悬浮显示技术是一种非常具有发展前景的显示技术,它可以将图像显示在空中,给观看者带来沉浸感和临场感的体验。目前国内悬浮3D显示技术研究还处于初级阶段。文章提出基于集成成像的悬浮3D显示系统,系统由集成成像3D显示器、半透半反镜和逆反光膜组成; 分析了集成成像3D显示的工作原理和逆反光膜的悬浮显示原理。将集成成像3D显示技术与基于逆反光膜的悬浮显示技术相结合,集成成像3D显示器发出的光线经过半透半反镜的反射到达逆反光膜,逆反光膜将光线以入射的角度进行反射并重建出3D图像,在实现3D图像悬浮显示的同时也解决了集成成像3D图像深度反转的问题,但是3D图像的亮度被大幅度的降低。系统为悬浮3D显示提供新的理论依据,为解决集成成像3D图像深度反转提供新的方法。

针对无人机难以搭载相机阵列飞行拍摄的问题, 提出了一种单摄像机无人机获取裸眼3D视频的方法。该方法在平行摄像机阵列法的基础上, 利用单摄像机无人机在水平方向匀速飞行拍摄视频, 以一定帧距提取所拍视频的相应帧, 来获取具有水平视差的多段视差视频, 以此制作裸眼3D显示器所需的立体视频片源。针对不同场景的拍摄距离, 可根据该方法计算选取不同的帧距来调整视差视频的水平视差值。通过在裸眼3D显示器显示, 对比实验结果验证了该方法的可行性。本文为普通无人机拍摄真实3D场景制作成裸眼3D显示所需的视频提供了参考。

针对观看自由立体显示器存在人眼焦点调节和集合不一致的根本生理问题, 及观看时间稍长将引起立体观看视疲劳, 甚至危害视觉健康的问题。提出了一种对自由立体显示器视疲劳程度进行预测的方法, 由三个不同的立体观看视疲劳参数--视差值、视频帧率和串扰度组合得到27段立体测试视频, 让观看者观看这些视频得到主观评价数据, 采用多元线性回归的统计方法处理评价数据确定了自由立体显示器视疲劳的多元线性回归模型, 并根据此模型对待评估立体视频的视疲劳程度进行有效预测。这种方法避免了反复的主客观评价对视觉系统的危害, 减少主客观评价信息收集的复杂性。最重要的是, 该模型能快速预测自由立体显示器视疲劳程度。

常规竖直狭缝光栅和倾斜狭缝光栅的发光二极管(LED)屏裸眼3D显示器分别存在明显的莫尔条纹和立体图像串扰等问题,为此,提出一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器,它由LED屏和错位非均宽透光条的狭缝光栅构成。该狭缝光栅根据LED屏黑矩阵较宽的特点,通过适当增大透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置,来增加狭缝光栅周期结构与LED屏像素周期结构之间的差异,降低莫尔条纹中暗带的对比度,并使莫尔条纹变得稀疏,从而达到既能弱化莫尔条纹,又不会明显增加立体图像串扰的目的。制作了所提狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器样机,获得了莫尔条纹显著弱化、无明显立体图像串扰的显示效果,验证了理论的正确性。

针对当前自由立体3D显示器的最佳观看距离固定和无法灵活调的等问题, 本文在Unity3D平台上采用Cg语言编程, 提出了可变视点数立体图像合成算法。该算法根据最佳观看距离与视点数之间的关系, 调整光栅截距对应的像素点, 实现了通过灵活改变视点数来改变自由立体3D显示的最佳观看距离。实验结果表明, 通过此算法合成的立体图像可以调整显示的最佳观看距离, 并且实验测得的视点数与计算所得的视点数误差较小。图像串扰较低、合成效率高, 使观看者能在不同距离都能舒适观看立体图像。

提出一种用于二维(2D)/三维(3D)可切换显示的可变焦的柱状液体透镜阵列，主要包含两种不同折射率的透明液体：液体1和液体2，液体1和液体2被透明的弹性薄膜隔离开，弹性薄膜由微支板阵列来支撑。通过外力驱动两种液体在器件内的流动来实现并调节弹性薄膜的形变，弹性薄膜形变有平面形态和可变柱面形态两种，实现该柱状液体透镜阵列焦距从无穷大到有限正焦距的大范围的变焦。实验制作出适用于2D/3D 切换显示器的样品，实验结果验证了其变焦性能，该样品与匹配的平板显示器能进自由立体3D 显示，而且弹性薄膜能变为平面形态用于普通的2D 显示，实现了2D/3D 切换显示。

针对影视作品中的大量离焦图像，提出了一种离焦图像的深度图提取方法。将离焦图像的聚焦前景和离焦背景进行分离。对离焦背景提出了深度图模型匹配的方法，构建深度图模型并结合人眼视觉对场景深度的敏锐判断，将背景与对应的深度图模型进行匹配，实现背景深度图的构建；提出了基于颜色分割的深度图再处理，来进一步提高场景深度图的精度。对前景采用单深度赋值，并结合背景深度图融合生成最终深度图。实验表明采用该方法提取的深度图在深度跳跃和深度平滑区域都得到了好的效果。

A full resolution autostereoscopic three-dimensional (3D) display prototype is developed. It is composed of a time division thin film transistor liquid crystal display panel with an optical controlled birefringence liquid crystal polarization switch and a polarizer parallax barrier. Fast driving circuits operating at 120-Hz frame rate are fabricated. The 3D images on the display have the same resolution as the corresponding two-dimensional images, which is signiˉcantly different from conventional parallax barrier autostereoscopic 3D displays having degraded 3D image resolution.

分析了柱面透镜光栅的单柱面透镜的光传输特性，进而推导出柱面透镜光栅的曲率半径、节距和厚度等重要参量的计算公式.根据这些理论公式，为15英寸柱面透镜光栅自由立体显示器设计了柱面透镜光栅的参量，通过应用光学软件ASAP模拟该立体显示器的立体视区分布，得出该立体显示器能显示良好立体图像，从而验证了理论的正确性.

平行摄像机阵列移位法是一种摄像机阵列获取三维场景的视差图像的新方法.该方法在平行摄像机阵列法的基础上, 将获取的视差图像进行平移处理, 获得了立体显示所需的具有正、负水平视差的视差图像, 且这些视差图像没有楔形失真和垂直视差.该方法集中了会聚摄像机阵列法和平行摄像机阵列法两种常规方法各自的优点并摒弃了其缺点.实验证实, 所获取的视差图像在光栅式自由立体显示器上得到了三维场景的清晰逼真再现显示效果.