基于多層液晶的近眼三維顯示研究.pdf

1、近年來(lái)，近眼顯示在軍事應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)、3D顯示與電子游戲等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。比如Oculus公司推出的Oculus Rift產(chǎn)品和Google公司推出的可穿戴設(shè)備GoogleGlass產(chǎn)品，都引起了消費(fèi)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。如果將近眼顯示與三維顯示技術(shù)相結(jié)合形成近眼三維顯示，將會(huì)極大的提高用戶的視覺(jué)體驗(yàn)，豐富人們的日常生活。
　　然而在傳統(tǒng)的可穿戴近眼三維顯示領(lǐng)域中，頻繁使用到自由曲面元件、全息光學(xué)元件等，同時(shí)還會(huì)引入其它反射、

2、折射、衍射等元件，增加了光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜度，降低了顯示設(shè)備的便攜性。
　　因此，Hironobu Gotoda等就提出一種多層的計(jì)算顯示方案，其使用堆疊的空間光調(diào)制器產(chǎn)生隨視點(diǎn)變化而變化的圖像，得到精確的運(yùn)動(dòng)視差。同時(shí)Andrew Maimone等利用多層液晶結(jié)構(gòu)制作了增強(qiáng)顯示眼鏡，結(jié)合非負(fù)矩陣分解算法，優(yōu)化出了最佳的重構(gòu)光場(chǎng)。
　　基于前人對(duì)多層液晶近眼顯示技術(shù)的研究，本文詳細(xì)闡述了基于多層液晶的近眼顯示技術(shù)的基本原理，著重

3、介紹了如何利用高維度線性最小二乘算法和非負(fù)矩陣分解算法，結(jié)合光線與多層像素的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出多層液晶像素的透過(guò)率，最終實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的重構(gòu)。
　　其次本文分別采用3ds max軟件和OpenGL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)光場(chǎng)的創(chuàng)建。實(shí)驗(yàn)表明，兩種方法采樣出的光場(chǎng)完全相同，且OpenGL實(shí)時(shí)性更高，因而更具通用性。
　　同時(shí)本文利用人眼不同視場(chǎng)的不同MTF曲線，計(jì)算出了相應(yīng)視場(chǎng)的分辨力分布，并依此設(shè)計(jì)得到了最優(yōu)的光場(chǎng)權(quán)重矩陣?；谠摍?quán)重

4、優(yōu)化方案，在提高優(yōu)化自由度的同時(shí)，保證了圖像保真度，使得顯示效果更加接近真實(shí)情況。
　　再次基于人眼不同視場(chǎng)下分辨能力的不同，本文提出了一種基于自適應(yīng)分辨率的近眼光場(chǎng)顯示加速算法。該算法首先通過(guò)對(duì)中心視場(chǎng)精密采樣、邊緣視場(chǎng)稀疏采樣的方式，降低重構(gòu)光場(chǎng)的信息量;其次利用索引紋理對(duì)光線場(chǎng)密度重新排布，最后使用GLSL語(yǔ)言實(shí)時(shí)渲染出液晶層透過(guò)率，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的重構(gòu)。
　　最后本文提出了近眼三維顯示技術(shù)目前遇到的瓶頸，并對(duì)可能的改進(jìn)