集成成像立体显示技术性能改进研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｇａ ｓ ｉ ｎ ｂ ａ ｕ ｓａ ｅ ｍ． Ｔｈｅ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｌ ｏ ｉ ｐ ｏｖ ｈｅ ｐ ｒｏｒ ｎｃ ｓ ｏ ｈｅ ｉ ｅ ａ ｍ ａ ｎｇ ｓ ｔ ｍ ． ｓ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｈｅｐ ｔ ｍ ｒ ｅ ｔ ｅ ｆ ｍａ ｅ ｆｔ ｎｔ ｇｒ ｌｉ ｇｉ ｙｓ ｅ
ｃ ｕ ｉ ａ ｋ ｚ ｅ，ｎａ ｒ ｗ ｉ ｗｉ ｇ ａ ｌ ｌ ｄ ｎｇ ｂｌ ｃ ｏｎ ｒ ｏ ｖ ｅ ｎ ｎｇ ｅ，ｉ ｆ ｉｉｎｃ ｎｄ ｉ ｃ ｕ ａ ｅ ｄ ｐ ｈ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ．Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｒ ｐ ｎｅ ｆｃ ｅ ｙ ａ ｎａ ｃ ｒ ｔ ｅ ｔ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｉ ｐ ｒｐ ｏ ｏ— ｓ ｓ ａ ｄ ｇｉａ ｅ ｏｎ ａ ｙ ｐ ｃ ｅ ｉ ｔ ｌｓ ｃ ｄ ｒ ｉｋｕｐ ｐｒ ｃ ｓ ｔ ｏｕ ｌ ｃ ｏ ，ａ ｎ ｅ ａ ｍａ ｉ ｓ ｌ ｙ ｗｉｈ ｗｉ ｉ ｗｉ ｇ ｏ ｅ ｓ ｗｉｈ ｔ ｂ ａ ｋ ｚ ｎｅ ｎ ｔ ｇｒ ｌｉ ｇ ｎｇ ｄｉｐ ａ ｔ ｄｅ ｖ ｅ ｎ
人 眼可 以融 合 的集 成 成像 再 现 深 度 范 围 ， 并分 别 给
出 了不 同显 示模式 下 深度 的计算 公式 。
为 了增 大 视 角 ， 家 们 提 出 了很 多 解 决 方 法 。 专 例 如用 Ｆ数 很小 的菲涅 尔 微 透镜 阵列 来 增 大视 角 ， 然 而小 的 Ｆ数 会 带来透 镜 畸变ｌ 使 每个 图像 元 的 ＿ １ ；
比微透 镜 阵列 ２和 图 像 阵 列 ２所 包 含 的 单 元 数 多
２ 。 由图 １中的几何 关 系可得 ： 咒个
，
， ｚ
＿
ｃｅ
寿号 一，
图像阵
列２
Ｅ（ ） Ｐ（ ． ） ２ｉ，
Ｓ ｎ — ｏ ｎ等 ［ ｕ ｇ ｗ０ ｋＭｉ ２ 出将 深 度 定 义 为 当 中心 深 提 度 平 面 （ Ｄ ） 侧 像 斑 扩 大 至与 Ｃ Ｐ上像 素 尺 寸 Ｃ Ｐ两 Ｄ 相等 时 所 对 应 的 两 个 边 缘 深 度 平 面 之 间 的 距 离 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｔ ｇ ａ ｍ ａ ｎ ｓ ｔ ｕ Ｄ ｉｐｌ ｙ ｔ ｃ ｏｌ ｇｙ ｗｈｉｈ ｕｓ ｓ ｔ ｃ ｏ ｌ ｎｓ ａ ｒ ｙ ｔ ｅ ｏ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｅ ｒ ｌｉ ｇｉ ｇ ｉ ａ ｒ ｅ ３ ｄ ｓ ａ ｅ ｈｎ ｏ ｃ ｅ ｈｅ ｍｉｒ —ｅ ｒ ａ ｏ ｒ ｃ ｒ
２１０［ ０ －５ １ ］
量， 但计算 机 两步法 生 成 的图像 阵列存 在黑 边 问题 ，
会严 重影 响 观看效果 ， 同时 ， 由于 在二次 记 录时存 在 大 量子像 素 的映射 关 系ｌ 使 得 图像 阵列 的生 成 会 】 ，
耗 费大量 的 时间 。
个 像素 点发 出的光 近 似 为高 斯 光 束 ， 依 据该 高斯 并 光 束传播 模 型详 细 分 析 了实／ 模 式 和 聚 焦模 式 下 虚
１ 消 黑 边 的计 算 机 二 次 记 录
如 图 １所示 为消 黑边 的计算 机二 次记 录法 的原 理 图 。微透 镜 阵列 １和 图像 阵 列 １ 包 含 的单 元数 所
节 距等 于透镜 元节 距 的 ２倍 ， 机 械 地 来 回振 动 透 并
镜 元 以增 大 视角［３ 但该 方法 需 要微 透 镜 阵列 做 机 １， ２ 械 运动 ， 而且 为 了产生 视觉 残 留效应 ， 动速度 必须 运 足 够快 ， 这又 会带 来 空 气 阻 力或 噪声 等 影 响 ； 此 ， 为 又 提 出了一 种正 交偏 振开 关 的方 法ｒ 该 方 法使 用 １ 引， 带 有极 化开 关屏 的正 交偏振 图像 元 和正交 偏正 板与 微 透镜 阵列 粘贴 ， 方 法 的 缺点 是 由于 使 用 了极 化 该 板 ， 得原始 图像 的亮 度减 小 了一半 ， 像阵列 变得 使 图 昏暗 ； 随后 又提 出采用 多显 示设 备 的方法 口 ， 是 但 基 于该 方法 的装 置 很笨 重 ， 只测 试 了双 显 示设 备 且 的情况 。以上增 大 视 角 的方 法 都 比较 复 杂 ， 要 特 需 殊 的器件或 机械 运动 ， 现起来 比较 麻烦 。 实 而对 于深 度 问题 ， 究 者也 进 行 了卓 有 成效 的 研 研究 ， 先后 提 出了 多种 方 法 来增 加 集 成 成 像 的 可记 录与再 现深 度Ｌ １ ， 由于深 度本 身是 个相 对 的概 但 念， 因此一 直 很 难 给 出 一 个 较 为 准 确 的 计 算 公 式 。
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ Ｅｌ ｔ ｎ ｃ ａ ｄ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｅｉ ｇ， ｉ ｕ ｎＵ ｉｅ ｓ ｙ， ｈ ｎ ｄ １ ０ ５ Ｃ ｉ ａ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｒ ｉｓ ｎ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｉｅｒｎ Ｓ ｃ ａ ｎ ｖ ｒｉ Ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ， ｈ ｎ ： ｃｏ ｏ ｈ ｔ ２ Ｓ ａ ｅ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｆ Ｆ ｎ ａ ｅ ｔｌ ｃｅ ｃ ｎ Ｓ ｎ ｈ ｔ ｉ ｏ Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｕ ｉ ｅｓｔ ． ｔ ｔ Ｋｅ ａ ｏ ａ ｏ ｙｏ ｕ ｄ ｍ ｎａ ｉｎ ｅ ｙ ｔｅｉ Ｖ ｓ ｎ， ｉｈ ａ ｎ ｖｒ ｉ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｙ，Ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ， ｈｎ ） ｈ ｎ ｄ １ ０ ５ Ｃ ｉａ
３ Ｄ场景 视角 窄 、 度 范 围小 等 。 １ ３ 深 ９ １年 Ｉｅ 出 ｖｓ提 的两 步 记 录法 能 解决 深 度 反转 问题［ ， 是在 光 学 ５但 ］
透镜 阵列 获 取 ３ 场 景 的 立 体 信 息 ， 把 立 体 信 息 Ｄ 并 记 录到位 于微 透镜 阵 列 焦平 面 的 图像 记 录设 备 上 ， 得到 ２ Ｄ图像 阵列 。在再 现 过 程 中采 用 的微 透 镜 阵 列 与记 录时采 用 的微透 镜 阵列 具 有 同样 的参 数 ，Ｄ ２ 图像 阵列显 示于 图像 显 示 设备 上 ， 图像 显 示 设 备放
近年 来 ， 着科 学 技术 日新 月 异 ， Ｄ显 示 技术 随 ３ 也 获得 了长足 的发 展 ， 中集 成成像 更 以其全 视差 、 其 连续 视点 、 无视 疲 劳 以及 无 需借 助辅 助 设 备 等诸 多 优 点而受 到广 泛关 注Ｉ 。集成 成 像 的概念 最 早 由 １ Ｌ ｐ ｍａ ｎ于 １ ０ ｉｐ ｎ ９ ８年 提 出＿ ， 一 种 利 用微 透镜 阵 ４是 ］ 列来 记 录和再 现 ３ Ｄ空 间场景 的真 ３ Ｄ显示 技术 ， 它 包括 记 录和再 现 两个 过 程 。在 记 录过 程 中 ， 用 由 采 许 多透镜 元在 水平 和垂 直方 向上并 行排 列组成 的微
置在 微透 镜 阵列 的焦平 面上 ， 据光 路可 逆原理 ， 根 微
透镜 阵列将 许许 多 多 图像 元透 射 出来 的光 线聚集 还
原 ， 而在 微 透镜 阵列 的 附 近重 建 出 ３ 场 景 的 全 从 Ｄ
真立 体 图像 。 虽然 集成成 像技 术拥 有 许 多其 他 ３ 显示 技 术 Ｄ 所不具 备 的 优 点 ， 也 有 其 自身 的缺 点 与 不 足 ， 但 例 如 ， 记 录和再 现过程 中存 在空 间深 度反转 ， 在 再现 的
ａ ｄ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｔ ｅ３ ｓ ｅ ｅ ｎ ｅ ｏ ｓ ｒ ｃ ｈ Ｄ ｃ ｎ ．Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｓａ ｅ ｃ ｒ ｉ ｄ ｏ ｔｔ ｏ ｖ ｏ ｒ ｂ ｅ ｓｏ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌ ｍａ ｉ ｇ ｉ — ｓ ａ ｃ ｅ ｒ ａ ｒｅ ｕ ｏ ｓ ｌ ｅｓ ｍｅ ｐ ｏ ｌｍ ｆｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｇ ｎ ｎ
ａ ｇ ｅ ａ ｄ ａ ｒ ｐ ｄ ｃ ｍ ｐ ｔ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ｍａ ｉ ｇ Ａｌｏ，ｗｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｍ ａ ｉ ｇ ｄ ｐ ｈ ｒ ｎ ｅ ｎ ｌ ｎ ａ ｉ ｏ ｕ ｅ ｅ ｅ ａ ｅ ｎ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇｎ ． ｓ ｎ ｌ ｚ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇ ｎ ｅ ｔ ａ ｇ ａ ｄ ｄ ｄ ｃ ｈ ｅ ｔ ａｃ ｌ ｔｏ ｏ ｍ ｕ ａ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔｄ ｓ ｌ ｙ ｍｏ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｔｏ ｄ ｌ ｆ ｈ ｎ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｄ ｐ ｈ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｌ ｓｉ ｉｆ ｒ ｎ ｉｐ ａ ｄ ｓｂ ｓｎ ｈ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｅ ｏ ｔ
・
立 体 显 示 技 术
・
集 成成 像 立体 显 示技 术 性 能 改进研 究
龚欣 ． 川 大 学 电子 信 息 学 院 ， Ｉ成 都 ６ ０ ６ ； １四 Ｉ 四川 １ ０ ５ ２ 四川 大 学 视 觉 合 成 图形 图像 技 术 国家 重 点 学 科 实 验 室 ， ． 四川 成 都 ６０ ６） １ ０ ５
两步法 中 ， 图像信 息需 四次 经过微 透镜 阵列 折射 ， 图 像质 量 被 大 大 地 降低 了＿ 。随 着 计 算 机 技 术 的发 ６ ］
展 ， 算 机集 成成 像迅 速 发展起 来 ］ 由计 算机 来 计 ， 模拟 微透 镜 阵列 的第 二次 记 录过程 不会 降低 图像 质
ｇ ｎｇ，Ｄｅ ｔ ａ ｃ ａ ｉ ｎ ｉ ｐ ｈ ｃ ｌ ｕｌｔｏ
摘 要 ： 成 成像 是一 种 利 用微 透镜 阵列 来 记 录 和再 现 ３ 集 Ｄ空 间 场 景 的 真 ３ 显 示 技 术 。本 文 主 要 针 对 传 统 集 成 成 像 技 术 Ｄ 中存 在 的 黑 边 、 角 窄 、 录 速 度 慢 和 深 度 计 算 不 准 确 等 问 题 ， 行 了深 入 地 分 析 与 研 究 。 文 中建 立 了 相 应 的数 学 模 型 ， 别 视 记 进 分 提 出 了消 黑 边 的 计 算 机 二 次 记 录 和 大 视 角 的集 成 成 像 ３ 显 示 以 及 快 速 计 算 机 集 成 成 像 方 法 ， 据 建 立 的 高 斯 光 束 分 布 模 Ｄ 依 型 ， 给 出 了 不 同 显示 模 式下 具体 的集 成 成 像 深 度 计 算 方 案 。本 研 究 为 集 成 成 像 ３ 还 Ｄ显 示 性 能 的 提高 提 供 参 考 。 关 键 词 ： 成成 像 ； 边 ； 集 黑 大视 角 ； 速 计 算 机 集 成 成 像 ； 度 计 算 快 深 中 图分 类 号 ： Ｎ ４ Ｔ １１ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ２ ８３ （０ １０ —０ １ —０ １ ０ — ９ ５ ２ １ ）５ ０ １ ５
Ｋｅ ｒ ｓ Ｉ ｔ ｇ ａ ｍａ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇ ｎ ，Ｂｌ ｃ ｏ ｅ ａ ｋ ｚ ｎ ，Ｗ ｉ ｅ ｖ ｅ ｎ ｎ ｌ ，Ｒａ ｉ ｏ ｐ ｔ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ａ ｄ ｉｗｉ ｇ ａ ｇ ｅ ｐｄ ｃ ｍ ｕ ｅ ｅ ｅ ａ ｅ ｅ ｒ ｌｍ — ｎ ｉ
Ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｎ ｅ ｒ ｌＩ ｇ ｎ ｓ ｌｙ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆ Ｉ ｔｇ ａ ｍａ ｉ ｇ Ｄｉｐ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
ＧＯＮＧ ｎ ｘ ｎ，Ｗ ＡＮＧ ｏ ｇ ｈ ａ Ｘｉ— ｉ Ｑｉ ｎ — ｕ ，ＬＵＯ ｅ ｇ ｇ ｏ，ＤＥＮＧ ｕ ｎ Ｃｈ ｎ — ａ Ｈ ａ
ｃ ｕ ｉ ａ ｋ ｚ ｅ，ｎａ ｒ ｗ ｉ ｗｉ ｇ ａ ｌ ｌ ｄ ｎｇ ｂｌ ｃ ｏｎ ｒ ｏ ｖ ｅ ｎ ｎｇ ｅ，ｉ ｆ ｉｉｎｃ ｎｄ ｉ ｃ ｕ ａ ｅ ｄ ｐ ｈ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ．Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｒ ｐ ｎｅ ｆｃ ｅ ｙ ａ ｎａ ｃ ｒ ｔ ｅ ｔ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｉ ｐ ｒｐ ｏ ｏ— ｓ ｓ ａ ｄ ｇｉａ ｅ ｏｎ ａ ｙ ｐ ｃ ｅ ｉ ｔ ｌｓ ｃ ｄ ｒ ｉｋｕｐ ｐｒ ｃ ｓ ｔ ｏｕ ｌ ｃ ｏ ，ａ ｎ ｅ ａ ｍａ ｉ ｓ ｌ ｙ ｗｉｈ ｗｉ ｉ ｗｉ ｇ ｏ ｅ ｓ ｗｉｈ ｔ ｂ ａ ｋ ｚ ｎｅ ｎ ｔ ｇｒ ｌｉ ｇ ｎｇ ｄｉｐ ａ ｔ ｄｅ ｖ ｅ ｎ
人 眼可 以融 合 的集 成 成像 再 现 深 度 范 围 ， 并分 别 给
出 了不 同显 示模式 下 深度 的计算 公式 。
为 了增 大 视 角 ， 家 们 提 出 了很 多 解 决 方 法 。 专 例 如用 Ｆ数 很小 的菲涅 尔 微 透镜 阵列 来 增 大视 角 ， 然 而小 的 Ｆ数 会 带来透 镜 畸变ｌ 使 每个 图像 元 的 ＿ １ ；
比微透 镜 阵列 ２和 图 像 阵 列 ２所 包 含 的 单 元 数 多
２ 。 由图 １中的几何 关 系可得 ： 咒个
，
， ｚ
＿
ｃｅ
寿号 一，
图像阵
列２
Ｅ（ ） Ｐ（ ． ） ２ｉ，
Ｓ ｎ — ｏ ｎ等 ［ ｕ ｇ ｗ０ ｋＭｉ ２ 出将 深 度 定 义 为 当 中心 深 提 度 平 面 （ Ｄ ） 侧 像 斑 扩 大 至与 Ｃ Ｐ上像 素 尺 寸 Ｃ Ｐ两 Ｄ 相等 时 所 对 应 的 两 个 边 缘 深 度 平 面 之 间 的 距 离 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｔ ｇ ａ ｍ ａ ｎ ｓ ｔ ｕ Ｄ ｉｐｌ ｙ ｔ ｃ ｏｌ ｇｙ ｗｈｉｈ ｕｓ ｓ ｔ ｃ ｏ ｌ ｎｓ ａ ｒ ｙ ｔ ｅ ｏ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｅ ｒ ｌｉ ｇｉ ｇ ｉ ａ ｒ ｅ ３ ｄ ｓ ａ ｅ ｈｎ ｏ ｃ ｅ ｈｅ ｍｉｒ —ｅ ｒ ａ ｏ ｒ ｃ ｒ
２１０［ ０ －５ １ ］
量， 但计算 机 两步法 生 成 的图像 阵列存 在黑 边 问题 ，
会严 重影 响 观看效果 ， 同时 ， 由于 在二次 记 录时存 在 大 量子像 素 的映射 关 系ｌ 使 得 图像 阵列 的生 成 会 】 ，
耗 费大量 的 时间 。
个 像素 点发 出的光 近 似 为高 斯 光 束 ， 依 据该 高斯 并 光 束传播 模 型详 细 分 析 了实／ 模 式 和 聚 焦模 式 下 虚
１ 消 黑 边 的计 算 机 二 次 记 录
如 图 １所示 为消 黑边 的计算 机二 次记 录法 的原 理 图 。微透 镜 阵列 １和 图像 阵 列 １ 包 含 的单 元数 所
节 距等 于透镜 元节 距 的 ２倍 ， 机 械 地 来 回振 动 透 并
镜 元 以增 大 视角［３ 但该 方法 需 要微 透 镜 阵列 做 机 １， ２ 械 运动 ， 而且 为 了产生 视觉 残 留效应 ， 动速度 必须 运 足 够快 ， 这又 会带 来 空 气 阻 力或 噪声 等 影 响 ； 此 ， 为 又 提 出了一 种正 交偏 振开 关 的方 法ｒ 该 方 法使 用 １ 引， 带 有极 化开 关屏 的正 交偏振 图像 元 和正交 偏正 板与 微 透镜 阵列 粘贴 ， 方 法 的 缺点 是 由于 使 用 了极 化 该 板 ， 得原始 图像 的亮 度减 小 了一半 ， 像阵列 变得 使 图 昏暗 ； 随后 又提 出采用 多显 示设 备 的方法 口 ， 是 但 基 于该 方法 的装 置 很笨 重 ， 只测 试 了双 显 示设 备 且 的情况 。以上增 大 视 角 的方 法 都 比较 复 杂 ， 要 特 需 殊 的器件或 机械 运动 ， 现起来 比较 麻烦 。 实 而对 于深 度 问题 ， 究 者也 进 行 了卓 有 成效 的 研 研究 ， 先后 提 出了 多种 方 法 来增 加 集 成 成 像 的 可记 录与再 现深 度Ｌ １ ， 由于深 度本 身是 个相 对 的概 但 念， 因此一 直 很 难 给 出 一 个 较 为 准 确 的 计 算 公 式 。
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ Ｅｌ ｔ ｎ ｃ ａ ｄ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｅｉ ｇ， ｉ ｕ ｎＵ ｉｅ ｓ ｙ， ｈ ｎ ｄ １ ０ ５ Ｃ ｉ ａ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｒ ｉｓ ｎ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｉｅｒｎ Ｓ ｃ ａ ｎ ｖ ｒｉ Ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ， ｈ ｎ ： ｃｏ ｏ ｈ ｔ ２ Ｓ ａ ｅ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｆ Ｆ ｎ ａ ｅ ｔｌ ｃｅ ｃ ｎ Ｓ ｎ ｈ ｔ ｉ ｏ Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｕ ｉ ｅｓｔ ． ｔ ｔ Ｋｅ ａ ｏ ａ ｏ ｙｏ ｕ ｄ ｍ ｎａ ｉｎ ｅ ｙ ｔｅｉ Ｖ ｓ ｎ， ｉｈ ａ ｎ ｖｒ ｉ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｙ，Ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ， ｈｎ ） ｈ ｎ ｄ １ ０ ５ Ｃ ｉａ
３ Ｄ场景 视角 窄 、 度 范 围小 等 。 １ ３ 深 ９ １年 Ｉｅ 出 ｖｓ提 的两 步 记 录法 能 解决 深 度 反转 问题［ ， 是在 光 学 ５但 ］
透镜 阵列 获 取 ３ 场 景 的 立 体 信 息 ， 把 立 体 信 息 Ｄ 并 记 录到位 于微 透镜 阵 列 焦平 面 的 图像 记 录设 备 上 ， 得到 ２ Ｄ图像 阵列 。在再 现 过 程 中采 用 的微 透 镜 阵 列 与记 录时采 用 的微透 镜 阵列 具 有 同样 的参 数 ，Ｄ ２ 图像 阵列显 示于 图像 显 示 设备 上 ， 图像 显 示 设 备放
近年 来 ， 着科 学 技术 日新 月 异 ， Ｄ显 示 技术 随 ３ 也 获得 了长足 的发 展 ， 中集 成成像 更 以其全 视差 、 其 连续 视点 、 无视 疲 劳 以及 无 需借 助辅 助 设 备 等诸 多 优 点而受 到广 泛关 注Ｉ 。集成 成 像 的概念 最 早 由 １ Ｌ ｐ ｍａ ｎ于 １ ０ ｉｐ ｎ ９ ８年 提 出＿ ， 一 种 利 用微 透镜 阵 ４是 ］ 列来 记 录和再 现 ３ Ｄ空 间场景 的真 ３ Ｄ显示 技术 ， 它 包括 记 录和再 现 两个 过 程 。在 记 录过 程 中 ， 用 由 采 许 多透镜 元在 水平 和垂 直方 向上并 行排 列组成 的微
置在 微透 镜 阵列 的焦平 面上 ， 据光 路可 逆原理 ， 根 微
透镜 阵列将 许许 多 多 图像 元透 射 出来 的光 线聚集 还
原 ， 而在 微 透镜 阵列 的 附 近重 建 出 ３ 场 景 的 全 从 Ｄ
真立 体 图像 。 虽然 集成成 像技 术拥 有 许 多其 他 ３ 显示 技 术 Ｄ 所不具 备 的 优 点 ， 也 有 其 自身 的缺 点 与 不 足 ， 但 例 如 ， 记 录和再 现过程 中存 在空 间深 度反转 ， 在 再现 的
ａ ｄ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｔ ｅ３ ｓ ｅ ｅ ｎ ｅ ｏ ｓ ｒ ｃ ｈ Ｄ ｃ ｎ ．Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｓａ ｅ ｃ ｒ ｉ ｄ ｏ ｔｔ ｏ ｖ ｏ ｒ ｂ ｅ ｓｏ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌ ｍａ ｉ ｇ ｉ — ｓ ａ ｃ ｅ ｒ ａ ｒｅ ｕ ｏ ｓ ｌ ｅｓ ｍｅ ｐ ｏ ｌｍ ｆｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｇ ｎ ｎ
ａ ｇ ｅ ａ ｄ ａ ｒ ｐ ｄ ｃ ｍ ｐ ｔ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ｍａ ｉ ｇ Ａｌｏ，ｗｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｍ ａ ｉ ｇ ｄ ｐ ｈ ｒ ｎ ｅ ｎ ｌ ｎ ａ ｉ ｏ ｕ ｅ ｅ ｅ ａ ｅ ｎ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇｎ ． ｓ ｎ ｌ ｚ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇ ｎ ｅ ｔ ａ ｇ ａ ｄ ｄ ｄ ｃ ｈ ｅ ｔ ａｃ ｌ ｔｏ ｏ ｍ ｕ ａ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔｄ ｓ ｌ ｙ ｍｏ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｔｏ ｄ ｌ ｆ ｈ ｎ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｄ ｐ ｈ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｌ ｓｉ ｉｆ ｒ ｎ ｉｐ ａ ｄ ｓｂ ｓｎ ｈ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｅ ｏ ｔ
・
立 体 显 示 技 术
・
集 成成 像 立体 显 示技 术 性 能 改进研 究
龚欣 ． 川 大 学 电子 信 息 学 院 ， Ｉ成 都 ６ ０ ６ ； １四 Ｉ 四川 １ ０ ５ ２ 四川 大 学 视 觉 合 成 图形 图像 技 术 国家 重 点 学 科 实 验 室 ， ． 四川 成 都 ６０ ６） １ ０ ５
两步法 中 ， 图像信 息需 四次 经过微 透镜 阵列 折射 ， 图 像质 量 被 大 大 地 降低 了＿ 。随 着 计 算 机 技 术 的发 ６ ］
展 ， 算 机集 成成 像迅 速 发展起 来 ］ 由计 算机 来 计 ， 模拟 微透 镜 阵列 的第 二次 记 录过程 不会 降低 图像 质
ｇ ｎｇ，Ｄｅ ｔ ａ ｃ ａ ｉ ｎ ｉ ｐ ｈ ｃ ｌ ｕｌｔｏ
摘 要 ： 成 成像 是一 种 利 用微 透镜 阵列 来 记 录 和再 现 ３ 集 Ｄ空 间 场 景 的 真 ３ 显 示 技 术 。本 文 主 要 针 对 传 统 集 成 成 像 技 术 Ｄ 中存 在 的 黑 边 、 角 窄 、 录 速 度 慢 和 深 度 计 算 不 准 确 等 问 题 ， 行 了深 入 地 分 析 与 研 究 。 文 中建 立 了 相 应 的数 学 模 型 ， 别 视 记 进 分 提 出 了消 黑 边 的 计 算 机 二 次 记 录 和 大 视 角 的集 成 成 像 ３ 显 示 以 及 快 速 计 算 机 集 成 成 像 方 法 ， 据 建 立 的 高 斯 光 束 分 布 模 Ｄ 依 型 ， 给 出 了 不 同 显示 模 式下 具体 的集 成 成 像 深 度 计 算 方 案 。本 研 究 为 集 成 成 像 ３ 还 Ｄ显 示 性 能 的 提高 提 供 参 考 。 关 键 词 ： 成成 像 ； 边 ； 集 黑 大视 角 ； 速 计 算 机 集 成 成 像 ； 度 计 算 快 深 中 图分 类 号 ： Ｎ ４ Ｔ １１ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ２ ８３ （０ １０ —０ １ —０ １ ０ — ９ ５ ２ １ ）５ ０ １ ５
Ｋｅ ｒ ｓ Ｉ ｔ ｇ ａ ｍａ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇ ｎ ，Ｂｌ ｃ ｏ ｅ ａ ｋ ｚ ｎ ，Ｗ ｉ ｅ ｖ ｅ ｎ ｎ ｌ ，Ｒａ ｉ ｏ ｐ ｔ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ａ ｄ ｉｗｉ ｇ ａ ｇ ｅ ｐｄ ｃ ｍ ｕ ｅ ｅ ｅ ａ ｅ ｅ ｒ ｌｍ — ｎ ｉ
Ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｎ ｅ ｒ ｌＩ ｇ ｎ ｓ ｌｙ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆ Ｉ ｔｇ ａ ｍａ ｉ ｇ Ｄｉｐ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
ＧＯＮＧ ｎ ｘ ｎ，Ｗ ＡＮＧ ｏ ｇ ｈ ａ Ｘｉ— ｉ Ｑｉ ｎ — ｕ ，ＬＵＯ ｅ ｇ ｇ ｏ，ＤＥＮＧ ｕ ｎ Ｃｈ ｎ — ａ Ｈ ａ