利用相機(jī)陣列合成元素圖像的集成成像三維顯示方法研究.pdf

1、三維顯示技術(shù)經(jīng)過了近兩百年的發(fā)展，在研究人員的努力下，已經(jīng)出現(xiàn)了各種不同的三維圖像記錄與再現(xiàn)技術(shù)。其中，眼鏡式三維立體顯示技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)電影中得到了廣泛的應(yīng)用，它是迄今為止發(fā)展最成熟的三維顯示手段。但由于裸眼三維顯示技術(shù)不需要佩戴立體眼鏡，可以更加便利地觀看三維圖像，因此裸眼三維顯示技術(shù)必將成為三維顯示技術(shù)發(fā)展的趨勢。在裸眼三維顯示技術(shù)中，集成成像技術(shù)在記錄和顯示三維圖像方面具有其它裸眼三維顯示技術(shù)不具備的優(yōu)勢，如全視差、真彩色、無需相

2、干光源以及原理相對簡單等，具有很好的發(fā)展前景。但是，集成成像受到串?dāng)_、深度反轉(zhuǎn)、分辨率等因素的限制，目前仍不能廣泛地應(yīng)用到人們實(shí)際的生活當(dāng)中。為克服這些問題，研究人員提出了許多方法，取得了一定的效果。本文介紹的利用相機(jī)陣列獲取視角圖像并用其合成元素圖像的方法，能夠有效解決上述問題。
　　 本文研究了該方法的三維圖像再現(xiàn)原理，并用實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行了驗(yàn)證。除此之外，選用疊加透鏡陣列與之相配合，實(shí)現(xiàn)了無記錄串?dāng)_、無深度反轉(zhuǎn)的高質(zhì)量集成成像

3、顯示。具體內(nèi)容如下：⑴詳細(xì)介紹了三維顯示技術(shù)的發(fā)展歷史，將三維顯示技術(shù)按照是否需要佩戴立體眼鏡觀看三維圖像分為了眼鏡式三維顯示技術(shù)和自由立體三維顯示技術(shù)，并對這兩類顯示方法進(jìn)行了舉例說明，分析了其記錄和顯示三維圖像的原理。其中，重點(diǎn)介紹了集成成像的發(fā)展現(xiàn)狀及其使用的分光器件。⑵介紹了集成成像技術(shù)的記錄和顯示原理，并分析了集成成像在記錄時的串?dāng)_成因、顯示時的深度反轉(zhuǎn)問題，基于利用元素圖像獲取子圖像的方法，研究了利用相機(jī)陣列獲取視角圖像、并

4、進(jìn)一步合成元素圖像陣列的方法，并闡述了該方法在消除串?dāng)_、克服深度反轉(zhuǎn)、可制作大量元素圖像等問題上的優(yōu)勢。⑶分別對平行式相機(jī)陣列和會聚式相機(jī)陣列拍攝方式下的同名像點(diǎn)間距進(jìn)行的計算分析，導(dǎo)出對應(yīng)的三維圖像顯示位置計算方法，并設(shè)計實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證。⑷介紹了狹縫光柵、柱面透鏡光柵在三維顯示技術(shù)中的應(yīng)用，從而對光柵式結(jié)構(gòu)的分光原理進(jìn)行了詳細(xì)說明。采用柱面透鏡光柵正交疊加代替大面積透鏡陣列，實(shí)現(xiàn)集成成像的三維圖像顯示。利用Zemax軟件對疊加透鏡和