基于计算机生成集成成像立体显示技术的研究
发布时间：2021-09-05 14:41
近十几年来,随着大尺寸与高分辨率平面显示设备的出现,人们的观看体验得到了显著的提升。但平面显示设备只能输出二维信息,无法观察到真实的三维场景信息。因此,对三维显示的研究显得尤为重要。集成成像是一种允许从计算机生成或对现实世界中的场景进行采集和显示三维信息的技术。近些年来,集成成像一直是一门非常重要的研究课题,因为集成成像可以在通过非相干光显示具有全视差和连续视角的真实立体三维彩色图像,观察者无需佩戴辅视设备且不会产生视觉疲劳。本文的研究内容为计算机生成集成成像。不同于传统的采集过程,本文的采集过程在虚拟软件中进行,通过模拟真实的相机阵列对三维场景进行元图像的采集,将采集得到的元图像通过新的编码方式合成元图像阵列,从而提升显示效果。并进一步分析了采集端对景深的影响,所采用的方法有益于集成成像显示系统的设计。本文工作内容与创新点如下:（1）研究了不同采集方法对显示效果的影响。在图像的采集阶段利用C4D软件模拟三维场景与相机阵列,采用离轴采集方法用于采集三维场景的元图像。这种采集方法的公共拍摄区域较大,并且提高了采集信息的利用率,不存在梯形失真问题。采用了高分辨率编码方式,将采集得到元图像通...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D显示分类
安徽大学硕士学位论文3图1.2集成成像原理图Fig.1.2Schematicofintegralimaging1.2国内外研究现状集成成像3D显示技术源于诺贝尔奖获得者Lippmann在1908年首次提出的集成摄影术（integralphotography）[2]。由于当时制造透镜阵列材料工艺和科技水平等因素的限制，该技术并没有得到进一步的有效发展和研究。随着近些年计算机图像技术和显示技术的飞速发展，集成成像技术受到了越来越多的国内外学者和研究人员的关注，许多重要的理论和实验成果也相继被报道，集成成像技术得到了广泛的发展。1.2.1国外发展现状1911年，莫斯科国立大学的Sokolov教授通过实验首次验证了了Lippmann的集成摄影术的想法，实验采用了针孔阵列代替微透镜阵列，但实验重建出的3D图像是一个相对较暗的像，且存在深度反转现象[3]。1931年，Ives教授提出通过使用二次记录的方法解决了深度反转问题，即把第一次通过集成成像系统重建出的3D图像作为3D物体，再利用微透镜阵列进行二次记录，通过再现过程重建出具有正确深度关系的3D图像[4]。由于早期工艺技术和材料水平的限制，难以制作出可以用于显示的微透镜阵列，前期科研人员所做的研究很多都是采用针孔阵列来代替微透镜阵列。直到1948年，苏联的Akimakina和Ivanov教授才第一次采用合适的微透镜阵列成功进行了集成成像实验。随着数字技术的成熟，光电技术的进步，集成成像技术得到进一步的发展。1999年，Okano和Hoshino等人分析了集成成像的深度范围限制，在透镜阵列前引入了一个大孔径的凸透镜，以控制图像的深度范围[5]。2002年，韩国的B.Lee教授提出一种通过顺序
第一章绪论4地打开和关闭透镜阵列的每个透镜来增强集成成像的视角的方法，减少了图像的重叠或图像翻转，并增加了系统的观看视角[6,7]。2006年，Yunhee,Kim等人使用彼此平行的液晶透明显示设备，并整合到集成成像系统中，从而使集成成像的显示深度增强[8,9]。2010年，B.Javidi基于3D集成成像扩展到图像采集极端传感器位置的情况，结合了图像对应关系提取，相机透视模型，视图集合以及计算集成成像3D重建技术，克服了集成成像系统中的这一限制[10]。2014年，M.Martinez-Corral等人提出了一种通用的算法，该算法可以对显示图像参数进行完全控制，可以生成一组适合于集成成像显示器特性的合成元图像，并可以控制重建的3D场景的深度[11]。2018年，Zebra公司提出了一种全新的光场显示架构，如图1.3所示。该架构由四个主要子系统组成：Hogel光学、光子子系统、驱动电子子系统、辐射图像计算，并提出了一种新的Double-FrustumHogel渲染算法[12]。图1.3光场显示架构示意图Fig.1.3light-fielddisplayarchitectureschematic1.2.2国内发展现状在国内，越来越多的高校和科研机构参与到集成成像技术的研究中，并取得了一系列优秀的科研成果。北京邮电大学桑新柱教授研究团队提出了一种高效的计算机生成集成成像方法，基于反向光线追踪技术，适用于创建高质量的集成图像而不存在幻视问题[13,14]。四川大学王琼华教授通过引入一种改进的集成成像系统，该系统由显示面板，大间距透镜阵列和定向漫射屏组成，可以在不同的宽视角区域以高分辨率重建两个不同的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于窗截取的立体元图像阵列快速生成[J]. 武伟,王世刚,赵岩,钟诚. 光学学报. 2018(07)
本文编号：3385536
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D显示分类
安徽大学硕士学位论文3图1.2集成成像原理图Fig.1.2Schematicofintegralimaging1.2国内外研究现状集成成像3D显示技术源于诺贝尔奖获得者Lippmann在1908年首次提出的集成摄影术（integralphotography）[2]。由于当时制造透镜阵列材料工艺和科技水平等因素的限制，该技术并没有得到进一步的有效发展和研究。随着近些年计算机图像技术和显示技术的飞速发展，集成成像技术受到了越来越多的国内外学者和研究人员的关注，许多重要的理论和实验成果也相继被报道，集成成像技术得到了广泛的发展。1.2.1国外发展现状1911年，莫斯科国立大学的Sokolov教授通过实验首次验证了了Lippmann的集成摄影术的想法，实验采用了针孔阵列代替微透镜阵列，但实验重建出的3D图像是一个相对较暗的像，且存在深度反转现象[3]。1931年，Ives教授提出通过使用二次记录的方法解决了深度反转问题，即把第一次通过集成成像系统重建出的3D图像作为3D物体，再利用微透镜阵列进行二次记录，通过再现过程重建出具有正确深度关系的3D图像[4]。由于早期工艺技术和材料水平的限制，难以制作出可以用于显示的微透镜阵列，前期科研人员所做的研究很多都是采用针孔阵列来代替微透镜阵列。直到1948年，苏联的Akimakina和Ivanov教授才第一次采用合适的微透镜阵列成功进行了集成成像实验。随着数字技术的成熟，光电技术的进步，集成成像技术得到进一步的发展。1999年，Okano和Hoshino等人分析了集成成像的深度范围限制，在透镜阵列前引入了一个大孔径的凸透镜，以控制图像的深度范围[5]。2002年，韩国的B.Lee教授提出一种通过顺序
第一章绪论4地打开和关闭透镜阵列的每个透镜来增强集成成像的视角的方法，减少了图像的重叠或图像翻转，并增加了系统的观看视角[6,7]。2006年，Yunhee,Kim等人使用彼此平行的液晶透明显示设备，并整合到集成成像系统中，从而使集成成像的显示深度增强[8,9]。2010年，B.Javidi基于3D集成成像扩展到图像采集极端传感器位置的情况，结合了图像对应关系提取，相机透视模型，视图集合以及计算集成成像3D重建技术，克服了集成成像系统中的这一限制[10]。2014年，M.Martinez-Corral等人提出了一种通用的算法，该算法可以对显示图像参数进行完全控制，可以生成一组适合于集成成像显示器特性的合成元图像，并可以控制重建的3D场景的深度[11]。2018年，Zebra公司提出了一种全新的光场显示架构，如图1.3所示。该架构由四个主要子系统组成：Hogel光学、光子子系统、驱动电子子系统、辐射图像计算，并提出了一种新的Double-FrustumHogel渲染算法[12]。图1.3光场显示架构示意图Fig.1.3light-fielddisplayarchitectureschematic1.2.2国内发展现状在国内，越来越多的高校和科研机构参与到集成成像技术的研究中，并取得了一系列优秀的科研成果。北京邮电大学桑新柱教授研究团队提出了一种高效的计算机生成集成成像方法，基于反向光线追踪技术，适用于创建高质量的集成图像而不存在幻视问题[13,14]。四川大学王琼华教授通过引入一种改进的集成成像系统，该系统由显示面板，大间距透镜阵列和定向漫射屏组成，可以在不同的宽视角区域以高分辨率重建两个不同的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于窗截取的立体元图像阵列快速生成[J]. 武伟,王世刚,赵岩,钟诚. 光学学报. 2018(07)
本文编号：3385536
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3385536.html
