horizontal and vertical viewing angles. The proposed system can be easily implemented by additional use of a large‐aperture convex lens in conventional projection integral imaging. To obtain the simultaneous display of 3D images through real and virtual image fields, we propose a computer‐generated pickup method based on ray optics and elemental images, which are synthesized for the proposed system. To show the feasibility of the proposed system, preliminary experiments are carried out. Experimental results indicate that our system improves the viewing angle and displays 3D images simultaneously in real and virtual image fields.     

基于集成成像的三维空间数字水印新技术

提出了一种基于集成成像的数字水印技术,利用基于智能深度反转模型的计算集成成像系统,生成三维数字水印;设计基于离散小波变换的嵌入与提取算法,实现了水印信息的隐藏,并利用集成成像显示三维数字水印。通过实验证明,表明新技术产生的三维数字水印不仅满足了稳健性和安全性的要求,且图像质量和显示效果均符合人类视觉模型的要求。该研究工作为三维数字多媒体产品的版权保护提供了新的思路及解决手段。     

基于计算集成成像的图像配准算法研究

计算集成成像是目前三维重构与显示领域的主流研究方向,是一种基于透镜阵列来获取和重现目标场景三维的技术,针对集成成像采集的子图特征点匹配问题,传统的图像匹配方法匹配点少、耗费时间长、容易产生局部极值等问题。为了获取更多的匹配点,在原有 SIFT 配准算法基础上进行了适当的改进,实现集成成像稠密的图像配准,较大地缩短了配准时间。     

基于三维集成成像相机阵列获取的元素图像校正

利用相机阵列获取三维信息实现三维集成成像与显示时,为消除相机阵列空间位置偏差对元素图像阵列的影响,提高再现三维图像的质量,以相机阵列记录系统为基础提出了一种元素图像阵列校正方法。通过特征点位置坐标以及相机位置平移误差和旋转误差的计算,分析了相机阵列位置平移误差和旋转误差与元素图像间的关系,以及校正算法的精度。利用光学实验对该算法进行了验证,结果表明,此方法可有效消除相机阵列位置偏差对元素图像阵列的影响,并且校正后再现三维图像质量明显优于误差图像,峰值信噪比提高了33.6%,实现了基于三维集成成像相机阵列获取的元素图像校正,满足了集成成像的显示要求。     

三维重建图像在水平视差大深度积分成相的放大

在这篇论文中,一个能放大三维重建图像的水平视差积分成像被提出.自从水平视差积分成像为我们提供一个三维的自然图像列,三维图像放大的实现是通过观察重建图像在水平自然图像列和垂直图像差行技术的合成使用.为了显示被提出积分系统的可能性,做了一些关于三维图像放大的实验,实验结果被提出.     

基于空间光调制器的合成全息显示技术研究

提出了一种基于液晶空间光调制器和计算全患技术的合成全患显示新方法.由计算机设计三维物体模型并获取带有视差信息的系列二维体视数字图像,通过计算全患方法对每一幅二维图像计算得到相应的全息图,再现时将左右眼视图对应的全息图同时输出到两个空间光调制器进行实时光电再现,并使再现像的位置符合人眼双目观察需要,计算机控制不同视角全患图顺序输出,从而实现合成全患立体显示,同时可观察合成全息动感,而观察者位置不必移动,与传统的合成全息显示相比操作灵活,易于控制.在实验中用液晶背投影光学引擎系统设计了硬件实验系统,设计了相关的控制软件,并给出了实验结果.     

Computational Implementation of Asymmetric Integral Imaging by Use of Two Crossed Lenticular Sheets

We propose an asymmetric integral imaging method to adjust the resolution and depth of a three‐dimensional image. Our method is obtained by use of two lenticular sheets with different pitches fabricated under the same F/#. The asymmetric integral imaging is the generalized version of integral imaging, including both conventional integral imaging and one‐dimensional integral imaging. We present experimental results to test and verify the performance of our method computationally.     

集成成像三维新媒体的数字版权保护新方法

提出了一种新的基于集成成像的数字水印方法,利用集成成像机理和光学彩色图像的数字水印算法,实现了对集成成像三维新媒体的版权保护与内容鉴别认证,所提算法能满足稳健性和安全性的要求。通过实验,证明了所提方法的可行性和正确性,研究工作为集成成像三维新媒体的版权保护提供了新的思路与解决方法。