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基于动态光栅的光场显示增大视角关键技术研究

戴任翔  
【摘要】:视觉信息是人类感知外界信息的主要来源,占感官信息总量的83%。人眼对外界信息的感知是三维的,然而传统的平面显示器只能提供二维图像信息,难以满足不同领域对三维数据的可视化需求。三维显示技术在提供二维数据的同时还包括图像的深度信息,成为了近年来研究人员的重点研究方向。自由立体显示技术可以显示多视点三维图像,使用者无需佩戴辅助工具,即可裸眼观察到连续平滑的三维图像。但是自由立体显示技术缺少竖直方向的视差,光场显示技术能够还原三维场景原来的光场,并且解决了辐辏调节冲突的问题。然而光场显示技术仍然存在大视角、清晰度和立体感相互矛盾的问题,本文针对增大光场显示视角的关键技术进行了研究。论文的主要研究内容和创新点如下:(1)基于动态屏障光栅和时分复用技术的光场显示为了解决光场显示在大视角、清晰度和立体感之间的矛盾,本文引入动态屏障光栅划分透镜阵列的工作组,增大透镜在水平方向上覆盖的像素数目,从而增大光场显示的水平视角。并且使用时分复用技术来保证增大水平视角的同时而不会牺牲清晰度和立体感。本文提出的基于动态屏障光栅的光场显示技术在每一时隙下激活的透镜列不同,透镜覆盖的像素排列也会随之改变,所以需要针对该技术设计特别的编码方法,保证每一时隙下液晶显示屏上的像素与每一视点位置还原的光场信息相互正确对应。(2)基于动态蒙版和交错透镜阵列的光场显示基于动态屏障光栅的光场显示技术只能增大光场显示的水平视角,为了增大竖直视角,本文引入了动态蒙版和交错透镜阵列。该方法是基于动态屏障光栅的技术改进的,动态蒙版可以动态的分配透镜的工作组,同时增大单个透镜覆盖的水平像素数目和竖直像素数目,从而增大了光场显示的水平视角和竖直视角。并且由于动态蒙版和液晶屏幕动态同步切换,不会因为增大水平视角和竖直视角而牺牲清晰度和立体感。基于动态蒙版和交错透镜阵列的光场显示使用了交错透镜阵列代替传统的透镜阵列,本文设计新的子图像阵列编码方法,用于保证每个时隙下的透镜覆盖像素数目相同,并且在水平方向和竖直方向覆盖像素数目均为传统光场显示的1.4倍。


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