多屏拼接可以实现不同幅面的集成成像光场三维（3D）显示，但是3D片源生成过程十分复杂。为此，提出一个3D片源渲染平台，该平台可为多屏拼接的集成成像光场3D显示提供片源，使得再现的3D图像正确且无错位。在3D片源渲染过程中，首先计算出微图像阵列的分辨率等参数，利用开放式图形库（OpenGL）渲染出初始微图像阵列；然后，对初始微图像阵列进行拆分、投影变换及重拼接，得到用于拼接集成成像光场3D显示的微图像阵列；将3D片源渲染程序使用应用程序开发框架（Qt）封装为可视化3D片源渲染平台，该平台支持.obj和.fbx等格式的3D模型输入以及16K及以上分辨率的微图像阵列输出。实验结果表明，将3D片源渲染平台生成的微图像阵列用于双8K屏拼接的集成成像光场3D显示器上，可显示正确的3D图像。该3D片源渲染平台可满足多屏拼接的集成成像光场3D显示内容生成需求，有望在展览展示等领域得到应用。

针对光场显示中分辨率偏低的问题，提出了一种基于频域平移的仿真方法。通过搭建虚拟相机阵列对三维物体的光场信息进行采集，获得元素图像集合；在频域中通过平移，生成元素图像集合的位移信息；采用时分复用的方法，将原始的元素图像集合与频率平移后的信息进行融合，得到高分辨率光场显示结果。相较于传统方法，所提出的方法实现过程相对简单，计算速度快，并具有较高的显示质量，在光场显示仿真领域，具有较大的应用潜力。

提出了一种基于分层聚类二维视点合成的集成成像系统。在该集成成像系统中, 采用电动平移台结合单个相机的视点采集方式采集稀疏视点图像; 为提高视点采集效率, 使用基于分层聚类二维虚拟视点合成方法实现图像间的虚拟视点合成, 并利用合成的多视点图像通过像素映射得到微单元图像阵列; 利用像素映射得到微单元图像阵列, 实现计算重建过程。实验结果表明该系统不仅可以满足高效率的三维信息采集, 而且在保证合成视点质量的同时还提高了分辨率质量, 增加了集成成像应用的灵活性。

传统方法是建立从光场到显示面的映射计算生成元素图像,但会存在很多冗余映射。针对这一问题,提出沿光路逆向迭代的算法,建立从元素图像显示面到重建光场的单射,使元素图像中的每个像素只对应唯一的光场像素,这可以提高像素的匹配精度,消除深度阶跃处的空洞。所提算法的核心是以元素图像显示面每一点为始点,经过透镜的光心作射线,通过迭代搜索求出射线与光场曲面距离观察者最近的交点,并作为元素图像的匹配点。所提算法的时间复杂度主要受控于元素图像阵列的像素总和,元素图像的计算生成速率是现有算法的8倍以上,图像中的像素总数越大,所提算法的速率优势越明显,且实验结果验证理论推导的正确性。

针对集成成像技术视角窄的问题,提出了一种在集成成像计算重构中增大视角的方法。根据集成成像原理,利用相邻元素图像之间的相似性,对相邻元素图像单元进行配准、拼接,扩大每个微透镜对应的元素图像区域,以减少重构时所提取像素超过元素图像区域的情况发生,从而扩大了计算重构完整3D图像的视角。相比传统方法,本文方法在观看方向偏离光轴较大,超过传统视角一定范围时,元素图像也可以通过对应的微透镜进行正确合成,但由于计算重构时增加了相邻元素图像的配准、拼接过程,因此计算时间有所增加。

为提高计算生成集成成像实时交互显示性能和灵活性, 构建与集成成像再现系统结构一致的集成光场视见模型, 通过该模型为单元图像阵列中每个像素生成一条逆向追踪的光线, 使用光线追踪技术并行渲染光线为单元图像阵列像素着色.实验结果表明, 顶点数为565 880的点云模型、面数为977 308的含纹理网格模型在透镜数为22×13、视点数为175×175的4 K显示系统上显示帧率40 fps以上, 并实现了缩放、移动、旋转、显示微调等交互功能.该方法摆脱了虚拟相机模型, 降低了算法复杂度, 利于实现实时交互, 能够应用于基于不同分布形式透镜阵列的集成成像显示系统.

为了解决集成成像系统中立体元图像阵列存储和传输的问题, 本文提出了一种结合成像几何特征的立体元图像阵列编解码算法。首先, 根据立体元图像阵列采集过程中的相关物理参数确定不同立体元图像中同名像点的偏移量, 对立体元图像阵列中每行相邻立体元图像进行分组并确定编码顺序。然后, 确定待编码立体元图像的预测图并计算待编码立体元图像与其预测图的残差。最后, 对残差进行HEVC编码。实验结果表明, 与传统的HEVC帧内预测编码算法, 以及与将立体元图像阵列中的所有立体元图像组成一个视频序列进行HEVC编码的算法相比, 在相同比特率的情况下, 本算法解码图像的质量提高了10～25 dB, 说明本文提出的算法具有更高效的编码性能。

集成成像需要从不同角度记录三维(3D)物体的空间信息,采用计算机生成时,计算量大、时间长。针对这一问题,提出窗截取的立体元图像阵列快速生成方法。模拟真实透镜阵列的结构,建立采样模型,根据显示平台光学参数计算得出虚拟3D物体对应每个虚拟透镜元中的图像,即立体元图像,然后采用窗截取的方式生成立体元图像阵列。改变采样点和窗函数可以生成任意孔径任意排列结构的立体元图像阵列。实验搭建基于LED的集成成像显示平台,设计了与LED匹配的方形、六边形、圆形孔径的透镜阵列,选取不同类型的3D模型对比立体元图像阵列的计算时间和立体显示效果,结果表明,在不改变立体图像质量的前提下,当立体元图像的分辨率高于透镜阵列的采样率时,本文方法速度更快。