1 常州工学院 光电信息工程学院 江苏 常州 213032
2 四川大学 电子信息学院 四川 成都 610065
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。
悬浮3D显示 逆反光膜 集成成像 深度反转 floating 3D display Retro-reflector film integral imaging depth inversion
1 山东理工大学 电气与电子工程学院,山东 淄博 255049
2 潍坊工程职业学院,山东 潍坊 262500
集成成像技术作为一种重要的裸眼三维显示技术,在完整记录三维场景信息的同时,庞大的数据量给传输和存储带来了压力。为了实现图像的有效压缩和重构,根据光子计数集成成像的特点,基于分布式压缩感知理论,提出用于图像压缩与重构的方案。该方案将图像分为参考图像和非参考图像两类,对其设置不同的测量率并分别进行重构。为保证非参考图像的重构质量,提出一种联合重构算法。该算法首先对非参考图像进行分块测量,依据与参考图像之间的相关性进行图像块分类,然后结合参考图像测量值信息构建新的测量矢量,利用新的测量矢量完成初次图像重构。为了进一步提升图像重构质量,对初次重构结果进行二次残差补偿重构,获得最终重构结果。最后通过设置不同的测量率进行了大量实验,实验结果表明,所提算法在测量率为0.25时,图像重构质量可以达到30 dB,测量率为0.4时,图像质量可以达到35 dB,算法性能具有一定的优越性。
光子计数集成成像 图像压缩 图像重构 压缩感知 photon counting integral imaging image compression image reconstruction compressed sensing
1 成都工业学院电子工程学院,四川 成都 611730
2 四川大学电子信息学院,四川 成都 610065
集成成像三维(3D)显示技术具有连续视点、无需助视设备等特点,但普遍存在的视觉串扰现象严重影响立体观看效果。分析图像元在立体视区成像的有效像素区域,推导出图像元上的串扰图像区域分布的变化规律,提出一种立体视区完整的无串扰集成成像3D显示结构。精确设计具有渐变孔径的掩模板阵列,其既能完全透过有效像素光线,使光线向主视区和各阶立体视区成像,保留了集成成像立体视区分布的完整性,又能阻挡串扰像素光线的出射,消除了相邻视区间的串扰,实现了立体视区完整的无串扰集成成像3D显示。提出的结构简单易于实现,有助于集成成像显示技术的进一步推广。
集成成像 立体视区 掩模板阵列 无串扰 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811020
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100191
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。
集成成像光场3D显示 3D片源渲染平台 微图像阵列 多屏拼接 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811019
随着显示技术的发展, 3D显示给人们提供沉浸式体验和更加逼真的立体视觉享受。为了提高成像质量, 准直背光集成成像系统可以收敛像素光线的发散角度, 有效减小中心深度平面后体素的扩散趋势, 进而减小重构体素尺寸, 提高系统分辨率。然而, 由于准直背光系统像素光线的传播路径与传统散射背光系统存在偏移, 导致采样光线的像素映射错误, 进而产生体素漂移和混叠, 影响成像质量。因此, 结合逆向光线追踪技术, 提出一种精准的片源生成方法。该方法建立准直背光系统的光线传播几何, 重新确定采样光线起点和方向, 逆向跟踪每一条光线, 使每根光线信息正确映射到对应像素。实验结果表明, 该方法可以有效矫正光线偏移, 解决体素飘逸和混叠问题, 进而提高系统的成像分辨率。
集成成像 准直背光系统 分辨率 像素映射 体素漂移混叠 integral imaging collimating backlight system resolution pixel mapping voxel drift and aliasing
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191
提出基于Leap Motion手势识别的悬浮真3D显示实时交互系统,可实现对多个悬浮3D图像的独立交互。系统由显示和交互两个模块组成,显示模块利用集成成像3D显示屏再现3D图像,再通过二面角反射镜阵列实现悬浮真3D显示;交互模块通过Leap Motion识别手部各关节空间位置,提取手势信息并判断用户操作意图,利用提出的通道机制,独立改变3D场景内多个物体的空间坐标,渲染对应的3D片源并刷新,完成实时悬浮真3D显示交互,构成人机交互闭环系统。实验结果表明,该系统在3 840×2 160分辨率下,可实现30帧/s的交互帧率。所提系统通过预设手势可实现多物体的独立实时交互,提高了交互自由度。
悬浮3D显示 集成成像 人机交互 floating 3D display integral imaging human-computer interaction
成都工业学院 电子工程学院,四川 成都 611730
随着立体显示技术的不断发展,集成成像三维(three-dimensional,3D)显示技术受到广泛的认可,但普遍存在的视觉串扰现象严重影响其立体观看效果。为了减小集成成像中相邻图像元间的串扰光线,提高观看舒适度,本文提出了一种基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法。该方法通过特定参数设计的掩膜板阵列,能有效阻挡相邻图像元间的光线,从而消除视区串扰现象,且结构简单,易于制备。文中分析了集成成像3D显示视区分布关系,以及无串扰立体视区范围和立体观看视角大小,详细阐述了基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法的设计原理和结构,并通过实验验证了该显示方法能有效阻挡相邻图像元间的视区串扰。随着观看视角逐渐增大,串扰图像逐渐被阻挡直至全部消失,有效提升了集成成像3D显示的观看体验。
三维显示 集成成像 掩膜板阵列 串扰消除 3D display integral imaging mask array crosstalk-free