[發明專利]一種基于異形柱透鏡光柵的一維集成成像顯示方法

有效

• 申請號: 202010024812.5
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111198448B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 王世剛;宋晨曦;韋健;趙巖;李鶴楠;高陽;陳舒
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G02B30/27
• 分類號: G02B30/27;H04N13/305
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

一種基于異形柱透鏡光柵的一維集成成像顯示方法屬自由立體顯示技術領域，本發明設計了一種基于交錯式離散柱透鏡光柵的具有多視點大視角高清晰度的真三維立體顯示方法，首先通過實拍或虛擬模型獲取視點圖像，經立體圖合成算法處理后在顯示面板上顯示，顯示面板前的合適位置依次放置交錯式離散柱透鏡光柵和全息擴散片，通過設計和匹配各個裝置的各項參數，達到最佳的觀看效果。本發明通過設計交錯式離散柱透鏡光柵和使用全息擴散片，實現了視差連續、視點密集、視角廣、清晰度高的立體顯示，解決了傳統柱透鏡光柵立體顯示中單一觀看視區視角小的問題，立體顯示效果優于傳統的一維集成成像顯示方式。

技術領域

本發明屬自由立體顯示技術領域，具體涉及一種基于異形柱透鏡光柵的一維集成成像顯示方法。

背景技術

三維立體顯示技術作為炙手可熱的技術，受到了國內外大量科研人員的關注，各個研究機構都投入了大量人力物力進行研究和探索，并提出了多種立體顯示的解決方案，當前市場上所廣泛采用的3D顯示設備多利用了雙目視差原理，需要佩戴相應的眼鏡或頭戴式設備以實現立體顯示，但由于顯示設備技術限制和雙目視差顯示本身的缺陷，使用助視設備觀看3D圖像時，會產生眩暈感和不適感，長時間觀看甚至會對身體健康造成傷害，因此無需輔助設備的自由立體顯示技術，成了人們追求的3D顯示方式。其中集成成像顯示技術(Integral Imaging)由于其具有全視差、視點連續、設備簡單等特點，成為了目前最有前景的立體顯示技術方案之一。一維集成成像技術是一種舍棄垂直視差，以提高整體分辨率的集成成像顯示方法，在某些只需要向觀察者提供水平視差的情況下，這種技術可以提供更清晰的顯示效果。

一維集成成像技術主要有柱透鏡光柵成像和狹縫光柵成像兩種方法，傳統的成像方法是將柱透鏡光柵或狹縫光柵放置在顯示面板前特定位置，且使光柵與顯示面板呈特定角度以消除莫爾條紋，當觀看者站在指定的觀視區域內時可以看到顯示面板上呈現出的立體像。柱透鏡光柵成像方法和狹縫光柵成像方法的原理不同，但目的都是將指定光線投射到指定位置，通過編碼顯示面板上的圖像，讓兩幅或多幅圖像投射到觀察者的兩只眼睛中，經過觀察者大腦對接收信息的融合處理，即可產生立體感。

圖1是現有的傳統柱透鏡成像方法的原理示意圖，圖2是傳統狹縫光柵成像方法的原理示意圖。

傳統的一維集成成像方法可以產生立體顯示效果，但存在著視區循環跳變、視差反轉、單視區觀察視角小的缺陷，視區循環跳變現象的產生與光柵循環排列的排布方式有關，這一現象的存在導致了相鄰視區的邊緣出現了視差反轉區，使觀察者在這一區域無法觀看到正確的視差圖像，上述三種缺陷是目前制約一維集成成像技術發展的三個重要因素。

擴散片是一種用于光束整形的光學元件，可以將入射的光束擴散成預設的形狀進行出射，一般用于LED燈管、燈絲或其他照明光源的照明效果控制，近幾年，人們將小角度的全息擴散片引入了集成成像顯示領域，用于消除二維集成成像圓形透鏡產生的串擾和提高顯示質量，取得了較為理想的效果。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于交錯式離散柱透鏡光柵的、具有多視點大視角高清晰度的真三維立體顯示方法。

本發明提出的基于異形柱透鏡光柵的一維集成成像顯示方法，包括下列步驟：

1.1獲取立體物體或場景的視點圖，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陣列，對虛擬場景進行視點圖采集；通過相機導軌、相機陣列對真實場景進行視點圖采集；設采集視點圖數為N，N值即為顯示系統的視點數，并將視點圖按位置關系順次命名為1,2…,N；

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