裸眼3D显示关键技术研究

高分辨率密集视点裸眼三维(3D)显示关键技术的研究一、引言近年来，裸眼三维显示技术备受关注。

裸眼三维显示技术能够为用户提供更加真实的立体感，增强用户的视觉交互体验。

而高分辨率密集视点裸眼三维显示则为提高该技术的显示质量与效果提供了强有力支持。

这方面的研究对于拓展裸眼三维显示技术的应用范围、增强用户视觉交互体验等领域具有重要意义。

本文将从技术原理、技术难点和未来发展方向三个方面进行阐述研究背景、研究现状和研究前景。

二、技术原理高分辨率密集视点裸眼三维显示技术最关键的原理是“视差重构”。

通过分析图像的视差信息，计算机能够准确的还原出物体在三维空间中的位置关系。

而传统的裸眼三维显示则只是将不同角度的图片组合在一起，呈现给用户的是尽管有立体效果，却不能实现对每个视点精细的还原。

该技术需要采用多种先进的技术手段共同实现，包括高分辨率成像技术、视差计算技术、视差重构算法等。

其中，高分辨率成像技术是最为基础的技术手段，不仅需要具备高分辨率、高采集速度、高动态范围和低噪声等特点，同时还需要具备广阔的成像视角和足够的成像深度，能够在尽可能大的范围内为视差计算提供准确的数据支撑。

视差计算技术是计算机视觉领域的核心技术之一，可以通过对图像或视频数据进行处理，计算出物体在成像平面上的对应位置之间的距离信息。

视差计算技术主要有两种实现方式：一是点对点方法，即通过对两个或多个点在成像平面上的对应位置之间的距离差进行计算，推算出物体在空间中相应的位置关系；另一种是区域方法，即通过对成像区域中的像素点进行区域分割、深度计算和重构等操作，实现对三维物体的还原和呈现。

视差重构算法是将图像数据转换为三维信息的关键环节，也是该技术中最为复杂的技术环节之一。

视差重构算法需要根据成像平面上物体的位置关系计算出它们在三维空间中的相应位置，从而实现对三维物体的还原和呈现。

三、技术难点高分辨率密集视点裸眼三维显示技术主要面临以下技术难点：（1）硬件成像：目前，可支持高分辨率、高采集速度、高灵敏度和低噪声等特点的成像设备仍处于研发阶段。

裸眼3D显示技术的应用探讨摘要：随着时代的不断进步，各种科技发展迅速的大前提下，对于裸眼3D显示技术的应用前景和领域日益广阔。

文章针对裸眼3D显示技术，着重探讨了在光屏障、柱状透镜等核心的裸眼3D的主要技术做出了简要分析，并且也探讨了此项技术在屏幕显示、医疗、教育、培训、工业等诸多领域的相关应用做出了举例说明，同时也对未来的发展做出了展望。

关键词：裸眼3D显示技术；光屏障；应用引言：裸眼3D显示器科技由于体验感优、舒适感强等优点而得以迅速发展，并带动了多个应用领域的科技变革，前景将不可估量。

根据此，本章重点就裸眼3D显示技术在学校教学、训练、医药、制造业等领域中的实际应用情况展开了探讨，并希望为裸眼3D显示技术在今后的应用方向上提供一些借鉴，进而进一步促进裸眼3D显示技术的发展。

一、裸眼3D技术目前的裸眼3D科技，一般有：光学屏蔽科技、柱状镜片、等指向光源。

光屏障技术又可以称作是视差障删技术亦或者可称视觉差屏蔽技术，此种技术是来自于欧洲的研发试验的结果，德国一些有关领域的学者花费了很长的时间来进行研究这一项目，而光屏障3D技术则是由充分利用了LCD的液晶面板发光器件、偏振无关膜，以及高分子的液晶层构成。

这是利用在左眼所见的图像直接将看到的图像呈现在投影屏幕上，再利用特殊材质制成的条纹状遮挡住有眼的视野，而右眼也是像左眼的操作相同，这种技术可以将左右眼所看到的图像分开，利用这一点观赏者就可以看到3D效果。

光屏技术有一大优点就是成本，这一技术可以与LCD互相兼容，不需要新型显示器作为辅助，大大降低了成本。

但在画面显示亮度方面也会有较大问题，如果显示器的亮度比较少，画面的清晰度就会因为显示器上播放影像的数量增多，而会反比例地产生减弱的效果。

柱状透镜技术是以LCD为平面使用，柱状透镜在焦平面上，每一个镜片显现的图像都会分为若干个子像素，透镜会向不同的方向方位发射不相同的子像素。

当观赏者开始观看特定的屏幕时候，就可以观赏到不同子像素会叠加变成不相同的影像。

裸眼3D显示技术研究作者：欧阳俊林来源：《计算机光盘软件与应用》2012年第19期摘要：作为3D显示技术的一个分支——裸眼3D显示技术以其独特的视觉体验越来越受到人们的关注和研究，本文就裸眼3D显示技术的技术原理及其系显示终端基本编码方式进行了系统性的基础研究。

关键词：裸眼3D；3D显示；3D视频格式中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9599（2012）19-0000-02随着人们生活水平的提高以及对生活品质的不断追求，普通的二维电影已经难以满足人们的需求。

近些年来电影行业热衷的3D大片颇受人们的欢迎，但是传统3D电影需要佩戴专业的眼睛才能够观看，而长时间佩戴这类眼睛容易让人产生恶心、头晕等症状，甚至于损坏观众的视力，特别是对于戴有近视镜的观众使用起来更不方便。

同时经过多次观看3D电影后可以发现，现如今的3D电影在图像亮度以及视频清晰度上都不是很理想，直接影响着观众的观看效果。

以上这些问题都限制着传统3D显示技术的发展，同时也促使着裸眼3D技术的加速研发。

现如今裸眼3D的呼声越来越高，但是这种显示技术在研发上还有很多的问题需要解决。

1 裸眼3D显示技术原理以及研究现状裸眼3D技术可以分为光屏障式、柱状透镜式以及方向性背光3D技术。

早在2009年，美国的PureDepth公司研究开发出来的多层显示技术（MLD）就是一种裸眼3D显示技术，这种技术的好处是不会让观众产生观看的不良反应，如恶心，眩晕等。

同时这种技术还突破了视野以及角度的限制，使得观看场所可以进一步的扩大。

最为个性化的一点是，使用这种3D显示技术还可以添加二维的字幕。

目前该技术已经在美国拉斯维加斯地区推广使用。

相比较于MLD技术，柱状透镜式3D显示技术就不具有什么优势。

柱状透镜式顾名思义就是要使用到柱状的透镜。

在液晶显示屏幕前加装一排柱状的透镜，这样图像就会呈现在透镜的焦平面上。

从而将图像中的各个像素点通过透镜呈现在人的两个眼睛中，一旦像素点的光通过不同的角度进入左右眼后，人就会在大脑中将双眼所接收到的图像进行叠加形成3D图像。

裸眼3D技术专利概况及简要分析立体显示技术能够提供带有深度信息画面的多媒体技术，能给人逼真、立体的感受，随着现代技术的发展，3D显示器的种类越来越多，包含的立体技术也很广，主要有以下两种为主：一是佩戴辅助设备的立体显示技术，二是裸眼3D显示技术，此外，还有如手持显示设备和头盔式显示设备等。

相对于佩戴辅助设备的立体显示技术，裸眼3D技术提供了更大的自由空间，是未来3D技术的必然归宿。

裸眼3D显示（glasses-free 3D display），或称为自由立体显示（autostereoscopic display），是指利用人的左右双眼视差特性，观看者无须佩戴眼镜等辅助装置，就可以通过屏幕等显示设备感知三维景深的一系列显示技术。

夏普2000年推出了基础视差屏障式的裸眼3D显示设备，是裸眼3D发展的里程碑。

2009年，美国的PureDepth公司研发了多层显示技术，该技术利用多层LCD的前后排列，通过分别显示前景与后景来形成相应的前后深度感。

鉴于裸眼3D显示技术可以应用于娱乐、教育、医疗等众多方面，日本、韩国、台湾等众多的国家和地区都投入了大量精力进行研究，取得了许多成果。

日本企业一直走在发展的前沿，松下电器早在2010年就率先推出了便携式一体型全高清3D摄像机，索尼也紧跟其后，推出了3D转播车，夏普公司则于2014年推出了裸眼3D显示器，借助杜比3D显示技术，该显示器具有高清晰度和自然观看的体验。

韩国LG和台湾HTC在裸眼3D显示领域也发展迅速，首次展出了商业化的3D手机。

国内，也有不少企业开始关注裸眼3D显示技术；京东方2014年声称已实现裸眼3D液晶面板的正式量产，不仅支持裸眼3D显示，还可兼容传统的2D显示；深圳超多维在2015年也展出了裸眼3D赛车游戏街机和裸眼3D游戏机。

裸眼3D已成为显示技术发展的趋势和热点，具有旺盛的生命力，终将成为显示技术共性平台的下一代显示技术。

体三维显示技术不同于双目视差3D显示技术采用在同一平面内产生使双眼略有视差的图像从而欺骗大脑令使用者产生3D的感觉，体显示通常是将三维物体分割为点阵或一系列二维图像，再依次扫描，利用人眼的视觉暂留效应形成立体图像。

裸眼3d技术论文|裸眼3d投影技术各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢裸眼3D技术具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节，用户交互性好等优点。

下面是小编整理了裸眼3d技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!裸眼3d技术论文篇一基于深度图的多视点裸眼3D立体视频技术研究摘要：3D立体视频技术正引起越来越多的关注，但是目前绝大多数3D视频系统需要佩戴特殊眼镜才能够观看立体效果，或者要求观看者必须从某个固定角度进行观看。

而多视点裸眼3D立体视频系统则可以避免以上两点限制，得到最好的3D观看体验。

目前国际上最前沿的3D立体视频研究集中在基于深度图的多视点3D立体视频技术上面，本文对基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节，包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验，从实验效果来看，基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节，用户交互性好等优点。

关键词：裸眼3D立体视频;深度图;3DTV目前3D立体视频技术正引起越来越多人的关注，其中主流的3D技术主要包括双目立体视频和多视点立体视频。

双目立体视频又可分为配戴眼镜观看和双目裸眼立体显示两种，其中前者必须佩带偏振眼镜，为观看带来了不便，后者则要求观看者必须从固定的角度进行观看，当有多人同时观看同一块显示器时，因为多数观看者无法获得最佳观看位置从而大大影响观看体验。

而对于多视点立体视频技术而言，由于同一块裸眼3D立体显示器上可同时提供多个视点的内容，所以观看者可以从任意自由的角度来观看，极大地提升了观看的便利性。

所以多视点立体视频已经成为当前技术研究的主流。

但是，多视点立体视频相对于双目立体视频而言数据量成倍增长，为存储和传输带来了不便，而基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小的优点，因而成为最有潜力的多视点立体视频方案。

本文深入研究了基于深度图的多视点3D立体视频技术中的若干关键技术环节，并进行了相应的仿真实验。

2010年初，一部电影《阿凡达》让无数普通用户感受到了3D技术所带来的奇妙体验，大有席卷整个数字领域之势；同时立体显示技术的产品如雨后春笋般接踵而出，3D电视、3D显示器和3D笔记本等产品快速进入到了市场当中。

3D技术虽好，但是它对软硬件设备的要求比较高。

目前主流的眼镜3D技术有两种：主动快门式3D和偏光式3D。

虽然这两种3D 技术的成像原理不同，但是它们都需要3个要素，那就是：特定的显示屏幕、3D眼镜和独有软件支持。

硬件设备要求苛刻，软件资源非常有限，这些不利条件直接导致了眼镜3D产品“叫好不叫座”的现象。

而且另外需要提到的是，3D产品的价格通常要高出同级别普通产品50%以上，高昂的价格也是3D产品普及的一道屏障。

目前的3D技术在实现立体效果的同时要牺牲很多东西，比如说画质、分辨率和亮度。

拿偏光式3D来说，它无法支持到1080p 全高清分辨率。

而主动快门式3D虽然支持全高清，但是会损失一定亮度，并且3D眼镜需要电力支持，要经常进行充电。

也许这些眼镜3D的“硬伤”会致使这种技术无法走的更远。

于是，3D立体显示能够持续发展的动力，就落到了裸眼3D显示技术这一前沿科技身上。

裸眼3D显示技术一般被称为“裸眼多视点”技术，也就是不通过任何工具就能让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差的、有所区别的画面，将它们反射到大脑，人就会产生立体感。

它也利用了人眼的视差原理，通过给观看者左右两眼分别送去不同的画面，从而达到立体的视觉效果。

由于观察着可以不佩戴眼镜，因此这些技术非常适合在公共场所展示的大屏幕显示器，便于多人观赏。

目前主要的裸眼3D显示技术都是在以下这两种技术的基础上改良而成的。

一是视差障壁技术，另一个为柱状透镜技术。

(一) 视差障壁式裸视多视点3D显示技术视差障壁英文称之为Barrier，该技术为利用安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，将左眼及右眼可视的画面分开，使观看者可得到3D影象，然该技术缺点是背光因遭视差障壁阻挡，故亮度也将随之降低；另外，分辨率会因显示器同时呈现影像的多寡，而呈等比例降低。

常用旳3D显示设备都是需要眼镜旳，眼镜旳作用就是通过技术手段让左眼看到左图像、右眼看到右图像，根据两幅图像之间微小旳视察，就能给人脑模拟出立体旳感觉。

裸眼3D要做旳就是把眼镜所实现旳功能转移到屏幕上，下面就来具体解读。

我们懂得3D眼镜有红蓝、快门、偏振这几种技术，而裸眼3D同样分为三种技术：视差屏障、柱状透镜、指向光源。

一. 视差障碍：视差屏障技术运用液晶层和偏振膜制造出一系列明暗相间旳条纹（视差栅栏）。

在立体显示模式下视差栅栏会被激活，双眼旳间距产生旳微小视差会导致不透光条纹遮挡左右眼，使得左眼和右眼看到旳像素并不相似。

视差屏障技术与既有旳LCD液晶工艺兼容，只在自屏幕表面额外镀一层膜，再对屏幕驱动电路做某些改造与匹配即可，因此在量产性和成本上较具优势，但由于挡光，其画面亮度只有2D屏旳1/4。

二.柱状透镜柱状透镜技术旳原理是在液晶显示屏旳前面加上一层柱状透镜，并使液晶屏旳像平面位于透镜旳焦平面上，这样柱状透镜就能以不同旳方向投影每个子像素。

于是双眼从不同旳角度观看显示屏，就看到不同旳子像素。

其实柱状透镜技术我们小时候就体验过了，那种从不同角度可以看到不同图案旳塑料直尺，她们旳原理是基本相似旳。

柱状透镜技术旳画面亮度基本不受到影响，3D显示效果更好，但其有关制造与既有LCD 液晶工艺不兼容，需要投资新旳设备和生产线，生产成本比较高。

三.指向光源指向光源3D技术搭配分布在左右两侧旳两组不同角度旳LED，配合高刷新率旳LCD面板和反射棱镜模块，让画面以奇偶帧交错排序方式，分别反射给左右眼。

指向光源技术中最表层旳汇聚透镜与柱状透镜类似，但内层还设有三棱镜、导光板和两组不同旳光源，因此构造更加复杂成本也很高，目前还停留在研究室当中。

三种裸眼三D技术总结：视差屏障与柱状透镜技术上类似于偏振式3D眼镜，都是通过将液晶面板旳不同区域显示不同内容，然后各自输出给左右眼来实现，也叫空间多功裸眼3D技术。

这种技术旳缺陷是会牺牲辨别率，如果液晶面板旳物理辨别率是1920x1080，那么透过偏振式3D眼镜看到旳实际辨别率是1920x540（横向拆分），而视差屏障与柱状透镜裸眼3D旳实际辨别率是960x1080（纵向拆分）。