系統(tǒng)誤差對集成成像質量降質特性影響機理及補償方法研究.pdf

1、集成成像顯示技術是真三維顯示領域的前沿研究方向，被認為是真三維顯示領域最有前途的顯示技術之一。集成成像是多器件和多模塊耦合匹配的復雜三維光學成像系統(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量的退化，但目前針對這些系統(tǒng)誤差作用的集成成像質量退化機理和圖像質量補償方法研究的不夠深入或者沒有涉及，因此，非常有必要深入研究系統(tǒng)誤差引起的集成成像質量降質的作用機理和圖像質量補償方法，以實現(xiàn)高質量真三維顯示的目標。
　　針對系統(tǒng)誤差對

2、集成成像質量降質影響的機理和圖像質量補償方法，本論文開展了如下研究工作：
　　(1)依據集成成像的原理，基于幾何光學理論，運用光線追跡方法，推導了系統(tǒng)誤差作用集成成像質量退化的理論模型。依據該模型，通過計算機仿真實驗，定量分析了系統(tǒng)誤差對重構圖像質量降質的影響程度。最后，給出了滿足人眼觀看需求的系統(tǒng)所能容忍的誤差極限，分析了系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)誤差極限的制約關系，可為集成成像系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供理論依據。
　　(2)為了客觀真實全面

3、的表征集成成像系統(tǒng)的三維性能，基于波動光學理論，考慮記錄微透鏡和顯示微透鏡的衍射效應、圖像傳感器和顯示設備的像素離散化效應，建立了集成成像系統(tǒng)三維點擴散特性理論模型；并針對實際工程應用中難以避免的各種系統(tǒng)誤差，修正了該模型。然后，依據上述模型，通過理論計算，分析了不同系統(tǒng)誤差對系統(tǒng)的三維點擴散特性的影響。最后，結合人眼視覺分辨率極限，給出了觀察者在一定位置觀察時，系統(tǒng)所能容忍的誤差極限。在給定的實驗條件下，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，顯示設備像素尺寸極限為0.05mm。
　　(3)針對集成成像系統(tǒng)中的局部誤差、全局誤差、旋轉角度裝配誤差、傾斜角度裝配誤差和離焦裝配誤差引起的圖像質量降質的補償問題，以齊次光場模型為基礎，分別推導了用于補償上述系統(tǒng)誤差引起的圖像質量降質的齊次光場模型。該模型依據獲取的微單元圖像（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)，補償了系統(tǒng)誤差引起的圖像質量降質問題。
　　(4)針對集成成像系統(tǒng)中顯示設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的補償問題，提出了亞像素編碼方法。該方法通過在普通顯示設備前放置亞像素編碼模板，改變顯示設備上顯示的圖像和亞像素編碼模板編碼模式，利用時間復用技術和人眼的視覺暫留效應，達到了同時在普通顯示