高清多视点裸眼3D像素重配的逻辑算法研究
发布时间：2021-01-11 23:17
多视点裸眼3D技术能够满足环视3D观看的需求,是裸眼3D技术的一个前沿发展方向。多视点裸眼3D像素重配技术能够使用数字逻辑方法完成多视图像素的亚屏幕重新配置,是实现多视点裸眼3D的关键技术之一。本文在课题组裸眼3D技术研究的基础上,进一步探索多视点裸眼3D像素重配技术,重点研究高清多视点裸眼3D像素重配的硬件逻辑算法。论文完成的研究工作如下:（1）在裸眼3D技术研究基础上,结合独立视区理论、亚屏幕分区方法,探讨了多视点裸眼3D的光学机理,得出了多视点的光学结构和独立视区空间分布特征。根据多视点3D的亚屏幕分区和独立视区,讨论了高清多视点像素重配逻辑算法的可行性。（2）多视点3D的亚屏幕分区以平板显示屏的物理列像素来间隔重组,从而构成多个亚屏幕。论文中以四视点为例描述了亚屏幕的分区结构和独立视区分布,研究了通过TTL视频接口和HDMI视频接口来完成多视点视频图像至亚屏幕分区的像素重配方法。由于多视点3D视频的数据量大,在一个刷新周期内需要完成视图分割、数据缓冲和像素重配,无法使用CPU方法来完成。因此,我们构建了以FPGA为核心控制器的视频图像处理电路,以DDR为缓存,用轮序算法来快速完...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１裸眼３Ｄ显示效果图??
?第２章裸眼３Ｄ技术基础原理???第２章裸眼３Ｄ技术基础原理??裸眼３Ｄ技术是基于人眼立体视觉的３Ｄ技术，并且裸眼３Ｄ效果的实现必??须建立在双眼感知的基础上。裸眼３Ｄ技术将具有视差的立体对图像经过像素重??配处理后分别被人的左右眼接收，从而使得观看者能够获得立体效果。本章将对??裸眼３Ｄ技术机理、裸眼３Ｄ技术类型以及相关理论进行分析，最后根据左右格??式立体对图像进行裸眼３Ｄ像素重配技术进行研究，为后续实现高清多视点裸眼??３Ｄ像素重配技术研宄提供理论支持。??２．１裸眼３Ｄ技术机理??人眼是人类直接获得外部信息的主要感知器官，依靠人眼视觉感官获取外??界信息的占比超过百分之八十［３火在光源照射及光线反射下，物体光信号通过人??眼晶状体折射传输并聚焦到人眼视网膜上，并由视网膜上的感光神经细胞感受??到光信号刺激，从而产生对应的神经信号冲动并将其感知为视觉图像。人眼的成??像原理如图２．１所示。??裸眼３Ｄ技术所需的立体对图像来自于３Ｄ图像传感器，而３Ｄ图像传感器??感光阵列正是通过仿生人眼成像原理，从而获取具有差异的左右图像。３Ｄ图像??传感器与普通图像传感器存在着较大的区别，在进行图像采集时其通过仿生双??眼立体视觉的形成原理与特性，使得左右图像传感器采集具有一定差异的左右??图像，进而存储左右图像得到符合双目立体视觉要求的立体对图像［３７］。??晶状体?＼／?视网膜??物点?Ｙ??成像点匕??图２．１人眼成像原理示意图??６??
?第２章裸眼３Ｄ技术基础原理???双目立体视觉是人类感知三维立体世界的前提，而双目立体视觉的形成基??础源于左右眼实际视图之间的差异，其原理如图２．２所示。当左右眼观看同一事??物时，由于人的左右眼之间具有一定的距离，因此将会接收到两幅具有一定差异??的视觉图像，这种差异称为双目视差或者视差［３８］。由于左右眼获取具有视差的左??右眼视图，因此在左右眼视网膜上所形成的视觉图像之间也存在一定的视差，因??而大脑融合具有双目视差的左右眼视图信号将重构具有空间信息的立体对图像，??从而形成立体视觉并感知三维空间环境。裸眼３Ｄ技术正是建立在双眼立体视觉??的生理基础上研究发展而来，通过显示屏终端内外侧的特殊材料对具有视差的??左右眼视图进行空间分离，并使左右眼视图能够分别准确地进入观看者的左右??眼中，从而使观看者能够获得立体视觉效果［３９］。??标物体??Ｃｐ??左眼实际视图右眼实际视图??左目眼??ｆ?ｔ?软脑融合左右??＼?１Ｊ?■?眼视图而形成立??体视觉??图２．２双目立体视觉原理??裸眼３Ｄ技术在显示屏终端进行３Ｄ效果显示之前，需对立体对图像进行一??定视差优化算法处理，从而获得较好立体效果的立体对图像。根据视差显示的方??向可以将视差分为水平视差和垂直视差，其中水平视差是观看者获得立体效果??的关键，而垂直视差是造成图像阶梯失真的主要原因［４Ｇ］。垂直视差形成的原因来??自于３Ｄ图像传感器拍摄系统的人为误差，是由于左右图像传感器之间垂直距离??差距误差所造成的。由于垂直视差的人为因素较大，并且图像阶梯失真影响立体??对图像的实际观看体验，因此应当在设计３Ｄ图像传感器时，应当尽量避免左右??图像传
【参考文献】：
期刊论文
[1]裸眼3D质量测试信号生成方法及实验研究[J]. 姚贞辉,梁发云,何磊,韩岭. 电子器件. 2019(06)
[2]基于JTAG协议的FPGA在线加载[J]. 孙少华,屈盼让,韩佳玮. 航空计算技术. 2019(06)
[3]平行立体图像视差自适应调整[J]. 龙桂铃,李其昌. 激光与光电子学进展. 2019(21)
[4]5G移动通信技术下的物联网时代[J]. 姜英涛. 通讯世界. 2019(09)
[5]基于ZYNQ硬件加速OpenCV实时高清显示系统设计[J]. 张强,孙静,王威廉,康立富. 云南大学学报(自然科学版). 2019(05)
[6]一种基于ADF4360-9和FPGA的合成时钟源设计[J]. 陈杨梦,张伟昆. 桂林电子科技大学学报. 2019(03)
[7]ZYNQ系统的无线显微图像传输与显示设计[J]. 林峰,黄新栋,张泽韬,黄永杰,郭清锋. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(04)
[8]Micro LED显示技术研究进展[J]. 邰建鹏,郭伟玲. 照明工程学报. 2019(01)
[9]基于多图像融合的裸眼3D视频技术研究[J]. 安玲玲,于雷. 计算机时代. 2018(12)
[10]XILINX FPGA内部BRAM资源的应用研究[J]. 袁晓军,张亮. 航空计算技术. 2018(05)
博士论文
[1]高分辨率密集视点裸眼三维（3D）显示关键技术的研究[D]. 孟洋.北京邮电大学 2019
[2]基于衍射光学的裸眼3D显示研究[D]. 万文强.苏州大学 2018
[3]实时三维内容生成算法研究与实现[D]. 姚少俊.浙江大学 2015
[4]基于人类视觉系统的图像信息感知和图像质量评价[D]. 吴金建.西安电子科技大学 2014
[5]彩色立体显示关键技术研究[D]. 梁发云.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]基于FPGA图像边缘检测算法的实现[D]. 张敏.中北大学 2019
[2]基于ZYNQ的视频关键帧提取系统设计[D]. 逯宏超.中北大学 2019
[3]多视点裸眼3D电视的虚拟视点生成方法研究[D]. 韩冬雪.山东大学 2019
[4]新型裸眼3D显示器自由曲面透镜设计[D]. 张晓婷.华侨大学 2019
[5]3D图像传感器硬件逻辑算法研究[D]. 刘星.南昌大学 2018
[6]DDR2 SDRAM控制器的设计与实现[D]. 段岑林.西安电子科技大学 2018
[7]高清裸眼3D电视图像信号处理技术研究[D]. 陈东.南昌大学 2017
[8]基于FPGA的多通道TV-HDMI视频转换器设计[D]. 向梓豪.贵州大学 2017
[9]超高清多视点裸眼立体图像融合系统[D]. 梁冬冬.南京大学 2017
[10]实时超高清裸眼3D显示关键技术研究[D]. 黄振伟.重庆大学 2017
本文编号：2971665
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１裸眼３Ｄ显示效果图??
?第２章裸眼３Ｄ技术基础原理???第２章裸眼３Ｄ技术基础原理??裸眼３Ｄ技术是基于人眼立体视觉的３Ｄ技术，并且裸眼３Ｄ效果的实现必??须建立在双眼感知的基础上。裸眼３Ｄ技术将具有视差的立体对图像经过像素重??配处理后分别被人的左右眼接收，从而使得观看者能够获得立体效果。本章将对??裸眼３Ｄ技术机理、裸眼３Ｄ技术类型以及相关理论进行分析，最后根据左右格??式立体对图像进行裸眼３Ｄ像素重配技术进行研究，为后续实现高清多视点裸眼??３Ｄ像素重配技术研宄提供理论支持。??２．１裸眼３Ｄ技术机理??人眼是人类直接获得外部信息的主要感知器官，依靠人眼视觉感官获取外??界信息的占比超过百分之八十［３火在光源照射及光线反射下，物体光信号通过人??眼晶状体折射传输并聚焦到人眼视网膜上，并由视网膜上的感光神经细胞感受??到光信号刺激，从而产生对应的神经信号冲动并将其感知为视觉图像。人眼的成??像原理如图２．１所示。??裸眼３Ｄ技术所需的立体对图像来自于３Ｄ图像传感器，而３Ｄ图像传感器??感光阵列正是通过仿生人眼成像原理，从而获取具有差异的左右图像。３Ｄ图像??传感器与普通图像传感器存在着较大的区别，在进行图像采集时其通过仿生双??眼立体视觉的形成原理与特性，使得左右图像传感器采集具有一定差异的左右??图像，进而存储左右图像得到符合双目立体视觉要求的立体对图像［３７］。??晶状体?＼／?视网膜??物点?Ｙ??成像点匕??图２．１人眼成像原理示意图??６??
?第２章裸眼３Ｄ技术基础原理???双目立体视觉是人类感知三维立体世界的前提，而双目立体视觉的形成基??础源于左右眼实际视图之间的差异，其原理如图２．２所示。当左右眼观看同一事??物时，由于人的左右眼之间具有一定的距离，因此将会接收到两幅具有一定差异??的视觉图像，这种差异称为双目视差或者视差［３８］。由于左右眼获取具有视差的左??右眼视图，因此在左右眼视网膜上所形成的视觉图像之间也存在一定的视差，因??而大脑融合具有双目视差的左右眼视图信号将重构具有空间信息的立体对图像，??从而形成立体视觉并感知三维空间环境。裸眼３Ｄ技术正是建立在双眼立体视觉??的生理基础上研究发展而来，通过显示屏终端内外侧的特殊材料对具有视差的??左右眼视图进行空间分离，并使左右眼视图能够分别准确地进入观看者的左右??眼中，从而使观看者能够获得立体视觉效果［３９］。??标物体??Ｃｐ??左眼实际视图右眼实际视图??左目眼??ｆ?ｔ?软脑融合左右??＼?１Ｊ?■?眼视图而形成立??体视觉??图２．２双目立体视觉原理??裸眼３Ｄ技术在显示屏终端进行３Ｄ效果显示之前，需对立体对图像进行一??定视差优化算法处理，从而获得较好立体效果的立体对图像。根据视差显示的方??向可以将视差分为水平视差和垂直视差，其中水平视差是观看者获得立体效果??的关键，而垂直视差是造成图像阶梯失真的主要原因［４Ｇ］。垂直视差形成的原因来??自于３Ｄ图像传感器拍摄系统的人为误差，是由于左右图像传感器之间垂直距离??差距误差所造成的。由于垂直视差的人为因素较大，并且图像阶梯失真影响立体??对图像的实际观看体验，因此应当在设计３Ｄ图像传感器时，应当尽量避免左右??图像传
【参考文献】：
期刊论文
[1]裸眼3D质量测试信号生成方法及实验研究[J]. 姚贞辉,梁发云,何磊,韩岭. 电子器件. 2019(06)
[2]基于JTAG协议的FPGA在线加载[J]. 孙少华,屈盼让,韩佳玮. 航空计算技术. 2019(06)
[3]平行立体图像视差自适应调整[J]. 龙桂铃,李其昌. 激光与光电子学进展. 2019(21)
[4]5G移动通信技术下的物联网时代[J]. 姜英涛. 通讯世界. 2019(09)
[5]基于ZYNQ硬件加速OpenCV实时高清显示系统设计[J]. 张强,孙静,王威廉,康立富. 云南大学学报(自然科学版). 2019(05)
[6]一种基于ADF4360-9和FPGA的合成时钟源设计[J]. 陈杨梦,张伟昆. 桂林电子科技大学学报. 2019(03)
[7]ZYNQ系统的无线显微图像传输与显示设计[J]. 林峰,黄新栋,张泽韬,黄永杰,郭清锋. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(04)
[8]Micro LED显示技术研究进展[J]. 邰建鹏,郭伟玲. 照明工程学报. 2019(01)
[9]基于多图像融合的裸眼3D视频技术研究[J]. 安玲玲,于雷. 计算机时代. 2018(12)
[10]XILINX FPGA内部BRAM资源的应用研究[J]. 袁晓军,张亮. 航空计算技术. 2018(05)
博士论文
[1]高分辨率密集视点裸眼三维（3D）显示关键技术的研究[D]. 孟洋.北京邮电大学 2019
[2]基于衍射光学的裸眼3D显示研究[D]. 万文强.苏州大学 2018
[3]实时三维内容生成算法研究与实现[D]. 姚少俊.浙江大学 2015
[4]基于人类视觉系统的图像信息感知和图像质量评价[D]. 吴金建.西安电子科技大学 2014
[5]彩色立体显示关键技术研究[D]. 梁发云.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]基于FPGA图像边缘检测算法的实现[D]. 张敏.中北大学 2019
[2]基于ZYNQ的视频关键帧提取系统设计[D]. 逯宏超.中北大学 2019
[3]多视点裸眼3D电视的虚拟视点生成方法研究[D]. 韩冬雪.山东大学 2019
[4]新型裸眼3D显示器自由曲面透镜设计[D]. 张晓婷.华侨大学 2019
[5]3D图像传感器硬件逻辑算法研究[D]. 刘星.南昌大学 2018
[6]DDR2 SDRAM控制器的设计与实现[D]. 段岑林.西安电子科技大学 2018
[7]高清裸眼3D电视图像信号处理技术研究[D]. 陈东.南昌大学 2017
[8]基于FPGA的多通道TV-HDMI视频转换器设计[D]. 向梓豪.贵州大学 2017
[9]超高清多视点裸眼立体图像融合系统[D]. 梁冬冬.南京大学 2017
[10]实时超高清裸眼3D显示关键技术研究[D]. 黄振伟.重庆大学 2017
本文编号：2971665
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