3D显示技术与器件 (王琼华)

《3D显示技术与器件》全面系统地介绍了3D显示技术与器件。《3D显示技术与器件》简要介绍了人眼立体视觉原理、2D显示技术与器件及3D动画技术；重点阐述了助视3D显示、光栅3D显示、集成成像3D显示、体3D显示和全息3D显示等各种3D显示器和系统的结构、原理和相关技术。针对助视/光栅3D显示，又详细介绍了基于立体拍摄和2D转3D技术获取视差图像的方法、多视点视频压缩与编码技术及立体观看视疲劳的产生原因和改善方法。最后列举了3D显示的应用实例。

目录

序

前言

第1章  绪论  1

1.1  3D显示的概念与分类  1

1.2  3D显示的发展历程  3

1.3  3D显示的应用与意义  5

1.4  本书的主要内容  7

参考文献  9

第2章  立体视觉原理  11

2.1  人眼视觉功能  11

2.1.1  亮度分辨能力  11

2.1.2  空间分辨能力  13

2.1.3  时间分辨能力  14

2.1.4  颜色分辨能力  15

2.1.5  眼球运动  16

2.1.6  空间知觉  16

2.2  双眼视觉  16

2.2.1  双眼视野  16

2.2.2  双眼视觉功能  17

2.3  深度暗示  18

2.3.1  心理深度暗示  18

2.3.2  生理深度暗示  20

2.4  错觉图像  23

2.5  基于双目视差的3D显示原理  25

参考文献  26

第3章  2D显示技术与器件概述  28

3.1  LCD技术与器件  28

3.1.1  LCD概述  28

3.1.2  三种主要的LCD器件  30

3.1.3  LCD的工作模式  32

3.2  PDP技术与器件  34

3.2.1  PDP的结构与原理  34

3.2.2  PDP的种类  35

3.2.3  PDP的特点  37

3.3  OLED技术与器件  38

3.3.1  OLED的结构与原理  38

3.3.2  常见的OLED材料  40

3.3.3  OLED的种类  41

3.4  投影显示技术与器件  42

3.4.1  LCD投影机  42

3.4.2  LCOS投影机  44

3.4.3  DLP投影机  46

3.5  其他2D显示技术与器件  48

3.5.1  FED器件  48

3.5.2  VFD器件  49

3.5.3  电泳显示技术  50

3.5.4  激光显示器  51

参考文献  51

第4章  3D动画技术  54

4.1  3D动画的发展和特点  54

4.1.1  3D动画的发展  54

4.1.2  3D动画的特点  55

4.2  3D几何造型基础  57

4.2.1  3D图形系统的几何元素  57

4.2.2  形体表示的数据模型和过程模型  59

4.3  正则实体运算与3D物体表示方法  61

4.3.1  3D实体的正则运算  61

4.3.2  3D物体的表示方法  63

4.4  计算机3D图形处理  67

4.4.1  模型处理  67

4.4.2  光照处理  67

4.4.3  材质处理  68

4.4.4  其他处理  69

4.5  3D建模软件3dsMax简介  69

参考文献  71

第5章  助视3D显示技术与器件  72

5.1  分色3D显示技术与器件  72

5.1.1  互补色3D显示的原理与器件  72

5.1.2  光谱分离3D彩色显示技术  73

5.2  偏振光3D显示技术与器件  74

5.2.1  偏振光3D显示的结构与原理  75

5.2.2  单投影机偏振光3D显示系统  76

5.2.3  直视偏振光3D显示器  76

5.3  快门3D显示技术与器件  77

5.3.1  快门3D显示系统的结构与原理  77

5.3.2  液晶快门眼镜及其配套的显示模式  79

5.4  头盔3D显示器  81

5.4.1  头盔显示器的结构与原理  81

5.4.2  头盔显示器的部件设计  82

参考文献  85

第6章  光栅3D显示器  87

6.1  光栅3D显示器的结构与原理  87

6.1.1  光栅3D显示器的基本结构与工作原理  87

6.1.2  光栅3D显示器的部件  89

6.1.3  多视点3D显示与斜置光栅  91

6.2  狭缝光栅的设计  92

6.2.1  前置狭缝光栅的设计  92

6.2.2  后置狭缝光栅的设计  93

6.3  柱透镜光栅的设计  94

6.3.1  柱透镜单元光传输特性  95

6.3.2  柱透镜光栅参数的确定  96

6.4  合成图像的生成方法  97

6.5  光栅3D显示器的视区与串扰  100

6.5.1  立体视区  100

6.5.2  立体图像的串扰  102

参考文献  104

第7章  光栅3D显示技术  106

7.1  莫尔条纹的消除方法  106

7.2  伪立体图像的消除方法  109

7.2.1  全黑视差图像法  109

7.2.2  偏光条栅法  110

7.2.3  头部跟踪法  112

7.3  狭缝光栅3D显示器的串扰减小方法  114

7.3.1  基于减小狭缝光栅透光条宽度的方法  114

7.3.2  基于阶梯狭缝光栅的方法  115

7.3.3  基于双狭缝光栅的方法  116

7.4  柱透镜光栅3D显示器的串扰减小方法  117

7.4.1  基于视差图像灰度调整的方法  117

7.4.2  基于子像素位置调整的方法  118

7.5  高分辨率3D显示的实现方法  121

7.5.1  空间复用技术  121

7.5.2  高帧频技术  122

7.5.3  双光栅技术  123

7.6  2D/3D显示兼容的实现方法  125

7.6.1  狭缝光栅2D/3D显示兼容的实现方法  125

7.6.2  柱透镜光栅2D/3D显示兼容的实现方法  127

参考文献  129

第8章  视差图像获取之立体拍摄技术  132

8.1  立体相机结构  132

8.1.1  立体相机和立体拍摄概念  132

8.1.2  立体相机摆放结构  133

8.2  拍摄物空间与显示像空间的关系  135

8.2.1  拍摄物空间与显示像空间的坐标系变换  135

8.2.2  各种相机结构的拍摄物空间与显示像空间的关系  137

8.3  立体图像失真  140

8.3.1  深度非线性化  140

8.3.2  剪切失真  141

8.3.3  木偶剧效应  141

8.3.4  纸板效应  142

8.3.5  梯形失真  142

8.3.6  颜色失真  143

8.4  视差图像的视差畸变校正方法  144

8.5  视差图像的颜色校正方法  146

8.6  视差图像移位法  148

8.7  立体相机间距的选取方法  150

参考文献  151

第9章  视差图像获取之2D转3D技术  154

9.1  基于双目视差的深度图像提取方法  154

9.1.1  立体匹配算法  154

9.1.2  深度图像的计算  157

9.2  立体匹配算法的工作流程  158

9.2.1  匹配基元的选择  158

9.2.2  立体匹配算法约束准则  159

9.2.3  相似性测度  161

9.3  基于运动视差的深度图像提取方法  162

9.3.1  运动分析  163

9.3.2  基于运动矢量的深度描述  166

9.4  基于线性透视的深度图像提取方法  166

9.4.1  消失线与消失点的提取  167

9.4.2  梯度面构建与深度分配  167

9.5  其他深度图像提取方法  169

9.5.1  基于大气透视的方法  170

9.5.2  基于离焦的方法  170

9.5.3  基于聚焦的方法  171

9.5.4  基于单幅图像离焦的方法  172

9.6  深度图像的后续处理方法  173

9.6.1  双边滤波法  173

9.6.2  联合双边滤波法  174

9.6.3  三步联合双边滤波法  175

9.7  视差图像的生成方法  175

9.7.1  视差图像的生成原理  176

9.7.2  场景实际深度的计算  177

9.7.3  视差图像的生成方法  178

参考文献  179

第10章  多视点视频压缩与编码  182

10.1  多视点图像的表示法  182

10.1.1  2D图像加深度图像表示法  182

10.1.2  对象/模型表示法  183

10.1.3  分形表示法  183

10.1.4  变换域表示法  183

10.2  多视点图像的压缩方法  184

10.2.1  预测法  184

10.2.2  预测法中影响视差求取的因素  185

10.2.3  变换域法  186

10.2.4  分形法  187

10.3  多视点图像的编码方法  188

10.3.1  编解码结构  188

10.3.2  编码方法  188

10.4  MPEGG2和MPEGG4编码协议  191

10.4.1  MPEGG2编码协议  191

10.4.2  MPEGG4编码协议  193

10.5  H.264/MPEGG4AVC编码协议  194

10.6  多视点视频编码  197

10.6.1  MVC标准  198

10.6.2  MVC编码工具  200

参考文献  201

第11章  立体观看视疲劳  203

11.1  立体观看视疲劳概述  203

11.1.1  立体观看视疲劳概念  203

11.1.2  立体观看视疲劳的产生原因  204

11.1.3  立体观看视疲劳的评价方法  205

11.2  两眼集合与焦点调节  207

11.3  引起立体观看视疲劳的器件因素  208

11.3.1  助视3D显示器  208

11.3.2  光栅3D显示器  210

11.4  引起立体观看视疲劳的其他因素  210

11.4.1  水平视差和垂直视差  210

11.4.2  有缺陷的左右视差图像  212

11.4.3  观看者和观看环境  213

参考文献  214

第12章  集成成像3D显示技术与系统  216

12.1  集成成像概述  216

12.1.1  集成成像的原理  216

12.1.2  集成成像的特点  217

12.1.3  集成成像的种类  218

12.1.4  集成成像的发展史  218

12.2  显示模式和观看特性参数  219

12.2.1  显示模式  219

12.2.2  观看特性参数  221

12.3  深度反转及其解决方法  223

12.3.1  深度反转的成因  223

12.3.2  实现无深度反转的实虚模式转换法  224

12.3.3  实现无深度反转的两步拍摄法  225

12.4  消串扰和深度反转的渐变折射率透镜法  226

12.4.1  渐变折射率透镜的特性  226

12.4.2  消串扰和深度反转的原理  227

12.5  图像分辨率和观看视角的改进技术  230

12.5.1  提高图像分辨率的技术  231

12.5.2  增大观看视角的技术  232

12.6  增强图像深度的技术  233

12.6.1  复合透镜阵列法  233

12.6.2  可变焦透镜阵列法  234

12.6.3  双显示屏法  235

12.7  3D/2D可转换集成成像显示系统  236

参考文献  239

第13章  体3D显示技术与系统  241

13.1  基于动态屏的体3D显示技术与系统  241

13.1.1  显示系统结构  241

13.1.2  动态屏的特性  242

13.1.3  3D成像原理与过程  244

13.1.4  性能提升的技术问题  245

13.2  基于上转换发光的体3D显示技术与系统  24