三维立体显示技术
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典型系统
美国陆军航空与导弹司令部的紧凑型双液晶偏振立体显示系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
特点：在保留常规双LCD 偏振分光立体显示系统优点 的同时解决了体积过大，不 能在恶劣环境使用的问题。
立体显示技术(Stereoscopic Display)
存在的问题
需要佩戴额外的眼镜； 一套系统无法做到多人同时观察； 无法提供全部立体信息（如运动视差等）； 长时间使用有不适感；
返回
自动立体显示原理
通过屏幕上的特殊光学 结构，使左右眼图像分 离，并投射到不同的空 间上以实现裸眼立体显 示。
自动立体显示
典型系统
PHILIPS公司屏前透镜（parallax barrier）显示系统
自动立体显示
典型系统
DTI公司视差照明 (Parallax Illumination)显示系统
-Motion parallax
当观察位置变化时，观察到的图像也会随 之变化；这也会形成深度感
-Accommodation
眼睛聚焦的程度也会影响显示物体的深度 感。
三维立体显示技术的分类
目前，三维立体显示技术从显示空间上划分可分为两类： •立体显示(Stereoscopic Display) 1.二维平面
集成显示技术
发展过程
基于自校正传输屏技术 优点： 只有一次记录过程，图像 损失小； 不损失景深和深度信息
渐变型多模光纤的集成显示技术 优点：子图之间无重叠，再现图像质量高
计算机生成集成显示技术
原理：利用计算机模拟集成图像的记录过程，产生类似由光学仪 器生成的集成显示图像 。
优点：既克服了II成像系统本身存在的一些问题，又能对三维集 成显示图像技术进行深入的理论研究 。
-通过平面屏幕显示 三维空间物体
•自动立体显示 (Autostereoscopic Displays )
•集成图像显示 (Intergral Image)
•全息显示
•体三维显示
2. 三维空间 -在三维空间中模
拟产生体像素点
立体显示技术(Stereoscopic Display)
原理：通过立体眼镜使左右
眼分别看到不同的图像
立体眼镜的种类：
•Anaglyph 3D Glasses（红绿眼镜）
•Polarized 3D Glasses（偏振眼镜） •Shutter 3D Glasses（液晶闪闭眼镜） •HMD（头盔式）
立体显示技术(Stereoscopic Display)
典型系统
PLANAR公司
Geforce 3D Vision三维显示系统
液晶闪闭式立体显示系统； 需要高帧频显示器（120HZ ）与其配合使用;
分辨率:最高1920*1200； 单眼帧频:75HZ；
SD2420W立体显示器
特点：使用两块不同偏振方向 的LCD显示器，解决了单眼帧频 过低的问题。
立体显示技术(Stereoscopic Display)
返回
集成显示技术（Integral Imaging ）
集成显示技术又称全景显示，于1908年由 Lippmann发明。 一种用微透镜阵列来记录和显示全真三维场景 的三维图像技术。
集成显示技术
发展过程
集成显示的深度反转 现象(pseudoscopic)
二次记录法 优点： 解决深度反转(pseudoscopic )问题 缺点：图像质量大大下降，空间信 息丢失
计算机生成集成显示技术
存在的问题及发展的方向
目前II技术还远未达到实用化的水平。当前限制该技 术发展的因素主要集中在记录再现设备、记录场景有限的 景深和视角范围以及定位与速度几个问题上。
视角问题：主要通过改变微透镜的折射率和通过移动微 透镜的位置
生成速度以及定位问题 。 返回
计算全息三维显示系统
最新样机
可50英寸显示范围 供两位观察者同时使 用 图像间隔角度为12°
存在的问题 自动立体显示技术
仍然是基于双目视差原理的； 对观察者头部的位置和观察角度有较严格的限制 ； 不能显示或只能显示很有限的运动视差图片 ；
水平分辨率损失，画面亮度较低 。
研究方向
更精确的深度图； 区域移动补点研究 ； 运动视差图像的研究 ； 新型结构和器件的研究 。
SHARP公司视障 （parallax barrier）显示系统
自动立体显示
最新技术
SANYO公司屏阶梯栅（Step barrier）技术
自动立体显示
最新技术
辛辛那提大学基于DMD的自动立体显示系统
自动立体显示
最新技术
剑桥大学横向偏移时分复用多视角显示系统
自动立体显示技术
最新技术 剑桥大学横向偏移时分复用多视角显示系统
Dennis Gabor在40年代提出全息照相，原理利用胶片同时记录光的振幅 及相位；1967 年Goodman 提出数字全息技术 ， 后来，Thomas Kreis 等 提出了实时数字全息，其核心思想就是用一个数字设备光学再现全息图， 来缩短全息操作时间 。
优点：真三维显示，可提供全部深度信息；平面显示，无运动部件。
三维立体显示技术
1 2
三维立体显示的原理及分类 立体显示技术
3 4 5 6
自动立体显示技术 集成立体显示技术 体显示技术 全息三维显示技术
7
未来发展方向
立体视觉的形成
-Binocular parallax
两眼看到不同角度的图像（stereoscope ）；由脑部将两眼的图像融合，从而产生 深度感；
基于数字合成全息技术的三维显示技术
利用计算机图形软件,产生一 系列带有视差的二维图像,并 用电寻址的透射液晶屏以相 干光图像的形式显示出来； 将每一幅二维视差图像在光 致聚合物胶片上记录一幅 2mm ×2mm 的反射式像素全 息图(Hogel) ； 利用计算机控制的分步重复 技术,将上万个“Hogels”排列 成一个60cm ×60cm的全息图 单元； (4)将多个全息图单元拼装在 一起,合成一幅大的全息图。
计算机生成集成显示技术
发展过程
最早的CGII系统由Chutjian于1968年设计完成； 缺点：不能产生高质量且视差连续的图像 ，生成的图 像存在空白地带 ，不能完成对三维集成显示图像的实时 记录 。
计算机生成集成显示技术
发展过程
时分多路复用集成显示技术
原理：通过使记录和显示微透 镜阵列同步在水平方向振动 ，来 增加对物空间的光线采样, 从而 提高图像的分辨率。 优点：可有效的提高再现图像 质量，增大视角。
美国陆军航空与导弹司令部的紧凑型双液晶偏振立体显示系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
特点：在保留常规双LCD 偏振分光立体显示系统优点 的同时解决了体积过大，不 能在恶劣环境使用的问题。
立体显示技术(Stereoscopic Display)
存在的问题
需要佩戴额外的眼镜； 一套系统无法做到多人同时观察； 无法提供全部立体信息（如运动视差等）； 长时间使用有不适感；
返回
自动立体显示原理
通过屏幕上的特殊光学 结构，使左右眼图像分 离，并投射到不同的空 间上以实现裸眼立体显 示。
自动立体显示
典型系统
PHILIPS公司屏前透镜（parallax barrier）显示系统
自动立体显示
典型系统
DTI公司视差照明 (Parallax Illumination)显示系统
-Motion parallax
当观察位置变化时，观察到的图像也会随 之变化；这也会形成深度感
-Accommodation
眼睛聚焦的程度也会影响显示物体的深度 感。
三维立体显示技术的分类
目前，三维立体显示技术从显示空间上划分可分为两类： •立体显示(Stereoscopic Display) 1.二维平面
集成显示技术
发展过程
基于自校正传输屏技术 优点： 只有一次记录过程，图像 损失小； 不损失景深和深度信息
渐变型多模光纤的集成显示技术 优点：子图之间无重叠，再现图像质量高
计算机生成集成显示技术
原理：利用计算机模拟集成图像的记录过程，产生类似由光学仪 器生成的集成显示图像 。
优点：既克服了II成像系统本身存在的一些问题，又能对三维集 成显示图像技术进行深入的理论研究 。
-通过平面屏幕显示 三维空间物体
•自动立体显示 (Autostereoscopic Displays )
•集成图像显示 (Intergral Image)
•全息显示
•体三维显示
2. 三维空间 -在三维空间中模
拟产生体像素点
立体显示技术(Stereoscopic Display)
原理：通过立体眼镜使左右
眼分别看到不同的图像
立体眼镜的种类：
•Anaglyph 3D Glasses（红绿眼镜）
•Polarized 3D Glasses（偏振眼镜） •Shutter 3D Glasses（液晶闪闭眼镜） •HMD（头盔式）
立体显示技术(Stereoscopic Display)
典型系统
PLANAR公司
Geforce 3D Vision三维显示系统
液晶闪闭式立体显示系统； 需要高帧频显示器（120HZ ）与其配合使用;
分辨率:最高1920*1200； 单眼帧频:75HZ；
SD2420W立体显示器
特点：使用两块不同偏振方向 的LCD显示器，解决了单眼帧频 过低的问题。
立体显示技术(Stereoscopic Display)
返回
集成显示技术（Integral Imaging ）
集成显示技术又称全景显示，于1908年由 Lippmann发明。 一种用微透镜阵列来记录和显示全真三维场景 的三维图像技术。
集成显示技术
发展过程
集成显示的深度反转 现象(pseudoscopic)
二次记录法 优点： 解决深度反转(pseudoscopic )问题 缺点：图像质量大大下降，空间信 息丢失
计算机生成集成显示技术
存在的问题及发展的方向
目前II技术还远未达到实用化的水平。当前限制该技 术发展的因素主要集中在记录再现设备、记录场景有限的 景深和视角范围以及定位与速度几个问题上。
视角问题：主要通过改变微透镜的折射率和通过移动微 透镜的位置
生成速度以及定位问题 。 返回
计算全息三维显示系统
最新样机
可50英寸显示范围 供两位观察者同时使 用 图像间隔角度为12°
存在的问题 自动立体显示技术
仍然是基于双目视差原理的； 对观察者头部的位置和观察角度有较严格的限制 ； 不能显示或只能显示很有限的运动视差图片 ；
水平分辨率损失，画面亮度较低 。
研究方向
更精确的深度图； 区域移动补点研究 ； 运动视差图像的研究 ； 新型结构和器件的研究 。
SHARP公司视障 （parallax barrier）显示系统
自动立体显示
最新技术
SANYO公司屏阶梯栅（Step barrier）技术
自动立体显示
最新技术
辛辛那提大学基于DMD的自动立体显示系统
自动立体显示
最新技术
剑桥大学横向偏移时分复用多视角显示系统
自动立体显示技术
最新技术 剑桥大学横向偏移时分复用多视角显示系统
Dennis Gabor在40年代提出全息照相，原理利用胶片同时记录光的振幅 及相位；1967 年Goodman 提出数字全息技术 ， 后来，Thomas Kreis 等 提出了实时数字全息，其核心思想就是用一个数字设备光学再现全息图， 来缩短全息操作时间 。
优点：真三维显示，可提供全部深度信息；平面显示，无运动部件。
三维立体显示技术
1 2
三维立体显示的原理及分类 立体显示技术
3 4 5 6
自动立体显示技术 集成立体显示技术 体显示技术 全息三维显示技术
7
未来发展方向
立体视觉的形成
-Binocular parallax
两眼看到不同角度的图像（stereoscope ）；由脑部将两眼的图像融合，从而产生 深度感；
基于数字合成全息技术的三维显示技术
利用计算机图形软件,产生一 系列带有视差的二维图像,并 用电寻址的透射液晶屏以相 干光图像的形式显示出来； 将每一幅二维视差图像在光 致聚合物胶片上记录一幅 2mm ×2mm 的反射式像素全 息图(Hogel) ； 利用计算机控制的分步重复 技术,将上万个“Hogels”排列 成一个60cm ×60cm的全息图 单元； (4)将多个全息图单元拼装在 一起,合成一幅大的全息图。
计算机生成集成显示技术
发展过程
最早的CGII系统由Chutjian于1968年设计完成； 缺点：不能产生高质量且视差连续的图像 ，生成的图 像存在空白地带 ，不能完成对三维集成显示图像的实时 记录 。
计算机生成集成显示技术
发展过程
时分多路复用集成显示技术
原理：通过使记录和显示微透 镜阵列同步在水平方向振动 ，来 增加对物空间的光线采样, 从而 提高图像的分辨率。 优点：可有效的提高再现图像 质量，增大视角。