[發(fā)明專利]一種基于異形柱透鏡光柵的一維集成成像顯示方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010024812.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111198448B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王世剛;宋晨曦;韋健;趙巖;李鶴楠;高陽(yáng);陳舒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B30/27
• 分類號(hào): G02B30/27;H04N13/305
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

1.一種基于異形柱透鏡光柵的一維集成成像顯示方法，其特征在于包括下列步驟：

1.1獲取立體物體或場(chǎng)景的視點(diǎn)圖，包括下列步驟：

利用Maya、3DMax、Blender三維建模軟件生成的三維模型和虛擬一維相機(jī)陣列，對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行視點(diǎn)圖采集；通過(guò)相機(jī)導(dǎo)軌、相機(jī)陣列對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行視點(diǎn)圖采集；設(shè)采集視點(diǎn)圖數(shù)為N，N值即為顯示系統(tǒng)的視點(diǎn)數(shù)，并將視點(diǎn)圖按位置關(guān)系順次命名為1,2…,N；

1.2根據(jù)交錯(cuò)式離散柱透鏡光柵中單個(gè)小柱透鏡的截距、高度、傾斜角度，將獲取的N幅視點(diǎn)圖合成為與之匹配的立體圖，包括下列步驟：

1.2.1確定顯示單元D：柱透鏡光柵用于立體顯示時(shí)視點(diǎn)具有周期性循環(huán)的特性，基于這一特性，立體圖的視圖采樣矩陣M由一個(gè)顯示單元經(jīng)過(guò)橫向和縱向延拓得到，顯示單元D是一個(gè)m行n列的矩陣，顯示單元D中每個(gè)元素的值為每幅視點(diǎn)圖的序號(hào)，根據(jù)光柵截距l(xiāng)、傾斜角度θ、顯示面板像素尺寸w和視點(diǎn)數(shù)N計(jì)算得出，顯示單元D應(yīng)該包含所有視點(diǎn)圖的序號(hào)，即m×n≥N，與傳統(tǒng)具有連續(xù)結(jié)構(gòu)的柱透鏡光柵顯示系統(tǒng)不同，行數(shù)m和列數(shù)n除與光柵的上述參數(shù)有關(guān)外，還與單個(gè)小柱透鏡的高度h有關(guān)，h的值滿足如下公式：

其中：表示向下取整運(yùn)算；l為柱透鏡截距；θ為光柵的傾角；w為顯示面板像素寬度；

1.2.2根據(jù)步驟1.2.1得到的顯示單元D，生成視圖采樣矩陣M：

設(shè)立體圖的像素?cái)?shù)為A×B，將矩陣大小為m×n的顯示單元D以n為周期，橫向作周期延拓，延拓成m行A列的矩陣，做最后一次延拓時(shí)若列數(shù)大于A，則截去超出部分，只保留A列,得到m行A列矩陣；以m為周期，縱向作周期延拓，每次延拓時(shí)根據(jù)光柵傾角θ大小和方向、顯示單元D的列數(shù)n，確定矩陣向左或向右平移的列數(shù)，并將平移后左側(cè)或右側(cè)超出的部分填充至矩陣右側(cè)或左側(cè)，做最后一次延拓時(shí)若行數(shù)大于B，則截去超出部分，只保留B行；

通過(guò)上述延拓所得的矩陣即為像素?cái)?shù)為A×B的視圖采樣矩陣M；

1.3按照步驟1.2.2中所得的視圖采樣矩陣M，對(duì)N幅視點(diǎn)圖進(jìn)行像素采樣，得到用作顯示面板顯示的立體圖，這里的顯示面板包括LCD屏、LED屏、投影；

1.4在顯示面板前放置交錯(cuò)式離散柱透鏡光柵，包括下列步驟：

1.4.1交錯(cuò)式離散柱透鏡光柵由單個(gè)小柱透鏡在水平和光柵傾角方向分別等間隔放置組成，小柱透鏡之間的間隔使用遮光片填充，每個(gè)小柱透鏡具有相同的參數(shù)；

1.4.2小柱透鏡的截距l(xiāng)、高度h，相鄰遮光片水平方向的距離d_p、光柵傾角方向兩底邊的距離h_p滿足如下條件：

h_p＝2nw-h

其中：θ為光柵的傾角；w為顯示面板像素寬度；表示向下取整運(yùn)算；n為大于等于的任意正整數(shù)，取不同值時(shí)得到不同參數(shù)的光柵；

1.4.3光柵放置于顯示面板前f'處，f為光柵的焦距，根據(jù)立體圖中物體的深度范圍，微調(diào)距離f'找到最佳位置；

1.5在光柵前放置全息擴(kuò)散片，包括下列步驟：

1.5.1確定擴(kuò)散片與光柵的距離d_h，根據(jù)物像關(guān)系，d_h的值符合下式：

其中：f'是光柵與顯示面板的距離；f是柱透鏡光柵的焦距；

1.5.2確定擴(kuò)散片的擴(kuò)散角θ_v，θ_v由下式求得：

其中：d_h是擴(kuò)散片與光柵的距離；d_p為相鄰遮光片的水平距離；l為光柵截距。