Computer generated hologram from full-parallax 3D image data captured by scanning vertical camera array(Invited Paper)

Full-parallax light-field is captured by a small-scale 3D image scanning system and applied to holographic display. A vertical camera array is scanned horizontally to capture full-parallax imagery, and the vertical views between cameras are interpolated by depth image-based rendering technique. An improved technique for depth estimation reduces the estimation error and high-density light-field is obtained. The captured data is employed for the calculation of computer hologram using ray-sampling plane. This technique enables high-resolution display even in deep 3D scene although a hologram is calculated from ray information, and thus it makes use of the important advantage of holographic 3D display.

全视差合成全息图的激光直写拍摄

为了实现可白光下再现的全视差拼接合成全息图,结合图像处理技术、合成全息图的原理,提出一种激光直写拍摄技术.实验得到了具有57°的较大观察视场的数字合成全息图,并实现了1×1m2大面积拼接.

基于视场拼接的全视差三维显示系统

提出了一种新的基于视场拼接的全视差三维显示方法及图像生成方案.系统核心部分由一个微投影机阵列、一个反射光路和一个散射屏组构成,图像生成方案采用基于OpenGL的算法实现.为了验证所提出的基于视场拼接理论的正确性,利用液晶显示器、菲涅耳镜组、定向散射屏和背投式反射光路搭建了实验样机.该装置可以在更紧凑的系统结构下显示包括横向视差和纵向视差在内的三维图像,并且通过图像生成算法的配合实现了动态三维显示效果.

三维物体全视差全息体视图的快速计算

针对传统全息技术对三维数据源要求高、计算量大以及实现速度慢等问题,提出了一种三维物体全视差全息体视图的快速计算方法。该方法对全息面和再现面分别进行空间分割和频谱采样,通过迭代傅里叶变换算法计算多个基元全息图,叠加构成全息图单元。由摄像机获取三维物体不同角度的二维视差图像,基于人眼双目视差立体视觉原理,构建视差图像与全息图单元的对应关系。最后,利用全视差图像调制全息图单元中对应衍射方向的基元全息图,快速合成三维物体全视差全息体视图。基于液晶空间光调制器构建的光学系统对全息体视图进行了再现实验。结果表明,与传统全息图计算方法相比,本文方法容易获取数据源,计算量较小,能够快速计算全息体视图,实现三维物体不同视角图像的再现。

全分辨率的低串扰时分复用狭缝光栅3D显示

提出了一种基于后置视差光栅的3D自由立体显示结构设计,用于减少显示中产生的串扰并实现全分辨率3D图像的显示。这种显示结构包含了一个后置视差光栅和一个2D显示面板。后置视差光栅由OLED面板光源制成,可方便地通过开关指定位置的像素,实现光栅透光部分的宽度与位置的调节。2D显示面板中的合成图像受到后置视差光栅的调制,显示出3D图像。叙述了这种设计的原理和相关参数的计算。根据设计的原理和相关参数,开发了一个显示结构的原型。实验指出通过改变光栅透光部分的宽度和位置,可有效降低串扰的产生。时分复用技术的引入也可用于实现全分辨率的3D图像显示。

全视差点阵合成全息图

将合成全息记录和计算机数字处理技术相结合,利用计算机准确、有效地收集三维物体的全视差光强分布信息,对其编码,并用单色激光器将物上可见的不同面元的全视差编码信息依次记录在同一张全息片的不同点区域。结果表明,得到的全息片用普通灯光照明时,双眼可分别接收到两个视角的原物的光强信息,观察到一个立体再现像,眼睛在视区内横向或纵向移动时,能看见物体的全视差再现像。

头跟踪式全分辨率多用户自由立体显示装置

阐述了一种无分辨率损失的多用户自由立体显示装置。本装置包含指向背光模块、人眼跟踪装置和控制接口模块,基于时分原理,可使刷新率为120Hz的普通平面LCD提供立体视觉效果。其所采用的新型指向性背光结构,在实时、精确的人眼跟踪装置的控制下,可在观察者左右眼处分时形成随动的对应观察窗口,让观察者左眼只看到左图像右眼只看到右图像,从而实现自由立体显示。并且,本装置显示的立体图像无分辨率损失,只需一对视差图像,便可满足多人同时观看。

时分全分辨率可控液晶光栅设计

设计了一种可实现分光效果的可控液晶光栅.该液晶光栅由双层交错结构的驱动电极来控制液晶偏转,避免了单层控制电极之间的空白区,增加了控制面积,同时还实现了快速切换,补给了因空间分割损失的图像信息,从而使空分与时分结合实现时分全分辨率的自由立体显示.利用光刻和镀膜工艺在玻璃基板上制作氧化铟锡-二氧化硅-掺铝氧化锌双层交错结构的驱动电极,采用液晶成盒工艺将制备好的驱动电极基板和公共电极基板组装成液晶盒.光学显微镜测试表明,氧化铟锡第一电极和掺铝氧化锌第二电极的宽度为275.8μm,两者之间通过SiO2介质层隔离并相互交错覆盖在玻璃基板上.结合液晶光栅驱动电路,能有效地控制遮光区与透光区的切换,从而实现时分全分辨率可控液晶光栅.

全息打印技术综述

全息打印技术具有立体影像效果好及制作灵活性好等特点,在现代生活、商业和军事等领域具有广泛的应用前景和重要价值。阐述了全息打印技术的原理、方法及技术研究现状。重点从打印系统的光路特点等方面对现有全息打印技术进行归纳和分析,并对全息打印技术今后的发展趋势进行了展望。

关于全视差全息体视图成像系统光瞳尺寸的研究

构建了一种全视差全息体视图的成像系统模型,成像系统因三维物体具有一定深度分布而存在波前像差,运用带像差衍射受限系统的相关理论对该模型进行了相关分析。采用矩形光瞳为成像系统的出瞳函数,计算得到在无像差、小像差和大像差三种像差下光学传递函数与空间频率、出瞳尺寸三者间的变化关系,并以光学传递函数与空间频率的积分值作为该成像系统的成像质量的评价指标,得到不同像差条件下积分值与出瞳尺寸的曲线,优化矩形光瞳的孔径尺寸,获得在全视差全息体视图的打印平台中孔径光阑的最佳尺寸,以提高全视差全息体视图的成像质量。

一种改进的全视差全息体视图打印方法

全息体视图显示技术是三维全息显示技术的研究热点之一,如何改进打印方法是全息体视图显示技术的关键问题。介绍了两步转移全息图法、激光直写打印水平视差全息体视图法和基于全息单元的全视差全息体视图打印法,并分析了这几种打印方法的原理和不足。通过体视图与全息单元的对应关系,设计了一种影响因素少、操作简单的打印方法以减小图像失真。总结了全息体视图的发展动态,指出随着全息记录材料和空间光调制技术的不断发展,它会朝着大尺寸、大视角、实时动态、更高分辨率的方向发展。

一种基于视点分段式体像素的具有100°正面观看视角的桌面式光场显示系统

提出了一种基于视点分段式体像素的大视角全视差桌面式光场显示系统,采用了定向准直背光和反贴于分辨率为7680 pixel×4320 pixel的液晶显示屏上的柱镜阵列,实现了100°的水平观看视角,并利用光学偏折膜和全息功能屏,在适用于桌面显示的正面观看范围内实现了离散采样光场的体像素重建。设计了一种能够根据多位观看者的空间坐标划分独立视区的视点分段式体像素,并推导了其与液晶显示屏上子像素的函数映射关系,实现了对观看区域的分段式图像编码。提出了一种可为处在不同观看区域的多位观看者同时提供正确全视差光场显示的透视关系校正方法,填补了光学系统固有的垂直视差缺失,实现了桌面式光场显示中错误透视关系的自适应实时校正。

全视差立体图合成与正交柱透镜光栅成像

提出了一种基于正交柱透镜光栅的全视差立体成像方法。该方法采用3DMAX软件获取三维场景虚拟物体的多视角图像阵列。根据点阵合成法采用Matlab软件对视角图像的像素进行重组生成全视差像素，并对全视差像素进行拼接后获得全视差合成立体图。根据柱透镜光栅栅距的精确测量值对全视差像素的尺寸进行精确匹配，并用高分辨率激光打印机将全视差合成立体图记录在相片纸上，并将其与正交柱透镜光栅进行精确位置匹配。实验结果表明，从不同观察角度可观看到清晰、连续的具有全视差效果的三维再现像。