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
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 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
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
1 华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
2 华侨大学 外国语学院, 福建 泉州 362021
设计了一种用于裸眼3D显示屏的低串扰新型双面柱透镜光栅板, 光栅板的入射面为等间距排列的与显示器子像素数量相同的凹形自由曲面光栅结构, 出射面为斜置的凸形自由曲面光栅结构.根据裸眼3D显示原理和几何光学原理推导了双面光栅板的光栅单元自由曲面设计公式和光栅参数计算公式.通过MATLAB编程计算和SolidWorks软件建模得到光栅板模型.用TracePro软件对所设计的光栅板模型进行光线追迹仿真, 结果表明: 参数优化后的6视点斜置柱透镜双面光栅3D显示在最佳视角的图像串扰度为0.068%, 与传统6视点斜置柱透镜光栅的最佳视角图像串扰度相比降低了2个数量级, 并且在观看距离2 000 mm~3 000 mm 范围内图像串扰度基本不变.
裸眼3D显示 柱透镜光栅 光学仿真 串扰 自由曲面 多视点 Naked-eye 3D display Cylindrical lens grating Optical simulation Crosstalk Free-form surface Multi-view 光子学报
2017, 46(12): 1222002
1 南昌大学 裸眼立体技术与虚拟现实研究中心, 江西 南昌 330031
2 南昌兴亚光电科技发展有限公司, 江西 南昌 330031
针对嵌入式裸眼3D设备需要同时在左右眼亚屏幕上显示立体对图像存在数据量较大和视差图像准确处理等问题, 仔细研究了左右格式立体图像和液晶显示屏视频信号特点, 提出一种ARM与FPGA相结合的视频信号转换系统。ARM系统作为视频播放和外设支持, 为FPGA提供立体视频信号源, FPGA作为信号处理的核心, 采集、缓存和转换ARM输出的视频数据, 以匹配线光源背照明式裸眼3D液晶屏物理结构实现立体显示效果。实验结果表明, 系统准确地完成了左右格式立体视频数据分离和融合, 能够满足嵌入式裸眼3D设备对视频信号转换的要求。FPGA逻辑设计只使用内部资源实现图像数据缓存和列插值, 提高了系统的可靠性并降低了成本。
裸眼3D技术 视频接口 列插值 naked-eye 3D display technology video interface FPGA FPGA columns interpolation
1 石家庄诚志永华显示材料有限公司 北京研发中心,北京100083
2 清华大学 化学系,北京100084
介绍了3D显示的基本原理,重点介绍了目前3D显示的主流技术类型,包含了眼镜式3D技术以及裸眼式3D技术,其中眼镜式3D技术包含色差式3D技术、偏光式3D技术和主动快门式3D技术;裸眼式3D技术包含视差屏障式3D技术、柱状透镜式3D技术、指向光源式3D技术和多层显示式3D技术。阐述了各种3D显示技术的基本实现原理和应用领域、并对涉及液晶显示的几种3D技术的优缺点进行了对比。结合液晶材料的特点与3D液晶显示的实际要求,阐述了3D液晶面板对液晶材料快速响应方面的要求,以及液晶透镜对液晶材料光学各向异性参数的要求。
3D显示 眼镜式3D显示 裸眼式3D显示 液晶材料 3D display glasses 3D display naked eye 3D display liquid crystal materials