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。

在多视点自由立体显示中, 针对柱透镜光栅参数与显示器像素不匹配造成的串扰问题, 提出利用图像插值的合成方法对图像进行缩放处理。以9视点为例, 提出缩放比例系数k, 实现双线性插值算法的改进。嵌入式样机测试结果表明, 该方法能够满足显示器像素宽度与柱透镜参数的完全匹配, 串扰度从13.55%降低到1.40%, 降低了12.15%, 图像分辨率明显提高, 立体显示效果更好。

目前的柱栅式裸眼立体显示技术已经能够在UHD模式下具有良好的2D显示性能, 但是随着分辨率的提高, 立体显示图像的合成所需要处理的数据量急剧增加。为此, 我们在x86架构运行环境下, 提出了一种采用SIMD指令集来实现显示图像实时合成的算法。实验表明, 相比于通用算法, 该算法可大幅减少运算时间, 速度提高了1个数量级以上。有效满足柱栅式立体显示系统图像的实时合成, 具有一定的工程实际意义。

自由立体显示中的视频图像在合成过程中存在速度要求高,图像处理数据量大等特点,在显示过程中,一旦用户偏离有效观看视区则无法看到正确的立体图像,到目前为止这些问题仍然存在,并阻碍着立体显示行业的发展。针对这种情况,提出了一种结合人眼跟踪算法的立体视频合成系统。通过判断人眼在屏幕前的位置,实时调整立体图像融合算法,使人眼始终能看到正确的立体图像对。由于该系统对跟踪的实时性和精确度要求较高,之前已有的算法很难同时在这两方面表现出色,因此提出了一种改进的人眼跟踪算法。该算法核心是基于ASM模型的人脸检测,并充分考虑了现场噪声和人体姿态频繁调整的特点,对ASM模型建立时空缓冲模型,处理结果直接映射到实际光栅空间分布模型中。根据当前ASM缓冲模型和光栅空间分布对应的映射点,对显示的图像进行相应的立体合成处理。这种自动跟踪人眼位置的立体视频显示方法跟踪速度快,位置计算精确,有效地扩大了立体视图区域。实验结果表明,该方法使观看者可以自由移动,在适当的范围内都可以看到清晰的立体影像,同时视频合成与播放的速度流畅,大幅提高了用户观看的舒适感。

时空混合控制式自由立体显示是一种新型的自由立体显示技术,具有全分辨率和低串扰率优点,消除了背光源刷新与屏幕图像刷新不同步所导致的时域串扰率升高,这是时空混合控制式自由立体显示的关键问题之一。本文介绍了时空式立体显示系统的原理和动态背光的工作方式,提出了扫描式和垂直式两种不同的背光源刷新方式,着重对比了两种背光源刷新方式对屏幕亮度和串扰率的影响。通过实验测量给出了时空式自由立体显示系统背光源刷新的最优化参数设置。在优化配置条件下,系统串扰率低至2.64%,证明动态背光同步技术可以有效降低系统的时域串扰率。

立体显示技术从观看者是否佩戴设备进行观看可以分为头戴式和裸眼式两种类型。其中头戴式又可以分为偏振眼镜、互补色眼镜、快门眼镜、头盔等技术；裸眼式可以分为光栅式、全息式、集成成像和体显示。分类介绍头戴式和裸眼式立体显示技术的原理、结构、各自的优缺点以及最新研究进展，分析了当前立体显示技术的现状，展望了立体显示的未来。

人眼是三维显示的第一接受器官，在深度视觉、空间/时间分辨、颜色/亮度响应等过程有其独特作用。针对三维显示中的立体图像质量、观看舒适度和临场感特性，对自由立体显示器中立体视疲劳、表面形变、大视场角显示质量和色带效应进行研究，从柱透镜的脉冲响应函数出发进行分析，并提出解决方法，在此基础上将多视点自由立体显示用于澄江古生物群科普宣传。同时讨论了集成成像中单元图像处理、立体深度和显示分辨率的问题，以及全息显示技术中的人眼视觉特性。

介绍了自由立体显示用电控液晶透镜的基本原理、设计方法和验证手段, 并通过软件模拟和实验验证来修正设计以达到最佳的性能。提出了一种新型的电极结构设计, 重点分析讨论了盒厚与折射率曲线分布的规律以及延迟量对3D模组交叉效应的影响。按照该电极结构和延迟量规律设计的电控液晶透镜3D模组的交叉效应降至3%以下, 表现出优异的3D性能。这些研究对液晶透镜的设计和研究有很好的指导意义。

提出了一种利用同一场景的两幅视差图像生成用于多视点自由立体显示的多幅视差图像的方法。首先运用SIFT匹配算法从两幅视差图像中寻找匹配点,并运用生长运算得到图像的稠密匹配;然后根据匹配点坐标对视差进行了近似计算并得到左视差图像的深度图像;最后提出一种基于投影原理的多幅视差图像生成方法,由左视差图像和其深度图像生成了应用于多视点自由立体显示的多幅视差图像,其立体显示效果良好。

提出一种从平面图生成立体显示视差图的新方法。该方法利用Matlab建立曲面模型并为图片中的相应规则区域赋予深度信息,再根据深度信息的投影原理,在不同观察点得到具有视差的多幅视差图。将这些视差图的合成图在多视点自由立体显示器上显示,可以看到很好的立体显示效果。该研究对于多视点自由立体显示器利用现有大量的平面图像源得到立体显示效果具有一定指导的意义。