功能/作用介紹：

　　人類生活在一個(gè)立體環(huán)境中,隨著社會(huì)的發(fā)展,目前通常的二維平面顯示在某些方面已不能滿足人類的需求,人們希望顯示器能真實(shí)地還原顯示出空間的三維信息。因此,三維立體顯示應(yīng)運(yùn)而生,并不斷得到發(fā)展,成為當(dāng)今顯示領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。立體顯示技術(shù)讓觀察者擺脫了平面的束縛，體驗(yàn)到身臨其境的感覺(jué)，成為時(shí)下顯示領(lǐng)域的熱門技術(shù)。立體顯示技術(shù)又可分為助視立體顯示與裸眼立體顯示兩類，助視立體顯示技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但給觀看者帶來(lái)很多不便，比如長(zhǎng)時(shí)間觀看引起視覺(jué)疲勞等，特別是已經(jīng)配戴眼鏡的人群。而裸眼立體顯示可以很好地避免這些問(wèn)題。

　　多視點(diǎn)高亮度裸眼3D顯示系統(tǒng)演示儀,利用人眼的雙目視差原理，采用柱透鏡光柵實(shí)現(xiàn)多路分光;在圖像處理上結(jié)合我們自己發(fā)明的特殊編碼方式，實(shí)現(xiàn)多幅二維圖像像素提取從而合成的一副立體圖像。觀察者可在視場(chǎng)區(qū)域觀看到立體效果，圖像立體效果明顯，而且顏色不失真，亮度高、摩爾條紋影響小。本系統(tǒng)編碼方式及顯示方法已于2013年獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)(專利號(hào)201210048719.3)。

　　本演示儀作用之一：可以讓學(xué)光學(xué)課程的學(xué)生充分理解光柵的分光原理與人眼這部光學(xué)儀器利用“視差創(chuàng)造立體”的原理。人類兩眼由于瞳距的原因會(huì)在同一時(shí)間看到同一物體或場(chǎng)景的不同映像，即左眼看到的物體和右眼看到的同一物體之間有細(xì)微的差別，兩者平均相差約6.5cm。大腦根據(jù)這兩個(gè)有細(xì)微差別的影像進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生精確的三維物體，以及物體在場(chǎng)景中的位置。立體成像系統(tǒng)的工作就是對(duì)每個(gè)場(chǎng)景至少產(chǎn)生兩張圖像，一張左眼所看到的，一張右眼所看到的，這兩張圖像稱為立體圖像對(duì)。立體顯示系統(tǒng)的工作是必須使左眼只能看到左圖像，右眼只能看到右圖像。此演示儀器根據(jù)這個(gè)原理，利用半柱透鏡可以在不同角度上進(jìn)行分光，分別在8個(gè)位置產(chǎn)生兩兩有視差的圖像重合空間，觀察者站在此8個(gè)位置附近即可看到效果明顯的立體圖像。

　　本演示儀的作用之二：可以開(kāi)設(shè)三維圖像處理實(shí)驗(yàn)。利用相機(jī)模擬人眼，學(xué)生可根據(jù)自己喜好選擇以固定景物進(jìn)行拍攝2D子圖。8視點(diǎn)立體圖像需用8部相機(jī)，這8部相機(jī)的光心位于同一圓弧上，相鄰相機(jī)的光軸夾角相等且各相機(jī)光軸相較于該圓弧的圓心。各相機(jī)視場(chǎng)相交構(gòu)成一個(gè)圓形區(qū)域，位于圓形區(qū)域內(nèi)的物體各個(gè)角度均可被拍攝到。最后讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行像素提取，制作立體圖片在本實(shí)驗(yàn)儀器上演示。本實(shí)驗(yàn)成績(jī)可根據(jù)空間立體演示的效果來(lái)評(píng)判。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到制作立體圖像的原理以及立體顯示技術(shù)目前存在的問(wèn)題。

　　本演示儀的作用之三：對(duì)于計(jì)算機(jī)圖像處理專業(yè)的學(xué)生，可以進(jìn)行圖像處理的編程操作，像素提取程序的合理，用自己拍攝的相片合成立體圖像后在本演示儀器上看顯示效果。

　　本程序處理過(guò)程為：假設(shè)每幅2D子圖的分辨率為M×N，本系統(tǒng)在此都以紅、綠、藍(lán)子像素為基本單元進(jìn)行取點(diǎn)操作，并將按一定視角順序生成的每幅2D子圖編號(hào)。

　　首先，從編號(hào)為1的第一幅2D子圖提取物理地址為(i-1)×3N+(i+1)%n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù)，%表示取余運(yùn)算)子像素的灰度值，放在物理地址相同的待生成的第一幅3D子圖中;從編號(hào)為2的第二幅2D子圖提取物理地址為(i-1) ×3N+i%n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù))個(gè)子像素的灰度值，放在物理地址相同的待生成的第二幅3D子圖中;從編號(hào)為3的第三幅2D子圖提取物理地址為(i-1) ×3N+(i-1) %n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù))個(gè)子像素的灰度值，放在物理地址相同的待生成的第三幅3D子圖中;從編號(hào)為4的第四幅2D子圖提取物理地址為(i-1) ×3N+(i+4)%n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù))個(gè)子像素的灰度值，放在物理地址相同的待生成的第四幅3D子圖中;從編號(hào)為5的第五幅2D子圖提取物理地址為(i-1) ×3N+(i+3) %n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù))個(gè)子像素的灰度值，放在物理地址相同的待生成的第五幅3D子圖中;從編號(hào)為6的第六幅2D子圖提取物理地址為(i-1) ×3N+(i+2)%n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù))個(gè)子像素的灰度值，放在物理地址相同的待生成的第六幅3D子圖中;以此類推，第k幅2D子圖所提取像素的物理地址應(yīng)該為(i-1) ×3N+(i+8-k)%n+n×j+1 (i=1、2…M的整數(shù)，j=0、1、2…N/2-1的整數(shù), n為視點(diǎn)數(shù)，%表示取余運(yùn)算)。同時(shí)注意，所生成的3D子圖中未從2D子圖中讀取到的物理地址的灰度值為零。進(jìn)一步地，按照順序，讀取每幅3D子圖中灰度值不為零的像素，將其放到物理地址相同的待生成的立體圖片中，即將n幅3D子圖合并，生成一幅n視點(diǎn)的立體圖片。依此算法，編寫VB程序，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多幅圖像的合成。

　　本演示儀器的作用之三：讓學(xué)生了解用于立體顯示的光柵，其光柵常數(shù)如何設(shè)計(jì)以及莫爾條紋的產(chǎn)生原理。從而具有啟發(fā)性或探究的向?qū)W生提出如何避免或減輕莫爾條紋提高立體圖像顯示質(zhì)量。引導(dǎo)學(xué)生利用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行深入的理論分析與研究。此實(shí)驗(yàn)儀器的演示可以引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，創(chuàng)造性的解決生活中的問(wèn)題。

　　作品名稱：裸眼3D顯示系統(tǒng)演示儀

　　完成單位：山東科技大學(xué)