在裸眼3D立体视频观看中,由于存在辐辏调节的矛盾,观看者会产生诸如眩晕、呕吐等视疲劳症状,尤其在医疗、A/VR等场景下,3D视频观看通常为任务驱动,眼动行为由于受到主观控制,单一的眼动特征很难准确评估视觉疲劳,更无法得到视疲劳等级,导致视疲劳无法及时被发现,从而造成不可预估的损失。针对以上问题,本文提出了一种基于多种眼动行为的3D视疲劳等级评估模型,旨在观看3D内容时,通过对注视、扫视、眨眼等眼动行为进行建模分析,得到实时视疲劳等级。本文采用主客观相结合的方法进行实验:受试者观看3D内容,实验人员记录受试者主观打分并利用眼动仪提取受试者客观眼动行为;通过进行相关性分析,探究任务驱动下能够表征3D视疲劳的各种客观眼动行为;利用神经网络建立基于16种眼动行为的视疲劳四等级评估模型。模型对3D视疲劳等级的预测准确率达到82%,证明了模型的有效性。
裸眼3D显示 视疲劳 眼动行为 任务驱动 神经网络 naked eye 3D display eye fatigue eye movements task driving neural network
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
柱透镜式裸眼3D显示系统近年来在各个领域发展迅速。为了进一步解决柱透镜式裸眼3D串扰问题, 提出一种通过平移LCD图像面板上的像素位置, 并减小像素间隔和调整柱透镜倾斜角度来降低柱透镜光栅自由立体显示器相邻视点间串扰的方法。针对双视点柱透镜式裸眼3D显示系统分析其串扰原因, 计算了柱透镜厚度、节距、焦距以及曲率半径等参数, 分析了LCD图像面板像素位置、柱透镜倾斜角度、像素间隔与串扰面积及莫尔条纹厚度之间的关系, 在保证莫尔条纹厚度不变的情况下降低了视区边缘最大串扰度。采用Lighttools软件对上述方法进行仿真, 对像素数为120×60的局部区域进行模拟, 结果显示改进前后视区边缘最大串扰度由50%降低至30%, 最佳视点串扰度由0.93%降低至0.32%, 且最佳视点区域扩展了±15mm, 对降低柱透镜式裸眼3D串扰具有借鉴意义。
裸眼3D 柱透镜光栅 串扰 莫尔条纹 Glasses-free 3D cylindrical lens grating crosstalk moiré fringe
1 中国信息通信科技集团有限公司,武汉 430074
2 光纤通信技术和网络国家重点实验室,武汉 430074
3 国家信息光电子创新中心,武汉 430074
文章认为以微纳光场调控及超表面光学技术为代表的手机裸眼3D显示应用,有可能带动移动通信网络实现跨越式的发展。针对全息三维显示产生的庞大海量数据,文章从手机裸眼3D图像的有效像素和空间深度层等几个不同的角度,定量地分析了全息三维显示业务所需要的网络数据带宽和往返时延,以及其他各网络承载能力指标的需求和未来趋势;根据国际标准化组织给出的最大峰值数据传输速率的定义,找出影响第五代(5G)乃至第六代移动通信系统(6G)网络承载能力的多种因素,定量给出了能够实现裸眼3D应用的几个具体指标,比如:聚合的载波数量、参数集的数量、大规模天线阵列的阶数和子载波间隔等,以期得到能满足未来全息三维显示业务的网络承载能力的安全边际。
全息三维显示 网络承载能力 手机裸眼3D 后5G holographic 3D display network carrying capacity mobile naked-eye 3D display post-5G 6G 6G
1 河北大学 物理科学与技术学院,河北 保定 071002
2 保定学院 信息工程学院,河北 保定 071002
小间距LED裸眼3D显示系统可以实现超大幅面和相对较高分辨率的立体显示效果,是液晶裸眼3D显示系统的重要补充。LED子像素具有类点状特性,且子像素可以水平或竖直排列。本文分析了子像素排列方向对小间距LED裸眼3D显示系统串扰的影响。利用Tracepro仿真软件,对像素间距1.25 mm和1.667 mm两种LED裸眼3D显示系统的串扰进行仿真。仿真结果表明子像素水平和竖直排列条件下系统串扰基本相同。对于1.25 mm LED裸眼3D显示系统,实验测量结果进一步证实子像素排列方向不影响系统串扰率。因此在实际应用中,可以根据需要选择1.25 mm LED裸眼3D显示系统的子像素排列方向。
裸眼3D 串扰 子像素排列方向 naked eye 3D LED LED crosstalk sub-pixel arrange direction
1 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
2 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
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。
3D视频 帧距 无人机 裸眼3D显示 平行摄像机阵列法 3D video frame distance unmanned aerial vehicle naked-eye 3D display parallel camera array
1 北京大学 软件与微电子学院, 北京 100871
2 京东方科技集团股份有限公司, 北京 100176
研究了狭缝光栅开口率和3D串扰之间的关系。先采用固定式的狭缝光栅显示器件进行实验, 发现2%~4%光栅开口率的增加导致了0.2%~2%串扰的增加, 初步验证了“光栅开口率越高, 3D串扰越大”的规律。考虑到2D显示产品的个体性能差异以及在贴合过程中的操作误差都可能对这个结果产生影响, 又用TN 盒制作成活动式狭缝光栅, 通过改变电压来改变狭缝光栅的开口率, 从而在其他条件都一致的情况下, 测试出狭缝光栅透过率和3D串扰之间的关系。对于2视点的裸眼3D设备, 随着控制电压从4 V增大到15 V, 串扰逐步减小了1.6%, 从而最终确认了“开口率越高, 3D串扰越大”的规律。
裸眼3D显示 串扰 狭缝光栅 活动式狭缝光栅 开口率 auto-stereoscopic display crosstalk parallax barrier active barrier opening ratio
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。
光学器件 裸眼3D显示器 狭缝光栅 莫尔条纹 发光二极管屏 黑矩阵 光学学报
2018, 38(10): 1012002