系統(tǒng)誤差對(duì)集成成像質(zhì)量降質(zhì)特性影響機(jī)理及補(bǔ)償方法研究.pdf

1、集成成像顯示技術(shù)是真三維顯示領(lǐng)域的前沿研究方向，被認(rèn)為是真三維顯示領(lǐng)域最有前途的顯示技術(shù)之一。集成成像是多器件和多模塊耦合匹配的復(fù)雜三維光學(xué)成像系統(tǒng)，在工程研制中難以避免的系統(tǒng)誤差將引起集成成像質(zhì)量的退化，但目前針對(duì)這些系統(tǒng)誤差作用的集成成像質(zhì)量退化機(jī)理和圖像質(zhì)量補(bǔ)償方法研究的不夠深入或者沒(méi)有涉及，因此，非常有必要深入研究系統(tǒng)誤差引起的集成成像質(zhì)量降質(zhì)的作用機(jī)理和圖像質(zhì)量補(bǔ)償方法，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量真三維顯示的目標(biāo)。
　　針對(duì)系統(tǒng)誤差對(duì)

2、集成成像質(zhì)量降質(zhì)影響的機(jī)理和圖像質(zhì)量補(bǔ)償方法，本論文開(kāi)展了如下研究工作：
　　(1)依據(jù)集成成像的原理，基于幾何光學(xué)理論，運(yùn)用光線(xiàn)追跡方法，推導(dǎo)了系統(tǒng)誤差作用集成成像質(zhì)量退化的理論模型。依據(jù)該模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，定量分析了系統(tǒng)誤差對(duì)重構(gòu)圖像質(zhì)量降質(zhì)的影響程度。最后，給出了滿(mǎn)足人眼觀(guān)看需求的系統(tǒng)所能容忍的誤差極限，分析了系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)誤差極限的制約關(guān)系，可為集成成像系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　(2)為了客觀(guān)真實(shí)全面

3、的表征集成成像系統(tǒng)的三維性能，基于波動(dòng)光學(xué)理論，考慮記錄微透鏡和顯示微透鏡的衍射效應(yīng)、圖像傳感器和顯示設(shè)備的像素離散化效應(yīng)，建立了集成成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散特性理論模型；并針對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中難以避免的各種系統(tǒng)誤差，修正了該模型。然后，依據(jù)上述模型，通過(guò)理論計(jì)算，分析了不同系統(tǒng)誤差對(duì)系統(tǒng)的三維點(diǎn)擴(kuò)散特性的影響。最后，結(jié)合人眼視覺(jué)分辨率極限，給出了觀(guān)察者在一定位置觀(guān)察時(shí)，系統(tǒng)所能容忍的誤差極限。在給定的實(shí)驗(yàn)條件下，該系統(tǒng)的局部誤差極限為0.16

4、mm，全局誤差極限為0.02mm，旋轉(zhuǎn)角度裝配誤差極限為0.5度，傾斜角度裝配誤差極限為0.5度，離焦裝配誤差極限為0.5mm，顯示設(shè)備像素尺寸極限為0.05mm。
　　(3)針對(duì)集成成像系統(tǒng)中的局部誤差、全局誤差、旋轉(zhuǎn)角度裝配誤差、傾斜角度裝配誤差和離焦裝配誤差引起的圖像質(zhì)量降質(zhì)的補(bǔ)償問(wèn)題，以齊次光場(chǎng)模型為基礎(chǔ)，分別推導(dǎo)了用于補(bǔ)償上述系統(tǒng)誤差引起的圖像質(zhì)量降質(zhì)的齊次光場(chǎng)模型。該模型依據(jù)獲取的微單元圖像（elemental ima

5、ge, EI），生成與存在系統(tǒng)誤差的顯示系統(tǒng)匹配的微單元圖像陣列(elemental image array, EIA)，補(bǔ)償了系統(tǒng)誤差引起的圖像質(zhì)量降質(zhì)問(wèn)題。
　　(4)針對(duì)集成成像系統(tǒng)中顯示設(shè)備像素尺寸與圖像傳感器像素尺寸不匹配引起的圖像降質(zhì)的補(bǔ)償問(wèn)題，提出了亞像素編碼方法。該方法通過(guò)在普通顯示設(shè)備前放置亞像素編碼模板，改變顯示設(shè)備上顯示的圖像和亞像素編碼模板編碼模式，利用時(shí)間復(fù)用技術(shù)和人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，達(dá)到了同時(shí)在普通顯示