基于多层液晶的近眼三维显示研究

发布时间：2017-06-14 22:04

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【摘要】：近年来,近眼显示在军事应用、工业生产、3D显示与电子游戏等领域有着越来越广泛的应用。比如Oculus公司推出的Oculus Rift产品和Google公司推出的可穿戴设备Google Glass产品,都引起了消费领域的广泛关注。如果将近眼显示与三维显示技术相结合形成近眼三维显示,将会极大的提高用户的视觉体验,丰富人们的日常生活。然而在传统的可穿戴近眼三维显示领域中,频繁使用到自由曲面元件、全息光学元件等,同时还会引入其它反射、折射、衍射等元件,增加了光学系统的复杂度,降低了显示设备的便携性。因此,Hironobu Gotoda等就提出一种多层的计算显示方案,其使用堆叠的空间光调制器产生随视点变化而变化的图像,得到精确的运动视差。同时Andrew Maimone等利用多层液晶结构制作了增强显示眼镜,结合非负矩阵分解算法,优化出了最佳的重构光场。基于前人对多层液晶近眼显示技术的研究,本文详细阐述了基于多层液晶的近眼显示技术的基本原理,着重介绍了如何利用高维度线性最小二乘算法和非负矩阵分解算法,结合光线与多层像素的一一对应关系,计算出多层液晶像素的透过率,最终实现三维场景的重构。其次本文分别采用3ds max软件和OpenGL语言实现了目标光场的创建。实验表明,两种方法采样出的光场完全相同,且OpenGL实时性更高,因而更具通用性。同时本文利用人眼不同视场的不同MTF曲线,计算出了相应视场的分辨力分布,并依此设计得到了最优的光场权重矩阵。基于该权重优化方案,在提高优化自由度的同时,保证了图像保真度,使得显示效果更加接近真实情况。再次基于人眼不同视场下分辨能力的不同,本文提出了一种基于自适应分辨率的近眼光场显示加速算法。该算法首先通过对中心视场精密采样、边缘视场稀疏采样的方式,降低重构光场的信息量；其次利用索引纹理对光线场密度重新排布,最后使用GLSL语言实时渲染出液晶层透过率,实现三维场景的重构。最后本文提出了近眼三维显示技术目前遇到的瓶颈,并对可能的改进方法作了预测。
【关键词】：近眼三维显示 多层液晶 人眼视觉特性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN27
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 三维显示技术概述10-18
• 1.1.1 双视差显示10-14
• 1.1.2 水平视差多视角显示14-17
• 1.1.3 全视差显示17-18
• 1.2 基于多层液晶的三维显示概述18-22
• 1.3 研究内容及创新点22-24
• 1.3.1 研究内容22-23
• 1.3.2 创新点23-24
• 2 基于多层液晶的三维显示原理24-36
• 2.1 液晶基本结构24-25
• 2.2 基于多层液晶的三维显示基本原理25-26
• 2.3 目标光场的创建26-27
• 2.4 高维度线性最小二乘算法27-30
• 2.5 非负矩阵分解算法30-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 基于多层液晶的目标光场创建36-53
• 3.1 3ds max创建光场36-45
• 3.1.1 相机阵列的位置37-39
• 3.1.2 相机的视口朝向39
• 3.1.3 相机的视场角39-41
• 3.1.4 相机的分辨率41-42
• 3.1.5 光场与像素的对应关系42-45
• 3.2 OpenGL创建光场45-49
• 3.2.1 读取obj模型45-46
• 3.2.2 坐标变换46-49
• 3.3 3ds max和OpenGL创建光场的比较49-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 基于人眼视觉特性的近眼光场显示优化算法53-64
• 4.1 LSQLIN算法与NMF算法的比较53-57
• 4.2 基于视觉特性的权重模型57-59
• 4.3 不同孔径下的视场角估算59-61
• 4.4 基于视觉特性的优化算法实验结果61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 基于自适应分辨率的近眼光场显示加速算法64-74
• 5.1 近眼光场显示实时性介绍64
• 5.2 近眼光场显示实时性原理64-67
• 5.3 基于自适应分辨率的算法原理67-70
• 5.4 基于自适应分辨率的算法实验70-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 总结74
• 6.2 展望74-76
• 参考文献76-79
• 作者简介79
• 攻读硕士期间学术成果79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王欢;徐向阳;辛武根;王伟;涂志中;尹P浛

本文编号：450623