（通信与信息系统专业论文）三维电视中虚拟视点合成的技术研究.pdf

原创性声明? i 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：至兰整日期：型! 呈：至：塑 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：兰兰墨导师签名： 山东大学硕士学位论文 i ii i 目录 摘要l a b s l r a c t 3 缩略语简表5 第一章绪论一6 1 1 引言一6 1 2 三维电视的基本概念7 1 2 1 三维电视的原理7 1 2 2 三维电视的不同类型8 1 2 3 三维电视系统的处理流程1 0 1 3 三维电视的发展和研究现状1 2 1 4 本文的主要工作和贡献1 4 1 5 论文的结构安排1 4 第二章多视点视频和基于深度的图像绘制方法1 6 2 1 多视点视频的概念l6 2 2 视图生成技术1 8 2 3 基于深度的图像绘制1 9 2 3 1d i b r 的概念19 2 3 2d i b r 相关的坐标系2 l 2 3 3 三维图像变换( 3 di m a g ew a r p i n g ) 2 2 2 4 本章小结2 3 第三章d i b r 中的关键问题和现有解决方法2 4 3 1 遮挡关系2 4 3 2d i b r 中的关键问题2 5 3 2 1 深度图2 5 3 2 2 重叠。2 5 山东大学硕士学位论文 3 2 3 重采样2 6 3 2 4 空洞2 7 3 3d i b r 现有的解决方法2 8 3 4 本章小结3 2 第四章基于d i b r 的任意视点合成方法3 3 4 1 任意视点的三维图像变换3 4 4 1 1 针孔成像模型3 5 4 1 2 齐次坐标下的坐标系转换3 5 4 1 3 增强的三维图像变换3 8 4 2 小洞填充4 0 4 3 图像互补4 l 4 4 图像融合4 3 4 5 辅助图像合成4 3 4 6 实验结果与分析4 4 4 6 1 主观质量比较4 4 4 6 2 客观评价比较。4 6 4 7 本章小结4 7 第五章可用于深度摄像机的彩色图像生成方法4 8 5 1 视点情况分析4 8 5 2 改进的三维图像变换4 9 5 3 小洞填充5 1 5 4 线性背景纹理填充5 2 5 5 图像滤波5 3 5 6 实验结果与分析5 3 5 6 1 主观质量比较5 3 5 6 2 客观评价比较5 4 5 7 本章小结5 5 第六章总结与展望5 6 i i 山东大学硕士学位论文 参考文献一5 8 致谢6 4 攻读硕士学位期间的研究成果6 5 i l l 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) 1 a b s t r a c t ( e n g l i s h ) 3 l i s to f a b b r e v i a t i o n s 5 c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 6 1 1i n t r o d u c t i o n 6 1 2b a s i cc o n c e p to f3 d t v 7 1 2 1p r i n c i p l e so f3 d t v 7 1 2 2d i f f e r e n tt y p e so f3 d t v 8 1 2 3p r o c e s s e sp r o c e d u r eo f3 d t v 一lo 1 3d e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c hs t a t u so f 3 d t v 1 2 1 4m a i n1 1 0 i i f b r ka n dc o n t r i b u t i o n s 1 4 c h a p t e r2m u l t i - v i e wv i d e oa n dd e p t h i m a g e b a s e dr e n d e r i n g 16 2 1c o n c e p to f m u l t i - - v i e wv i d e o 。1 6 2 2v i e wg e n e r a t i o nt e c h n o l o g y 18 2 3d e p t h i m a g e - - b a s e dr e n d e r i n g 19 2 3 1c o n c e p to f d i b r 1 9 2 3 2r e l a t e dc o o r d i n a t es y s t e mi nd i b r 2 1 2 3 33 di m a g ew a r p i n g 2 2 2 4c o n c l u s i o n s ，2 3 c h a p t e r3k e y i s s u e sa n d e x i s t i n gs o l u t i o n so f d i b r 2 4 i v 3 1o c c l u s i o nr e l a t i o n s h i p 2 4 3 2p r o b l e m so f d i b r 2 5 3 2 1d e p t hi m a g e 2 5 3 2 2v i s i b i l i t y 2 5 3 2 3r e s a m p l i n g 2 6 一一 曼量堕塑墼鐾堡查一 皇罡皇量皇詈詈鲁暑詈曼寡鲁暑曼璺暑阜詈曼曼寡皇皇置篁曼孽詈詈e 5 1 = 5 2 2 。一一 3 2 4d i s o c c l u s i o n ”2 7 3 3 聪s 血gs o l u t i o n so f d i b r 2 8 3 4c o n c l u s i o n s 3 2 c h a p t e r4 a r b i t r a r yv i e ws y n t h e s i sm e t h o db a s e d o nd i b r 3 3 4 13 dw a r p i n go f a r b i t r a r yv i e w 一3 4 4 1 1p i 】 1 l l o l ei m a g i n gm o d e l 3 5 4 1 2c o o r d i n a t es y s t e mc o n v e r s i o ni nh o m o g e n e o u s c o o r d i n a t e s ”3 5 4 1 3e n g a n c e d3 dw a r p i n g ”3 8 4 2s m a l lh o l ef i l l i n g 4 0 4 3c o m p l e m e n t a t i o n 4 1 4 ab l e n d i n g 4 3 4 5a 1 1 ) 【n i a 巧i m a g es y n t h e s i s ：4 3 4 6e x p 缸m e n t a jr e s u i t sa n da n a l y s i s ? 4 4 4 6 1c o m p a r i s o no fs u b j e c t i v eq u a l i t y 4 4 4 6 2c o m p a r i s o no fo b j e c t i v ee v a l u a t i o n 4 6 4 7c o n c l u s i o n s - - 4 7 c h 印t e r5c o l o ri m a g es y n t h e s i sm e t h o df o rd e p t h c a m e r a 4 8 5 1 唧o i n ts i 似i o na n a l y s i s 4 8 5 2r c v i s c d3 dw a r p i n g 4 9 5 3s m a l i lh o l ef i l l i n g 5 1 5 4l i n e 缸b a c k g r o 恤dt e x n 鹏f i l l i n g 5 2 5 5i m a g ef i l t e r i n g - 5 3 5 6e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n da n a l y s i s 5 3 5 6 1c o m p a r i s o no f s u b j e c t i v eq u a l i t y 5 3 5 6 2c o m p a r i s o no fo b j e c t i v ee v a l u a t i o n 5 4 5 7c o n c l 璐i o i l s 一5 5 c h 印t c r6s 恤吼a 巧锄do u t l o o k 5 6 r e f e i r m c e s 5 8 v 山东大学硕士学位论文 a c k n o w l e d g m e n t s 6 4 r e s e a r c ha c h i e v e m e n t s 6 5 v i 山东大学硕士学位论文 摘要 随着三维成像产品在新兴市场上的开拓，三维视频已成为近年来研究的活跃 领域。相比于现有的二维产品，三维视频是能够提供更加逼真和身临其境的感性 体验的关键所在。在三维视频的众多应用中，三维电视( t h r e e d i m e n s i o n a l t e l e v i s i o n ，3 d t v ) 被认为会引领下一代的电视革命。立体显示是3 d t v 目前的主 流技术，而自动立体显示则是其中一种具有广阔应用前景的解决方案，它需要更 多的研究工作以解决其中的技术困难。多视点视频( m u l t i - v i e w v i d e o ，删) 技 术可以满足众多用户同时观看电视的需求，因而它会在未来得到更多的关注和发 展。在多视点视频中，视点数量的多少决定了观看质量的高低，但是，现实情况 中摄像机成本的限制使得人们无法同时获得足够多的视点，而虚拟视点的合成可 以达到此目的。 基于深度的图像绘制( d e p t h i m a g e b a s e dr e n d e r i n g ，d i b r ) 是一种基于参 考视点图像和相关的深度信息来绘制目标视点图像的方法。它由于具有较好的编 码效率、2 d 3 d 选择性、用户交互性等优点，近些年来备受关注。目前已经有一 些基于d i b r 的虚拟视点合成方法，然而，在d i b r 中仍存在一些问题，如重叠 问题、重采样问题、空洞问题等，这些问题需要得到有效的解决，才能得到高质 量的虚拟视点。 针对d i b r 中存在的问题，本文重点研究了多视点视频中虚拟视点的合成技 术，提出了两种不同的方法来改进d i b r ，分别是基于d i b r 的任意视点合成方 法和可用于深度摄像机的彩色图像生成方法： ( 1 ) 提出了一种通过利用两个相邻参考视点的图像和相应的深度图来生成任 意视点并提高虚拟视点图像质量的方法。该方法的主要特点是没有直接对深度图 进行预处理，而是采取了一种折中的方式来扬长避短。与之前方法中采用的复杂 的补洞算法或耗时巨大的图像修复技术相比，该方法仅采用一些基本的基于像素 点的操作来填补虚拟视点图像中的暴露区域。本文提出了一种利用深度信息的水 平、垂直和对角外推法来填充图像中的细小空洞。为避免伪影问题的产生，对空 洞图中的空洞边缘进行形态学扩展。在进行图像互补和图像融合之后，得到主虚 山东大学硕士学位论文 拟视图，然后把执行深度图处理再进行各步操作之后得到的虚拟视点图像当作副 虚拟视图对主虚拟视图进行剩余空洞的填充，从而得到最终的虚拟视点图像。 ( 2 ) 提出了一种利用一个参考视点的图像和相应的深度图来绘制以深度摄像 机为目标视点的虚拟彩色图像的方法。该方法没有在对参考视点进行三维图像变 换之前进行深度图预处理，因为这样会对虚拟视图造成几何畸变。本文提出了一 种计算像素点权值的方法，在图像映射的过程中，通过该方法，拥有最大权值的 点即为分像素点周围最近的前景点，即选择该点来代替分像素点。然后采用水平、 垂直和对角外推法来对图像进行小洞填充，接下来利用虚拟视点的深度图来判断 在同一行中空洞边缘附近的像素点是否属于背景点，然后利用选择的背景像素点 来填充该行的空洞。最后再对图像进行滤波，便可得到最终的虚拟视点彩色图。 实验结果与分析表明本文所提出的这两种方法在主观质量和客观评价两方面 都可以取得令人满意的结果。 关键词：三维电视；多视点视频；虚拟视点合成；基于深度的图像绘制 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t 晰t l lt h ee m e r g i n gm a r k e ti n3 di m a g i n gp r o d u c t s 。3 dv i d e oh a sb e c o m ea n a c t i v ea r e ao fr e s e a r c hi nr e c e n ty e a r s 3 dv i d e oi st h ek e yt op r o v i d em o r er e a l i s t i c a n di m m e r s i v ep e r c e p t u a le x p e r i e n c e st h a nt h ee x i s t i n g2 dc o u n t e r p a r t a m o n gm a n y a p p l i c a t i o n so f3 dv i d e o ，t h r e e - d i m e n s i o n a lt e l e v i s i o n ( 3 d t v ) i sc o n s i d e r e d t h em a i n d r i v eo ft h en e x tt vr e v o l u t i o n s t e r e o s c o p i c d i s p l a yi st h ec u r r e n tm a i n s t r e a m t e c h n o l o g yf o r3 d t v , w h i l ea u t o s t e r e o s c o p i cd i s p l a yi sam o r ep r o m i s i n gs o l u t i o n t h a tr e q u i r e sm o r er e s e a r c he n d e a v o r st or e s o l v et h ea s s o c i a t e dt e c h n i c a ld i f f i c u l t i e s m u l t i - v i e wv i d e o ( m v v ) c r nm e e tt h ed e m a n dt h a tm a n yu s e r sw a t c ht v s i m u l t a n e o u s l ya n di tw i l lg e tm o r ea t t e n t i o na n dd e v e l o p m e n ti nt h ef u t u r e i nm v v t h en u m b e ro f v i e wd e t e r m i n e st h ew a t c h i n gq u a l i t y h o w e v e r , c a m e r a s c o s tr e s t r a i n t s w ec a n n o tg e ts u f f i c i e n tv i e w sa tt h es a m et i m e ，a n dv i r t u a lv i e ws y n t h e s i sc a na c h i e v e t h i sg o a l d e p t h - i m a g e - b a s e dr e n d e r i n g ( d i b r ) i sa na p p r o a c hf o rt a r g e tv i e wi m a g e s s y n t h e s i sb a s e do nr e f e r e n c ev i e wi m a g ea n da s s o c i a t e dd e p t hi n f o r m a t i o n i th a s a t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o nd u et oi t sg o o dc o d i n ge f f i c i e n c y , 2 d 3 ds e l e c t i v i t y , u s e r i n t e r a c t i o ne t c s o m ep r e v i o u sw o r kh a sb e e np r e s e n t e dt or e n d e rv i r t u a lv i e wb a s e do n d i b r , h o w e v e r , t h e r ea r e s t i l ls o m ep r o b l e m so fv i s i b i l i t y , r e s a m p l i n ga n d d i s o c c l n s i o n si nd i b rt h a tn e e dt ob es o l v e ds o a st oa c q u i r eah i g hq u a l i t yv i r t u a l v l e w t h i st h e s i sf o c u s e so nt h ev i r t l l a lv i e ws y n t h e s i st e c h n o l o g yf o rm v vw h i c h m a i n l yp r o p o s e si m p r o v e dm e t h o d sf o rt h ep r o b l e m st h a te x i s ti nd i b r , a n dt w o d i f f e r e n ta p p r o a c h e sa r ep r o p o s e d ，w h i c ha r ea r b i t r a r yv i e ws y n t h e s i sm e t h o db a s e do n d i b ra n dc o l o ri m a g es y n t h e s i sm e t h o df o rd e p t hc a m e r a ： ( 1 ) an o v e lm e t h o du s i n gt w os u r r o u n d i n gv i e wi m a g e sa n da s s o c i a t e dd e p t h i m a g e sf o ri m p r o v i n gt h ev i r t u a lv i e wi m a g eq u a l i t yi sp r o p o s e d t h ek e yf e a t u r eo f t h i sa p p r o a c hi st h a tp r e p r o c e s s i n gt h ed e p t hi m a g ei sa b a n d o n e da n dac o m p r o m i s i n g 山东大学硕士学位论文 w a yi st a k e ni n t oa c c o u n t c o m p a r e dw i t ht h o s ec o m p l e xh o l e f i l l i n ga l g o r i t h m sa n d t i m e c o n s u m i n gi m a g ei n p a i n t i n gt e c h n i q u e s ，s o m eb a s i cp i x e l b a s e do p e r a t i o n sa r e e m p l o y e dt o1 c i l lt h ed i s o c c l u s i o na r e a si nt h ev i i t l l a lv i e wi m a g e ah o r i z o n t a l ，v e r t i c a l a n dd i a g o n a le x t r a p o l a t i o n ( i - i v d e ) u s i n gd e p t hi n f o r m a t i o na l g o d t h r ai sp r o p o s e dt o f i nt h et i n yc r a c k s t h eb o r d e ro fh o l e si nt h eh o l e - f l a gm a pi sd i s t e n d e ds oa st oe r a s e t h eg h o s t i n ge r r o r s a f t e rc o m p l e m e n t a t i o na n db l e n d i n g ，m a i nv i r t u a lv i e wi m a g ei s o b t a i n e d ，t h e nt h ei m a g ew h i c hi sg e n e r a t e db yf i l t e r i n gt h ed e p t hi m a g ei st r e a t e da s a s s i s t a n ti m a g ef o rf i l l i n gs m a l lh o l e si nt h em a i ni m a g e ，a n dt h e nf m a lv i l r l a lv i e w i m a g ei so b t a i n e d ( 2 ) an o v e lm e t h o du s i n go n e r e f e r e n c ev i e wi m a g ea n da s s o c i a t e dd e p t hi m a g e t or e n d e rv i r t u a lc o l o ri m a g ef o rd e p t hc a m e r ai sp r o p o s e d p r e - p r o c e s s i n gt h ed e p t h i m a g eo fr e f e r e n c ev i e wb e f o r e3 di m a g ew a r p i n g i sd i s u s e df o ri t sd i s a d v a n t a g e s i n t h ep r o c e s so fw a r p i n g ，a 埘o r t yf o r m u l ai sd e f i n e da n dt h ep o i n tw h i c hh a st h e h i g h e s tp r i o r i t yi st h ec l o s e s tf o r e g r o u n dp o i n ta r o u n dt h ed e c i m a lp i x e l ，a n d i ti s s e l e c t e d t h e nh o r i z o n t a l ，v e r t i c a la n dd i a g o n a le x t r a p o l a t i o n ( h y d e ) u s i n gd e p t h i n f o r m a t i o na l g o r i t h mi sa d o p t e dt of i l lt h et i n yc r a c k s n e x tw em a k eu s eo ft h ed e p t h i m a g eo ft h ev i r t u a lv i e wt od e c i d ew h e t h e rt h ea d j a c e n tp i x e lo ft h ee d g eo fh o l e si n t h es a m er o wb e l o n g st ob a c k g r o u n do rn o t , a n dt h e nf i l l i n gt h eh o l e su s i n gt h e b a c k g r o u n dp i x e lv a l u e a tl a s tt h ei m a g ei sf i l t e r e dt op r o v i d ea n a t u r a la p p e a r a n c e e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h et w op r o p o s e dm e t h o d sc a no b t a i ns a t i s f a c t o r y p e r f o r m a n c ei nb o t hs u b j e c t i v eq u a l i t ya n do b j e c t i v ee v a l u a t i o n k e y w o r d s ：t h r e e - - d i m e n s i o n a lt e l e v i s i o n ；m u l t i - v i e wv i d e o ；v i r t u a lv i e ws y n t h e s i s ； d e p t h i m a g e b a s e dr e n d e r i n g 4 山东大学硕士学位论文 2 d t v 3 d t v c e s c i 玎 d c t c d i b r d v b h d t v h v d e i b r l c d l d i s m b r m 哐r l a p v p s n r s m p t e s s 蹦 缩略语简表 t o w - d i m e n s i o n a lt e l e v i s i o n t h r e e - d i m e n s i o n a lt e l e v i s i o n i n t e m a t i o n a lc o n s u m e re l e c t r o n i c ss h o w c a t h o d er a yt u b e d i g i t a lc i n e m at e c h n o l o g yc o m m i t t e e d e p t h - i m a g e b a s e dr e n d e r i n g d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g h i g i ld e f i n i t i o nt e l e v i s i o n h o r i z o n t a l ，v e r t i c a la n dd i a g o n a le x t r a p o l a t i o n i m a g e b a s e dr e n d e r i n g l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y l a y e r e dd e p t hi m a g e s 3 dm o d e l b a s e dr e n d e r i n g m i t s u b i s h ie l e c t r i cr e s e a r c hi a b o r a t o r i e s m u l t i e wp r o f i l e m u l t i v i e wv i d e o p e a ks i g r 试t on o i s er a t i o 二维电视 三维电视 国际消费电子展 阴极射线管 数字电影院技术委员会 基于深度的图像绘制 数字视频广播 高清电视 水平、垂直和对角外推法 基于图像的绘制 液晶显示器 层次化的深度图技术。 基于三维模型的绘制 三菱电气研究实验室 多视点描述 多视点视频 峰值信噪比 s 。c i e 够0 f m 。t i 。np i c t u r ea n d t e l e v i s i o n 运动图像和电视协会 e n g i n e e r s s t r u c t u r a ls i m i l a r i t yi n d e x结构相似度指数 5 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 电视是现代生活的重要组成部分，也是人们日常生活中不可或缺的事物之一。 随着时代的进步以及电视技术和多媒体处理技术的发展，人们对于最真实视觉体 验的需求日益增强。近些年来，消费市场上有个巨大的推动力，那就是在视频信 号中纳入立体信息以增强视觉显示的观赏体验。特别是，随着数字视频技术和基 础设施的不断成熟，以数字电视的标准和数字影院的到来作为集中体现，立体视 觉出现了强劲的发展势头。众多研究机构及公司都希望找到有效且商业上可行的 方法，用来创建、录制、传输和显示立体图像和序列。在经历了从黑白电视到彩 色电视，从模拟电视到数字电视【l 】，从c r t ( c a t h o d er a yt u b e ，阴极射线管) 电 视到平板电视，从标准清晰度电视到高清晰度电视( h i g hd e f i n i t i o nt e l e v i s i o n ， h d ) 2 1 的多次变革之后，三维电视( t h r e e d i m e n s i o n a lt e l e v i s i o n ，3 d t v ) 1 3 1 被看作是继彩色电视、高清电视之后的下一代电视产品。 早在1 9 世纪二十年代，j o h nl o g i eb a i r d ，电视业界的先驱者，就梦想着研发 出高质量、三维的彩色电视机以提供给观众最真实的视觉体验。如今，黑白电视 机的原型已经发展成了高清电视，人们对3 d 的兴趣显著增加，三维电视则成为当 下的研究和应用热点【4 1 。 6 图卜13 d 视频显示设备 山东大学硕士学位论文 2 0 1 0 年初，美国拉斯维加斯举办了第4 3 届国际消费电子展( i n t e r n a t i o n a l c o n s u m e re l e c t r o n i c ss h o w ，c e s ) ，在会展上，3 d 视频显示系统与相关设备成为 最受人们关注的产品，如图l 一1 所示。同年，3 d 电影阿凡达的全球热映引发了 人们对立体电影的观影热潮，如下图所示。由此三维电视一词也正式进入公众的 视野中。 图1 - 23 d 电影 阿凡达 1 2 三维电视的基本概念 1 2 1 三维电视的原理 三维电视是一种能够模拟实际景物的真实空间关系，并带给观众立体视觉感 受的电视系统，又称立体电视( s t e r e o s c o p i et e l e v i s i o n ) 。三维电视图像不但能给 观众提供一种深度感，而且能带来一种景物延伸于屏幕之外似乎伸手可触的感觉。 三维电视的技术原理是建立在生理光学中有关立体信息的各种感知线索基础上 的，与仅靠人的心理作用而获得“立体感觉 的现有的普通电视( 即二维电视， t w o d i m e n s i o n a lt e l e v i s i o n ，2 d t v ) 不同，三维电视还利用人的视觉生理作用来 获得立体感觉，因此更具有真实感和临场感。 三维电视与普通电视的最大区别是：普通电视只传送一个视点的影像信息， 而三维电视传送的是双视点甚至多视点的影像信息。当人们观看三维电视时，自 然场景中具有不同景深的物体在人的两眼中形成图像的视差不同，大脑则根据这 些视差的区别感知出物体的深度和距离，就形成了三维图像【5 j 。 7 山东大学硕士学位论文 1 2 2 三维电视的不同类型 1 ) 立体图像显示方式 三维电视的立体图像显示方式可以分为两种：需佩戴立体眼镜的辅助立体显 示和用裸眼直接观看的自动立体显示( a u t o s t e r e o s c o p i c ) 6 1 。本文所重点介绍和 研究的内容是后一种方式。 大多数的立体电影和目前市面上已有的三维电视都是采用佩戴立体眼镜的方 式。立体眼镜可分为分色式、偏振式和快门式三种。分色式立体眼镜是最古老的 一种，又称红蓝眼镜。它的左、右眼镜片分别是红光或蓝光滤色片，使得戴红光 滤色片的眼睛只能看到红色图像，戴蓝光滤色片的眼睛只能看到蓝色图像，由此， 使双眼分别观看左、右视图像。这种方式的缺点是彩色信息损失太大，色调单一。 偏振式立体眼镜是左、右眼分别使用极化方向相互垂直的偏振镜片，其中一 只眼用水平偏振，另一只眼用垂直偏振，显示器投射相应的偏振光，从而使双眼 分别观看左、右视图，并由大脑融合成立体图像。这种方式的缺点是人的头部倾 斜时偏振镜片难于滤掉与之正交的偏振光，使得一个视的图像漏到另一个视中， 让人产生不舒适感。 快门式立体眼镜是由液晶制成的，当加上一定电压时会改变液晶分子的排列， 从而控制开关状态，使得一个镜片阻挡光线时另一镜片光线可以通过，从而使双 眼分别观看左、右视图。这种方式的缺点是如果显示器刷新频率不够高，将会产 生c i j 烁感。 自动立体显示方式可分为视差屏障式和透镜光栅式。图1 3 是视差屏障式的示 意图，图中红色表示左眼图像，蓝色表示右眼图像。它的原理是通过在l c d ( l i q u i d c r y s t a ld i s p l a y ，液晶显示器) 的液晶层前面装置视差屏障，将其分为透光和挡光 两部分，从而使得l c d 交替显示两眼各自对应的图像，从而产生立体视觉。这种 方式的优点是工艺结构比较简单，且因为光屏障是由液晶的一层构成，当光流横 穿时这层液晶会完全透明，从而使得显示器成为传统的2 d 显示器，所以视差屏障 显示方法允许2 d 和3 d 模式的瞬间切换，但由于被遮挡了约5 0 的光，因此显示屏 的亮度也损失了一半。 8 山东大学硕士学位论文 视差矩栏 巡。 l 。， 一 l茅1 图卜3 自由立体视差屏障式【6 】 图1 4 是透镜光栅式的示意图。它的原理是在l c d 内部安装一排透镜，通过每 个透镜对入射光的折射，可以把左右图像各自投射到观看者的双眼，从而使得观 看者获得立体感。该方法的优点是大幅度减少了光的损失，提高了屏幕亮度，不 过它的工艺要求较高，每个透镜的截面达到了微米级，较适用于大屏幕显示 7 1 。 i e 游略光栅 图i - 4自由立体透镜光栅式m 这两种方法都能提供限定的视点，当使用头部或眼睛跟踪技术( h e a d e y e t r a c k i n gt e c h n o l o g y ) 时则可以获得连续的可视区域。当用