基于柱镜光栅的自由立体显示图像融合算法

基于柱镜光栅的自由立体显示图像融合算法况海斌;徐成【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2011(037)003【摘要】Existing image fusion algorithms have the phenomenon of frequency-domain aliasing, and the commonality of algorithms ispoor.Aiming at this problem, this paper improves an algorithm from the aspects of low-pass anti-aliasing filtering and sub-pixel mapping point of view,and makes the sub-pixel mapping formula more general. Experimental results show that the improved algorithm has certain advantages in qualitative visual effects and quantitative image quality assessment.%针对现有的图像融合算法存在频域混叠现象及通用性差的问题,提出一种基于柱镜光栅的自由立体图像融合算法.在低通抗混叠滤波前对视点图像进行非等比例上采样,调整视点图像亚像素映射公式,强化公式的通用性.实验结果表明,该算法在定性的视觉效果及定量的图像质量评估方面都具有一定的优势.【总页数】3页(P207-209)【作者】况海斌;徐成【作者单位】湖南大学计算机与通信学院,长沙,410082;湖南大学计算机与通信学院,长沙,410082;江苏省计算机信息处理技术重点实验室,江苏,苏州,215006【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于柱镜光栅的仿真立体图像生成方法 [J], 刘东泽2.一种消除柱透镜光栅自由立体显示图像串扰的方法 [J], 李小方;王琼华;李大海;王爱红3.基于柱透镜光栅的合成图像生成及分辨率损失 [J], 王霞;董玉和4.基于棱柱镜技术的自由立体显示图像合成 [J], 杨蕾;宋晓炜;侯春萍;戴居丰5.柱透镜光栅自由立体显示中几何参数间关系分析 [J], 于瀛洁;蔡明义;张之江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、柱镜光栅：根据折射原理制作的立体光栅，是由模具将透明塑料滚压而成,表面的光栅线条是由许多结构参数和性能完全相同的小半圆柱透镜远平面线性排列组成。

一面是平面,为柱透镜元的焦平面,一面是周期性起伏变化的曲面,每个圆柱透镜元相当于汇聚透镜,起聚光成像的作用。

这一特性使得它对图像具有“压缩”和“隔离”的作用。

2、三维图像合成其流程是将通过特殊方法拍摄的有一定视差的一组图像,经用电脑按一定规则抽样合成为一幅图像,即图像是以条纹状态(一条条紧密排列的像素)记录在同一张图片上。

再根据覆盖光栅的栅距大小,对合成的立体图像进行缩放,使得每一组图像条占满在一个栅距内。

经过压在画面上柱镜光栅的折射分像,画面中的物体在人的双眼中呈现出立体感效果。

3、立体图像的制作：(1) 真立体影像地图制作方法将航拍获得的图像序列,利用特征匹配的方法,在多幅图像中寻找匹配的特征点、线、面(由于居民地、道路、河流等是影像图中的主景,所以在图像的匹配过程中应以这些重要的地物为基准) ,进行图像的主景配准。

然后再按照顺序导入到专门的立体合成软件中,设置好光栅的参数后即可生成光栅图像。

生成好的光栅图像用高精度打印机输出打印在变形小的相纸上,然后,再将其压裱在光栅背面,即可形成一幅极具现实立体感的影像地图。

这种方法对拍摄要求相对较高,但光栅图像制作比较容易,速度快,且立体感强。

(2) 仿真立体影像图的制作方法将已经制作完成的正射影像图,结合DEM数据,使用专业的平面转立体软件,按照一定的立体勾画方法,就可以制作成立体光栅图像。

然后,进行输出压裱即可制作完毕。

这种方法虽然对照相设备与拍照方式要求不高,且能模拟出较好效果,但它不能达到立体照相机拍摄而制成的立体效果。

另外仿真立体不适合制作地貌复杂破碎的区域,因为制图区域地貌如果过于破碎会加大勾画的难度,成图速度将会降低。

所以,如果要制作精度较高、立体感真实的立体影像图应采用第一种方法,当对于立体图的细节要求不高时也可以采用第二种方法。

基于柱透镜光栅的2D/3D兼容显示的实现原理作者：邹虹曾鑫来源：《数字技术与应用》2013年第12期摘要：文中介绍了带有柱透镜光栅的显示器上2D/3D兼容显示的实现过程及实现原理。

以笔记本电脑为例，通过打开/关闭电脑上3D显示的控制软件，将控制信号传送到switch cell 的开启/关闭驱动电路中，使switch cell处于打开/关闭状态，通过控制柱透镜光栅是否有分光折射作用，实现电脑显示屏上不同的显示状态。

关键词：柱透镜光栅 2D/3D兼容显示 switch cell 笔记本电脑中图分类号：TN27 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0070-023D显示器能够同时显示自然景物的平面信息和深度信息，使人们能够看出事物的纵深层次感[1]。

基于柱透镜光栅的3D显示，由于柱透镜光栅在放置时需要倾斜一定角度，使3D显示的分辨率在水平方向和垂直方向都下降了一定的比例[2]，从而使得整个3D显示的分辨率下降，对于一些没有3D效果的文字图像等，显示效果不佳，使观看者有模糊、看不清楚的感觉，没有2D显示的效果好。

对于笔记本电脑，很多情况下，人们也需要使用文字编写、网页浏览等其他需要2D显示的功能应用软件。

如果笔记本电脑能够实现2D/3D兼容，在工作学习时，采用2D显示方式，能够非常清晰的看到电脑上显示的文字、图片等各种信息；在娱乐时，可以采用3D显示方式，看到效果非常好的裸眼3D显示，体验身临其境的感觉。

这样的2D/3D兼容显示的笔记本电脑会受到人们更多的青睐。

1 基于柱透镜光栅的3D显示1.1 3D显示实现原理3D显示的实现，主要是在2D显示屏上贴一片柱透镜光栅，柱透镜光栅的焦平面贴在显示屏上，它的圆柱曲面是周期排列的透明材质，主要起到分光折射的作用[3-5]。

实现基于柱透镜光栅的3D显示，需要将多幅有左右视差的视频图像生成一幅合成后的视频图像，再通过柱透镜光栅的分光折射作用，将各有左右视差图像的光线沿着不同的方向传播至合适的位置，观看者站在可视区就能感受到很好的3D显示效果[6-7]。

秦万治，黄子强：基于柱镜板的ＬＣＤ自由立体显示图７柱镜板的分光实验的液晶显示器和一张用于普通立体光栅图的柱镜镜板的分光能力，将绿色条纹和红色条纹投射到不板，针对已有的器件来设计观看距离和背后的图像同的方向，即在两个不同的方向上分别生成纯红和阵列，虽然没有任何实用价值，不过却完全可以用于纯绿的图像。

图８是利用普通的立体双图制作的柱验证以上理论是否正确，同时避免了定制设备的庞镜板图像，当这幅图像被柱镜板分别投射到不同的大开销。

方向，并被左右眼球接收后，就可以在大脑中进一步首先验证柱镜板的分光效果，根据实际的显示合成为一幅完整的带有景深的立体图像。

器像素大小和柱镜板物理参数，利用Ｍａｔｌａｂ制作出为了更好地说明实验结论，将合成图像中的右红绿双色条纹图，再将柱镜板置于其上，最后在不同眼图和左眼图独立出来，并将左眼图置于柱镜板之的方向观测到纯色的图片，如图７所示。

后，此时在一个特定的位置可以看到一幅明亮完整图７中的两幅图像是从两个不同的方向分别拍的左眼图，如图８（ｃ）所示。

而同样的状态下，在右眼摄的，由于红绿线条纹理很细密，所以没有被柱镜板所在的位置，左眼图则处于黑暗的不可见状态，如图覆盖的图片就显示出黄色，而被覆盖的部分借由柱８（ｄ）所示。

而对右眼图有着完全对称的实验结果，也图８柱镜板立体成像Ｊａｎ．２０ｌＯ，总第１０８期现代显示ＡｄｖａｎｃｅｄＤｉｓｐｌａｙ２３纹术交流基于柱镜板的LCD自由立体显示作者：秦万治， 黄子强， QIN Wan-zhi， HUANG Zi-qiang作者单位：电子科技大学光电信息学院,四川,成都,610054刊名：现代显示英文刊名：ADVANCED DISPLAY年，卷(期)：2010(1)1.大越孝敬.董太和三维成像技术 19822.王元庆基于LCD的自由立体显示技术[期刊论文]-液晶与显示 2003(2)3.张俊利.陈世明.段凤云.骆宏.李渊韬.高蕴志.吕波柱镜板再现三维图像的研究[期刊论文]-现代显示 2000(1)4.杨蕾.宋晓炜.侯春萍.戴居丰基于棱柱镜技术的自由立体显示图像合成[期刊论文]-天津大学学报 2007(9)5.裸眼立体显示器系统结构研究[期刊论文]-微电子学与计算机 2005(10)本文链接：/Periodical_xdxs201001005.aspx。

基于柱镜光栅的多视点自由立体显示技术研究的开题报告一、选题背景随着计算机技术和数字图像技术的发展，人们对于立体显示技术的需求越来越高。

传统的立体显示技术不能完全满足现代人的需求，需要一种更为高效、精确并且同时具有自由视点和连续视角的立体显示技术。

基于柱镜光栅的多视点自由立体显示技术，能够解决单点视角、多视角视差不连续等问题，且具有视角自由、可视范围大等优点，因此受到学术界和工业界的广泛关注。

二、研究内容和目标本论文的研究内容主要包括：柱镜光栅的设计和制备、柱镜光栅的特性分析、基于柱镜光栅的立体显示系统建模以及实验模拟和结果分析等。

其中，柱镜光栅的设计和制备是实现多视点自由立体显示技术的关键技术之一，需要考虑到光学参数、成像质量、制备工艺等因素；柱镜光栅的特性分析主要包括成像质量、视角范围、视角分辨率等特性参数的评估；基于柱镜光栅的立体显示系统建模需要考虑到视角位置、视线数量、观察距离等因素，并通过模拟算法进行模拟和测试，以便获得立体显示效果的最优解。

本论文研究的目标是设计和制备一种高性能的柱镜光栅，并将其应用于基于柱镜光栅的多视点自由立体显示系统。

通过实验模拟和结果分析，验证该立体显示系统在视角自由、可视范围大、视差连续等方面的优越性，并比较其与传统立体显示技术的差异。

三、研究意义随着多媒体技术的不断发展，立体显示技术在电子商务、电子游戏、虚拟现实、医学等领域的应用越来越广泛。

基于柱镜光栅的多视点自由立体显示技术具有很高的实用价值和研究意义。

首先，该技术可以提高立体显示的成像质量和视觉效果，进一步满足人们对高质量立体图像的需求。

其次，该技术具有视角自由和连续，方便使用者自由选择视角，更好的提高观赏体验。

因此，研究基于柱镜光栅的多视点自由立体显示技术，不仅可以提高我国研究生的研究水平，也可以推动我国多媒体技术及立体影像应用领域的发展。

专利名称：一种基于浮点型柱状透镜光栅的多视点图像融合方法
专利类型：发明专利
发明人：刘然,张艳珍,田逢春,李德豪,刘明明,郑杨婷
申请号：CN201710767972.7
申请日：20170831
公开号：CN107483912A
公开日：
20171215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于浮点型柱状透镜光栅的多视点图像融合方法，在现有技术基础上，针对系数阵列生成，采用先乘除法后取余运算，然后再对行和列的计算进行变形，这样不仅能减少取余运算的个数，而且也能使得变形之后的计算中减少了浮点型数据的乘法运算，计算量更少。

在行、列变形之后的公式上，转化取余运算，硬件中没有对于浮点型数据的取余运算，通过一个比较器转化为硬件能实现的加减运算；同时，在进行图像子像素采集时，融合图像中的每一个子像素来源于不同的两个视点，且每个视点占不同的比例，这样将多幅视图进行子像素采集并加权融合成一幅适合于浮点型柱状透镜光栅显示的裸眼3D图像，在保证精度的同时，更加节省硬件资源。

申请人：成都斯斐德科技有限公司,重庆大学
地址：610041 四川省成都市锦江区华兴正街5号2栋23楼5号
国籍：CN
代理机构：成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：温利平
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第29卷 第12期光 学 学 报V ol.29,No.122009年12月ACTA OPTICA SINICADec ember,2009文章编号:0253-2239(2009)12-3506-05自由立体显示用柱面透镜光栅的优化设计周 磊1,2王琼华1,2陶宇虹1,2李大海1,2赵悟翔1,2焦甜甜1,21四川大学电子信息学院,四川成都6100652四川大学视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室,四川成都610065摘要 在用于自由立体显示的柱面透镜光栅的设计中,针对用理想光学系统思想计算的数据不够精确,用光学软件计算的数据往往不符合实际要求且需反复尝试,提出用光线追迹建立数学模型的方法设计柱面透镜光栅参数。

将观看距离、柱面透镜光栅离显示屏距离以及柱面透镜光栅的焦斑大小共同作为参数设计的依据。

分析了柱面透镜曲率半径和焦斑大小,以及柱面透镜厚度和焦斑大小的变化关系。

采用该方法为19inch (48.26cm)平面显示屏设计了一组柱面透镜光栅参数,并用光学设计软件A SAP 模拟了该系统的视区分布。

结果表明该柱面透镜光栅的视区分布比较理想,宽度为65mm,满足高性能自由立体显示的要求。

关键词 光学设计;自由立体显示;柱面透镜光栅;视区分布中图分类号 T N 141 文献标识码 A doi :10.3788/AOS 20092912.3506Optimum De sign of Le nticular Lens for Auto -Stereoscopic DisplayZhou Lei 1,2 Wang Qio nghua 1,2 Tao Yuho ng 1,2 Li Dahai 1,2Zhao Wuxiang1,2Jiao Tiantian1,21S chool of Elect r on ics an d Inf or m a tion Engin eer in g ,S ichu an Un iver sit y ,Chen gdu ,Sichu an 610065,Chin a2Key La bor a tor y of F un da m en ta l Sy nt het ic Vision G r aphics an d Im a ge f or Na tion a l Defen se ,Sichu an Un iver sit y ,Chen gdu ,Sichu an 610065,Chin aAbstract I n the parameter design of lenticular lens used for auto -stereoscopic display system,bec ause the parameters calculated by using ideal optical system are im prec ise and the parameters calc ulated by using optic al software are unpractic al or complex,a mathematic model based on rays tracing is proposed.The viewing distance,the distance from the display to the lenticular lens and the size of focus spot a re taken as the basis for parameter design.The relationship between the radius and the size of focus spot,and the relationship between the thickness and the size of focus spot are analyzed.The para meters of lenticular lens for a 19inch (48.26cm)flat display are designed and the viewing zone distribution is simulated by the optical design software called ASAP.G ood viewing zone distribution is obtained and it s width is 65mm,which satisfies the requirements for the auto -stereoscopic display having good performances.Key wo rds optics design;auto -stereoscopic display;lenticular lens;viewing zone distribution收稿日期:2009-01-15;收到修改稿日期:2009-02-25基金项目:国家863计划(2007AA 01Z301)资助课题。

基于柱镜光栅的自由立体显示图像融合算法况海斌1，徐 成1,2(1. 湖南大学计算机与通信学院，长沙 410082；2. 江苏省计算机信息处理技术重点实验室，江苏 苏州 215006）摘 要：针对现有的图像融合算法存在频域混叠现象及通用性差的问题，提出一种基于柱镜光栅的自由立体图像融合算法。

在低通抗混叠滤波前对视点图像进行非等比例上采样，调整视点图像亚像素映射公式，强化公式的通用性。

实验结果表明，该算法在定性的视觉效果及定量的图像质量评估方面都具有一定的优势。

关键词：柱镜光栅；自由立体；多视点；亚像素；图像融合Lenticular-based Image Fusion Algorithmfor Autostereoscopic DisplayKUANG Hai-bin 1, XU Cheng 1,2(1. School of Computer and Communication, Hunan University, Changsha 410082, China;2. Jiangsu Provincial Key Laboratory of Computer Information Processing Technology, Suzhou 215006, China)【Abstract 】Existing image fusion algorithms have the phenomenon of frequency-domain aliasing, and the commonality of algorithms is poor. Aiming at this problem, this paper improves an algorithm from the aspects of low-pass anti-aliasing filtering and sub-pixel mapping point of view, and makes the sub-pixel mapping formula more general. Experimental results show that the improved algorithm has certain advantages in qualitative visual effects and quantitative image quality assessment.【Key words 】lenticular; autostereoscopic; multi-view; sub-pix; image fusion DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2011.03.073计 算 机 工 程 Computer Engineering 第37卷 第3期V ol.37 No.3 2011年2月February 2011·图形图像处理· 文章编号：1000—3428(2011)03—0207—03文献标识码：A中图分类号：TP3911 概述立体图像显示技术日新月异并且种类众多，根据观察者是否需要配载辅助工具(如偏振眼镜、液晶眼镜、立体头盔等)可以分成2类，其中需要佩戴辅助工具的技术有色彩多工法、极化多工法、时间多工法、位置多工法，并且所需要的图像视点数为2；而不需要佩戴辅助工具的技术有光栅法等，所需要的图像视点数大于2。

专利名称：基于垂直柱镜光栅的自由立体显示设备子像素排列方法
专利类型：发明专利
发明人：李海波,周静,李国炳
申请号：CN201110094328.0
申请日：20110415
公开号：CN102183842A
公开日：
20110914
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：基于垂直柱镜光栅的自由立体显示设备子像素排列方法，属于自由立体显示设备子像素排列的技术领域。

显示设备上的红、绿、蓝子像素分离设置，水平方向为子像素同色成行，垂直方向为红、绿、蓝子像素排列方式中一种的循环排列，垂直方向上的一组红、绿、蓝子像素构成一个像素单元，显示设备前平行设置柱镜光栅，柱镜光栅上的透镜条纹垂直设置。

本发明结构简单、设计合理，将柱镜光栅垂直放置，可以看到视点的所有色彩，通过柱镜的放大作用，可以将垂直方向的一个像素单元放大成一个正方形的不失真影像像素。

左右眼通过一个光栅分别只看到单个视点的影像，通过这两个视点的影像合成立体图像，没有其他视点的影像混合干扰，提高观看的清晰度。

申请人：黑龙江省四维影像数码科技有限公司,李海波,李国炳
地址：150060 黑龙江省哈尔滨市平房区渤海路7号B座一层
国籍：CN
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