高分辨率的立体式投影显示器设计.docx

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1、本科毕业设计（论文）题目：高分辨率的立体式投影显示器设计为了实现多视点不同立体图像的高分辨率显示，本课题设计了一种投影式立体显示器,利用方向性反射屏和方向性散射膜来实现图像的显示，同时采用柱透镜光栅和多个投影仪来实现多视点不同立体图像的显示。本文主要介绍了方向性反射屏、方向性散射膜、柱透镜光栅、投影仪的设计和制作方法，以及多视点不同立体图像的生成和选择方法。最后，通过实验的结果和性能分析，证明了本系统的高分辨率和多视点立体显示的可行性和优越性。关键词：投影式立体显示器；方向性反射屏；方向性散射膜；柱透镜光栅；多视点立体显示AbstractInordertoachievehigh-resolut

2、iondisplayofmulti-viewpointstereoimages,thisprojectdesignsaprojection-typestereodisplayusingdirectionalreflectionscreenanddirectionalscatteringfilmtodisplayimages,andusescylindricallensgratingsandmultipleprojectorstodisplaydifferentstereoimagesfrommultipleviewpoints.Thispapermainlyintroducesthedesig

3、nandmanufacturingmethodsofdirectionalreflectionscreen,directionalscatteringfilm,cylindricallensgratings,projectors,aswellasthemethodsforgeneratingandselectingdifferentstereoimagesfrommultipleviewpoints.Finally,throughexperimentalresultsandperformanceanalysis,thehighresolutionandfeasibilityandsuperio

4、rityofthemulti-viewpointstereodisplaysystemareproven.Keywords:projection-typestereodisplay;directionalreflectionscreen;directionalscatteringfilm;cylindricallensgrating;multi-viewpointstereodisplay第1章题目背景和研究意义11. 1高清上体显示技术发展概述11.2 立体显示技术的应用前景和趋势11.3 基于方向性反射屏的投影式立体显示器的研究概况213.1国内研现状213.210夕卜2第2章相关原理32

5、. 1X5t目.32. 2柱透镜光栅立体成像原理42.3投影式立体显示器的两视点立体成像原理4第3章立体式投影显示器设计63. 1方向性反射屏的设计63. 1.1方向性反射屏的基本工作原理63. 1.2反射屏的材料选择及性能分析63. 1.3反射屏的几何形状设计63. 2方向性散射膜的设计73. 2.1方向性散射膜的基本工作原理74. 2.2散射膜的材料选择及性能分析75. 2.3散射膜的几何形状设计83.3 柱透镜光栅设计83. 3.1柱透镜光栅的基本原理84. 3.2柱透镜光栅的参数设计93.4 投影仪的选择和调试93. 4.1投影仪的基本性能参数94. 4.2投影仪的选型原则及选择流程I

6、O5. 4.3投影仪的调试过程及技巧12第4章多视点不同立体图像显示原理146. 1多视点显示原理及实现方法147. 2不同立体图像的生成及选择148. 3多视点立体显示的性能指标15第5章高分辨率投影式立体显示模型的制作169. 1立体显示模型的总体设计165.1.1整体架构的设计165.1.2投影技术的设计165.1.3Hv175.2立体显示模型的设计过程及技术要求18第6章实验结果及性能分析196.1实验环境和实验步骤196.2实验结果及观测分析216.3实验结论及模型的改进方向21第7章总结与展望22参考文献23致谢25第1章题目背景和研究意义1.1 高清立体显示技术发展概述在数字技术

7、不断进步的今天，高清立体显示技术越来越受到人们的关注。从最初的红蓝眼镜3D,到后来的偏振3D、电影3D等技术，再到如今的方向性反射屏投影式立体显示器技术，立体显示技术经历了多次技术革新和升级，不断发展壮大。立体式投影显示器的发展历程可以追溯到19世纪末期。1893年，英国科学家查尔斯韦亚斯利里蒙德发明了一种可以通过分离视角来制作立体图像的投影装置。20世纪初，法国人路易德布罗利发明了一种分离视角原理的摄影机，可以拍摄到分别对应左右眼的镜头。这些科技的发展为立体式投影显示器的应用奠定了基础。20世纪末期，随着计算机和数字图像技术的发展，立体式投影显示器的应用得到了进一步发展。目前，立体式投影显示

8、器不仅拥有更高的舒适度和更完美的立体效果，还可以制作更加复杂的立体影像，可以实现更多的应用场景。1.2 立体显示技术的应用前景和趋势高分辨率立体式投影显示器作为新型的投影技术，未来在应用场景和发展趋势方面也具有广泛的空间和前景。首先，它在文化场所和商业场所的应用前景非常广泛。例如，在博物馆等文化场所，高分辨率立体式投影显示器可以将藏品的真实面貌展现给观众，以便更好地展示文化遗产;而在商业场所，则可以利用高分辨率立体式投影显示器进行广告宣传和产品展示，以吸引更多消费者。其次，高分辨率立体式投影显示器在教育和科技领域也有广泛的应用前景。例如，在高等教育领域，它可以用于演示课程内容和图像，以便更好地

9、讲解知识点；而在工程领域，则可以利用高分辨率立体式投影显示器进行模拟实验和产品设计，以提高工作效率和质量。最后，高分辨率立体式投影显示器还可以应用于医疗和娱乐领域。例如，在医疗领域，它可以用于医学教学和手术演示，以便更好地传递医学知识和技能；而在娱乐领域，则可以利用高分辨率立体式投影显示器进行游戏娱乐和虚拟现实体验，以提供更加真实的游戏体验和娱乐效果。综上所述，高分辨率立体式投影显示器无论从市场需求还是应用场景和未来发展趋势方面，都具有广泛的前景。随着技术和市场的发展，相信它将会变得越来越普及和完善，为行业和用户带来更好的体验和效果。1.3 基于方向性反射屏的投影式立体显示器的研究概况1.4

10、.1国内研究现状在近几年，随着数字化、信息化、智能化等多种技术的不断发展，高分辨率立体式投影显示器的研究也在我国逐渐兴起。2018年，中科院合肥物质科学研究院推出了一款分辨率高达4096X2160像素、支持HDR显示的高分辨率立体式投影仪。同时，国内的一些高校、科研机构和企业也陆续开始了相关的研究。在技术上，国内的研究主要集中在如何提高分辨率、实现快速响应和减少眩光等方面。例如，通过使用高亮度的1.ED和1.CD显示屏、优化光学系统和微镜头等方式，来提高图像的清晰度、亮度和对比度。同时，国内的研究人员也在开发高性能的控制系统和软件，以便更好地控制图像的显示效果。1.5 .2国外研究现状相对于国

11、内，国外的研究已经比较成熟。在欧美等发达国家，高分辨率立体式投影显示器已经广泛应用于演示、博物馆、展会、设计领域和娱乐等领域。一些著名的品牌如Barco.Christie.Optoma,NEC等均发布了支持高分辨率立体式投影技术的产品。在技术上，国外的研究主要集中在提高显示器的亮度、对比度和颜色饱和度等方面。例如，通过使用带有更高亮度的投影灯、采用新型材料和光学镜片等方式，来实现更好的显示效果。同时，国外的研究人员也在不断地探索新的显示技术，如投影式全息显示技术和激光显示技术等，以实现更高的分辨率和更好的显示效果。总体而言，高分辨率立体式投影显示器的研究在国内外都取得了一定的进展，但需要继续深

12、入探究，以实现更为出色的显示效果和更好的显示体验。第2章相关原理2.1双目视差原理双目视差原理指的是人类视觉系统利用两只眼睛对同一物体的观察角度不同产生的视差进行深度感知的过程。简单来说，就是两只眼睛在看同一个物体时，由于它们的位置不同，所看到的图像存在微小差异，这些差异就是视差，利用这些视差我们能够感知物体的距离和深度。当两只眼睛看向同一物体时，视网膜上的图像是不同的。这是由于物体的位置在相对于每只眼睛的视野中是不同的。大脑会将这些不同的图像合成为一个完整的图像，从而产生立体感。图2双目视差原理图这个过程中，视差是一个重要的指标。视差的大小与物体到眼睛的距离和两只眼睛的距离有关。如果两只眼睛

13、之间的距离较大，那么视差也会相应增大，从而使大脑感知到物体离自己更远。反之，如果两只眼睛之间的距离较小，那么视差也会相应减小，从而使大第3页脑感知到物体离自己更近。总的来说，双目视差原理在计算机视觉和机器人视觉领域都有广泛的应用。通过计算图像之间的视差，我们可以对深度图像进行重构，以获得环境中物体的三维信息，这对于视觉感知和智能决策都非常重要。2.2柱透镜光栅立体成像原理柱透镜光栅立体成像原理是一种基于透射和折射原理的立体成像技术。它是在柱面栅的基础上发展而来的，相较于柱面栅，柱透镜光栅能够提供更为清晰的图像和更广的视角，因此应用范围更广。柱透镜光栅由若干个柱状透镜排列而成。每一个透镜都是下端

14、平面、上端呈半圆形，透镜上端有一层具有规则光学结构的光栅层。当光线通过透镜时，会发生折射。但是，在光线通过光栅层时，会因为折射产生一个差别，导致不同方向的光线被分开，形成不同的视角。图22柱透镜光栅立体成像原理图当一个物体放置在柱透镜光栅前面时，透过不同角度的透镜，就能捕捉到不同方向的像素信息，从而实现立体成像。在处理图像时，需要把从不同角度捕捉到的像素信息进行整合，得到一个逼真的三维图像。柱透镜光栅立体成像技术广泛应用于电影、电视、游戏、医疗、工业等领域，因为它具有图像清晰、视角广、容易制作等优点。2. 3投影式立体显示器的两视点立体成像原理投影式立体显示器是通过使用两个不同的投影镜头，同时

15、在不同的视角投影两个图像,从而实现立体三维图像的显示。具体来说，两个投影镜头会同时对屏幕进行投影，每个镜头只会投影出一个图像，而这两个图像只有在特定的视角下才能够被同时观察到。为了让这两个图像能够在合适的视角下被观察到，需要使用一些特殊的成像技术来确保两个图像投射到屏幕上的位置是正确的。为了实现这个成像技术，通常使用一种称为分束镜的部件。在分束镜中，光线会被分成两条光线，每个光线都会偏向屏幕的一侧。然后，每个投影镜头会分别对这两条光线进行处理，以确保它们在正确的位置上投射出自己的图像。这样，当观众从两个不同的角度观察屏幕时，他们会看到两个不同的图像，从而形成一个逼真的三维效果。这种成像技术常用

16、于3D电影院、游戏和虚拟现实系统中，因为它可以为用户提供更加真实的体验。这种显示器包括了一个柱透镜光栅，该光栅是一系列平行的微小柱子，它们的方向垂直于屏幕表面。这些柱子可以将光线划分成两个方向。当用户观看屏幕时，光线被透过每一个柱子，在不同的角度上到达用户的左右眼睛。通过控制透光柱子的宽度和间距，我们可以调整两者之间的视角分离距离。这意味着左右眼睛可以观察到不同的图像，这样就可以创造出一个立体图像的效果。用户只需要保持头部的固定位置来观看图像。一些柱透镜光栅投影式立体显示器还包括一个特殊的滤镜，这个滤镜放置在红色、绿色和蓝色的像素之间，以确保在每个像素上的颜色是清晰的。这个滤镜通常称为颜色滤波

17、器(ColorFilter),也有人称之为分光片(DichroicFilter)。总的来说，柱透镜光栅投影式立体显示器可以为用户提供高质量的立体视觉效果，使用户更加沉浸在所观察的图像中。第3章立体式投影显示器设计3.1方向性反射屏的设计3.1.1 方向性反射屏的基本工作原理方向性反射屏是一种只在特定方向上具有反射作用的屏幕，其基本工作是当光线从某个方向射向反射屏时，只有与该方向垂直的光线才能够被屏幕反射出来，而偏离该方向的光线则会被屏幕吸收，从而实现只在特定方向上的反射作用。具体来说，方向性反射屏使用了双重反射原理，它可以分为两个步骤。首先，投射器将图像光从一个特定的角度照射到反射屏上。然后，

18、反射屏以相同的角度反射和汇聚光线,使得光线能够被方向性地聚焦在观察者的眼睛上，从而产生真实的立体感觉。方向性反射屏的工作原理是依靠其反射特性而实现的，因此在使用中需要注意其摆放的角度和光线的照射方向，以免影响效果。3.1.2 反射屏的材料选择及性能分析在反射屏的材料选择方面，需要考虑到反射率、散射率等因素。一般来说，反射率越高的材料，可获得的高分辨率立体显示效果越好。所以反射屏的材料应该具有高反射率、低散射率、高耐久性和适宜的光学性能等特点。目前较常用的材料包括银粉涂层、镀银反射膜、光学玻璃、塑料等。银粉涂层反射屏具有较高的反射率和光学透明性，但其表面比较粗糙，易产生散射，从而影响反射效果；镀

19、银反射膜的反射效果较好，表面平整度较高，但其价格较昂贵；光学玻璃和塑料反射屏具有良好的光学性能和较高的耐久性，但其反射率较低。本设计采用光学玻璃制作的柱透镜光栅结合喷涂材料完成反射屏的制作，其具备良好的光学性能和较高的耐久性，能基本实现立体显示。3.1.3 反射屏的几何形状设计反射屏的几何形状设计对于立体显示效果具有非常重要的作用，合理的几何形状设计可以提高反射率和散射率，从而获得更好的高分辨率立体显示效果。常用的反射屏形状包括平面形、曲面形、球面形等。平面形反射屏适用于简单的立体显示系统，但其反射效果不够优良；曲面形反射屏具有更好的反射效果和观看体验，但其制作难度较大；球面形反射屏可以实现全

20、方位的反射效果，但造价较高。本设计采用平面形反射屏，通过由柱透镜光栅构成，其适用于简单的立体显示系统,能完成基础的立体显示，符合本设计要求。3.2方向性散射膜的设计3.2.1 方向性散射膜的基本工作原理方向性散射膜是一种重要的光学元件，它能够在1维方向上扩展视区，从而实现更大的观看视区。方向性散射膜通常由两个或多个反射率不同的材料交替堆叠而成。当光线经过这些薄膜时，会发生多次反射和干涉，最终产生相干的散射。这种干涉的效应可通过调整膜层厚度和反射率来控制，从而实现对光线方向性散射的调节。其可以有效地降低串扰，减轻视觉疲劳。3. 2.2散射膜的材料选择及性能分析散射膜的材料选择需要考虑到散射率、光

21、学透过率等因素。散射膜的反射率决定了光的散射强度，因此应选择高反射率的材料，如二氧化钛、铝等。散射膜的折射率对于光线的干涉有重要影响，因此应选择折射率与基板材料相匹配的材料。散射膜的透明度直接决定其应用范围，应选择透明度高的材料，如二氧化硅、氧化锢等。散射膜应具有较好的耐久性，以保证其使用寿命和稳定性。在设计中需要权衡不同的性能指标，以获得最佳的性能表现。本设计采用一种漫反射涂层，能实现对入射光线产生良好的漫反射效果，使光线产生相干的散射，能降低显示串扰，减缓视觉疲劳，且具有良好的耐久性，使用寿命周期长。3. 2.3散射膜的几何形状设计散射膜的几何形状设计对于实现更大的视区有着重要的影响，散射

22、膜的几何形状设计主要是为实现特定的光学效果而进行的。常见的几何形状包括球形、圆柱形、棱柱形、锥形等。根据具体的需求，还可以将这些形状进行组合或变形，以达到所需的效果。需要通过光学设计来优化其中的参数。本设计采用的漫反射涂层为平面型，能达到预期效果所需的功能，具有优良的光学性能。3. 3柱透镜光栅设计3.1.1 柱透镜光栅的基本原理柱透镜光栅是多视点不同立体图像的显示的重要光学元件，它能够将不同的图像分别投射到不同的视点上。它是由一系列平行的、大小相等的柱子组成的。它的工作原理基于衍射和干涉现象，它可以将入射光根据其波长和入射角度将其分散成不同的方向。对于一束平行于光栅表面的入射光，它会被光栅分

23、成一系列相互平行的光束，在每个光束中，光的相位差会随着传播距离的增加而发生改变，这就导致了光的干涉现象的发生。由于不同波长和入射角度的光在光栅中的相位差和干涉效果不同，因此可以将它们分散成不同的方向。当光栅的柱子间距和波长相等时，入射光会在柱子上发生衍射，产生一系列的衍射光点，这些光点呈现出明暗相间的条纹图案，这就是光栅的衍射效应。当入射角度改变时，衍射光点的位置也随之改变，因此可以通过改变入射角度来控制衍射光点的位置。柱透镜光栅的作用类似于传统的光栅，在分光、成像、干涉等领域有广泛的应用。相比于传统光栅，柱透镜光栅的优点在于其紧凑的设计和高效的光学性能。图3-2柱透镜结构示意图3. 3.2柱

24、透镜光栅的参数设计柱透镜光栅的参数设计需要考虑到视点数量、空间分辨率、视场大小等因素，以获得最佳的立体显示效果。主要通过以下几个参数进行调整：柱间距：柱间距决定了光栅的分散能力，也就是可以分散多宽的光谱。柱间距越小，光栅的分散能力越强，但制作难度也相应增加。因此，柱间距的选择需要根据具体的应用场景和制备工艺进行权衡。柱子高度和直径：柱子的高度和直径直接影响光栅的透过率和分辨能力，柱子越高或直径越大，透过率越低，但分辨率越高。因此，这两个参数的选择也需要考虑到具体的应用需求。材料的折射率：柱透镜光栅的分散能力与材料的折射率有关，因此材料的选择也对性能有着关键的影响。一般来说，材料的折射率越高，光

25、栅的分散能力就越大，但同时也会降低光栅的透过率。柱子的形状和布局：柱透镜光栅的柱子不一定是圆柱形的，也可以是棱柱形、方柱形等。柱子的形状和布局对光栅的性能影响较小，但会影响光栅的制备工艺和成本。光栅的尺寸：光栅的尺寸决定了其适用于哪些光学系统中。一般来说，柱透镜光栅的尺寸越小，适用范围越广，但也会带来制备困难和光栅性能下降的问题。本设计采用的柱透镜光栅柱间距为1.05mm,大小为21英寸，整体为平面型。3. 4投影仪的选择和调试3. 4.1投影仪的基本性能参数投影仪是一种将影像信号转化为可见光影像投射到屏幕上的光学设备，其基本性能参数包括:分辨率：指投影仪可以显示的水平像素数和垂直像素数，通常

26、以“宽X高”来表示，如19201080o亮度：指投影仪输出光的强度，通常以流明（lumen）来度量。亮度越高，投影的画面在亮度不足的环境下也越清晰。对比度：指投影仪在显示黑白对比度上的表现，通常用数字比例来表示，如1000：K对比度越高，投影的画面颜色越鲜明、层次感更强。色彩还原度：指投影仪对于颜色还原的准确程度，通常用百分比来表示，如90%。色彩还原度越高，投影的画面颜色越饱和、更真实。投影距离：指从投影仪到屏幕的距离，投影距离越远，则可以获得更大的投影画面，但会影响亮度和对比度。镜头放大率：指投影仪所使用的镜头放大比率，放大率越高，则可以获得更清晰的画面。噪音：指投影仪运转时产生的噪音，对

27、于一些静音环境的场合，需要选择尽量低噪音的投影仪。接口：指投影仪所配备的输入和输出接口，如HDMI、VGA、USB等，不同的接口可以满足不同的输入需求。所有性能参数需要根据实际需求进行选择。3. 4.2投影仪的选型原则及选择流程在进行立体显示投影中，投影仪的选型需要考虑到以下投影仪的性能参数。分辨率：投影仪的分辨率应与立体显示器的分辨率匹配，以获得高质量的图像。一般来说，选择高清投影仪，支持1080p或更高分辨率。亮度：投影仪的亮度也是一个关键因素，一个高亮度的投影仪可以在不同的环境条件下获得高质量的图像，同时可以提高长期使用的可靠性。一般来说，选择亮度在3000流明及以上的投影仪，能够满足大

28、部分的使用需求。对比度：对比度是一个决定投影画面质量的重要因素，选择较高的对比度可以提高画面的清晰度和鲜艳度。投影距离：投影仪的投影距离对显示器的大小和清晰度有直接影响，应根据设计的显示器尺寸和投影距离要求进行选择。镜头放大率：镜头放大率决定了投影仪的投影距离和投影画面大小的比例，应根据实际需求进行选择。噪音：噪音对于一些需要静音环境的场合会有影响，选择低噪音投影仪能够提高用户的使用体验。选择合适的投影仪需要综合多个因素，对比各个品牌和型号的性能、价格等多个方面进行评估，以选择最适合的投影仪。同时，还需要考虑到电力、成本、生产环境等因素,尽可能地选择整体性能优秀、成本合理的投影仪，并且还需要根

29、据实际使用场景进行选择。本设计采用的投影仪使用奥典M8投影仪，其性能较好，具体参数为：亮度：3200流明对比度：2500：1分辨率：1280*720且最高分辨率达到108OP投影距离：l-8m投影比：1.66：1图3-3投影仪实物图3. 4.3投影仪的调试过程及技巧投影仪的调试需要根据实际情况进行调整，包括亮度、对比度、色彩等方面的调整。下面是具体调试需要的注意事项：调整投影距离和投影角度：投影距离和投影角度对于投影画面的大小和形状有很大的影响。应根据实际需求进行调整，避免产生形变和失真。调整投影仪的焦距和对焦：调整投影仪的焦距和对焦能够获得更清晰的图像。应根据实际需求进行调整，保证投影画面的

30、清晰度和细节。调整亮度和对比度：亮度和对比度是影响投影画面质量的重要因素。应根据环境的光线条件和画面效果的需求进行调整，避免产生图像过暗或过亮等问题。调整色彩和饱和度：对于高分辨率的投影式立体显示器，色彩和饱和度的调整也非常重要。应根据实际需求进行调整，保证投影画面的颜色鲜艳和真实度。调整上下左右图像的同步：调整上下左右图像的同步是获得立体效果的关键。应根据实际需求进行调整，避免产生上下或左右不同步的情况。注意防止干扰：在调试过程中要注意避免电源干扰、信号干扰等问题。应保证投影仪的电源稳定、信号传输清晰，以获得最佳的投影效果。注意细节：在调试过程中，还需要注意细节问题，如投影仪的灯泡寿命、防尘

31、等，这些细节问题也会影响最终的图像效果。投影仪的调试需要综合考虑各个因素，并进行细致的调整和评估，以获得高质量的投影效果和立体效果。同时，还需要注意细节问题和防止干扰等问题。第4章多视点不同立体图像显示原理4. 1多视点显示原理及实现方法多视点显示是基于柱透镜光栅的立体显示的重要实现方法之一，通过多视点显示可以实现更加真实的立体感觉，使多个用户可以同时看到同一个立体图像，而且每个用户可以看到自己独立的视角。它是一种广泛应用于虚拟现实、游戏、医学影像等领域的技术。多视点显示的原理是通过在一个场景中渲染多组图像来实现多个视角的显示。在渲染时，需要为每个视点提供独立的图像信息，以使每个用户可以看到自

32、己独立的视角。对于每个视点，需要根据相应的视角位置和视点参数计算出相应的图像信息，并将多组图像输出到相应的屏幕上。多视点显示实现方法：硬件方法：多视点显示的实现可以使用多个投影仪或液晶屏幕，并通过特殊的镜头或分屏技术实现多个视点的显示。每个观察者需要配备相应的眼镜或头戴式显示器，以获得自己独立的视角。这种方法需要较高的硬件设备和成本支持。软件方法：多视点显示的实现也可以采用软件方法。在软件上可以使用多个渲染器或图像合成器进行多个视点的合成，然后将多组图像输出到相应的屏幕上。这种方法需要较高的计算能力和软件开发技术。光栅方法：在光栅方法中，使用光栅条纹或光栅刻线来实现多视点的显示。光栅条纹能够提

33、供多个视点的信息，并通过配合适当的光学系统来实现多视点的显示效果。多视点显示需要根据具体的应用需求来选择合适的实现方法。无论采用哪种方法，都需要考虑多个视点的图像合成和输出，以及控制多个视点的同步。同时，还需要考虑到成本、性能、可靠性等方面的因素。本设计采用两个投影仪并结合柱透镜光栅，结合硬件方法和光栅方法，为项目实物提供了裸眼可视3D效果投影，实现两个视点的显示。5. 2不同立体图像的生成及选择不同立体图像的生成需要根据实际需求进行生成和选择，常见的方法：利用立体摄像技术生成立体图像。通过同时拍摄物体的左右两个视角，然后将两个视角的图像合并，就可以生成立体图像。利用计算机图形技术生成立体图像

34、。这种方法可以通过建立三维模型或者利用图像深度信息，将图像分离成不同的层次，然后将这些层次合成为立体图像。选择已经存在的立体图像。一些现成的立体图像可以从图像库中选择，如左右分离式的3D电影、游戏等。在生成和选择立体图像时，需要考虑投影式立体显示器的具体参数，如分辨率、帧率、亮度等。同时也需要考虑观众的观看距离和视角等因素，以确保立体图像的质量和效果。本设计采用立体摄像技术生成立体图像。通过同时拍摄物体的左右两个视角，然后将两个视角的图像合并，形成双目视差后，生成立体图像进行显示。6. 3多视点立体显示的性能指标多视点立体显示的性能指标包括：视点数：多视点立体显示需要同时显示多个视角的图像，视

35、点数是评价其性能的关键指标之一。视点数越多，观众在不同位置和角度观看时，所看到的图像越真实、流畅。分辨率：多视点立体显示器的分辨率应当足够高，以保证图像的清晰度，避免扭曲、模糊等问题。帧率：多视点立体显示对帧率的要求比传统平面显示更高，因为增加视点数也就增加了图像的数量，需要更高的帧率来保证显示效果的稳定。亮度：投影式多视点立体显示器需要足够高的亮度，以弥补眼镜和滤光器的光学损耗,确保观看效果。本立体投影显示系统的性能指标为双视点，基于柱透镜的优良效果，分辨率能达到1080p,显示方式为图片显示，亮度达到3200流明。第5章高分辨率投影式立体显示模型的制作5.1 立体显示模型的总体设计立体显示

36、模型的总体设计需要考虑到多个因素，如光学、成像、光路等，以达到高度逼真、稳定、清晰的立体图像效果。在设计过程中，要考虑到各部分组件，如光栅的柱间距，折射率等是否能达到高分辨率的显示效果，5.1.1 整体架构的设计整体架构的设计需要考虑多视点立体显示器的投影机、光源、反射镜、滤光器、屏幕等元件的组织方式及其光学特性，以实现高质量的立体显示效果。本设计使用投影仪为光源，利用柱透镜光栅结合漫反射涂层作为反射屏，实现立体投影图像的显示。图5-1立体显示器概念模型5.1.2 投影技术的设计投影技术的设计需要考虑到光线的反射和散射特性，确定光线的投射、折射及散射路径，以达到最佳的光学效果。本设计利用柱透镜

37、光栅，对入射光进行干涉及衍射，从而改变光路，形成双目视差，而使用高分子喷涂材料形成的反射膜，则能进行漫反射，从而降低串扰，达到更好的视觉效果。本设计采用的投影仪为奥典M8投影仪，其性能较好，功能稳定，具体参数为：亮度：3200流明；对比度：2500：1；分辨率：1280*720且最高分辨率达到1080p;投影距离：l-8m；投影比：1.66：1下图为立体显示光场模型图，由多台投影仪结合反射屏形成了大型光场。该投影设计可实现大型立体视域的显示效果。图5-2立体显示光场模型5.1.3 光路的设计光路的设计需要根据立体显示场景的不同，设计出合适的光路，以达到不同的光学效果，如改变视点、改变视角等。本

38、次设计的光路，主要是由两台相距60mm的投影仪作为光源，投影光线由投影仪射出，抵达柱透镜后，被柱透镜折射进入漫反射膜层，光线被漫反射膜反射后，再次从柱透镜折射出，并在投影仪光源后形成两个视点，由此可以观测到立体显示效果。图5-3光路设计图上图为多台投影仪时的光路图，光线经过折射、反射后汇聚出所需要的视点。本图使用了多个投影仪，所以视点相应地变为多个，当投影仪数目达到一定程度时，光路就会反应多存在多个视点并和为一个视场的情况。5. 2立体显示模型的设计过程及技术要求制作立体显示模型的前期准备工作：需要确定立体显示模型的所有参数，如分辨率、视点数、亮度、帧率等等，并进行相应的计算和评估，以确定最终

39、的制作方案。需要选择适当的材料来制作立体显示模型，如滤光器、投影屏幕、反射镜等，以满足多视点立体显示的要求。制作立体显示模型需要进行精细的光学设计，确定光路、光源、滤光器、反射镜等的位置和参数，以实现高度逼真、稳定的立体显示效果。立体显示模型的装配和调试需要采用精密的装配技术，将材料和光学元件组装起来，并进行仔细的调试和测试，以确保立体显示模型的各项参数和效果达到设计要求。立体显示模型的质量控制需要进行多项质量控制工作，如光学测试、工艺流程监控、制品检验等，以确保制品达到一定的质量水平，并能够满足多种应用场景的需求。第6章实验结果及性能分析6.1实验环境和实验步骤本研究设计了一款基于方向性反射

40、屏的投影式立体显示器，并制作了2视点高分辨率投影式立体显示模型。实验采用了两台投影仪、柱透镜光栅及漫反射膜，实现了多视点不同立体图像的显示。具体实验步骤如下：一、拍摄3D视图因为裸眼3D的显示需要双目视差的图像，所以在拍摄时需要对物体进行左右两端拍摄。具体步骤：将摄影机置于导轨上，控制一定距离在物体左右两端进行平行拍摄，形成双目视差的图像，拍摄完毕后，对图像进行处理，在两张图像上找到一个基准点，然后将图像剪裁为相同大小后，即可完成视图的拍摄。对象图6-1摄像机采集阵列图二、选择器材并搭建将所需投影式立体显示器的器材，柱透镜结合漫反射膜构成的反射屏以及投影仪放在恰当位置，两台投影仪间距为60mm

41、置于反射屏前一定距离，完成实验环境搭建，固定显示屏，放置投影仪。图6-2实物图三、进行立体显示开启投影仪，调出所需投影图像，使图像显示在显示屏上。图6-3显示效果图四、调整投影距离对投影位置进行微调，使立体显示效果达到目标要求，确保视点在预期位置。图6-4实物模型图多视点不同立体图像的显示：根据立体摄像技术生成立体图像。通过同时拍摄物体的左右两个视角，然后将两个视角的图像合并，就可以生成立体图像。并进行多视点立体显示测试。6. 2实验结果及观测分析经过实验测试，在本设计的投影式立体显示器中，采用方向性反射屏和方向性散射膜,成功地实现了高分辨率的立体显示。本结构设计的可行性也得到了验证，能够实现

42、多视点不同立体图像的显示。实验结果显示，本设计的投影式立体显示器与传统的非立体显示器相比，展现了更为真实、立体的视觉效果，同时视区在1维方向上扩展，获得更宽广的观看视区，提高了用户体验。6.3实验结论及模型的改进方向本设计的投影式立体显示器采用方向性反射屏、方向性散射膜和柱透镜光栅，成功地实现了高分辨率的立体显示和多视点不同立体图像的显示。在性能指标方面，本设计的投影式立体显示器具有更为真实、立体的视觉效果和更宽广的观看视区，提高了用户体验。然而，本设计的投影式立体显示器存在一些不足之处，如反射屏和散射膜的选择和技术要求有待优化，柱透镜光栅的参数设计也可进一步改进。未来的研究中，我们将致力于改

43、进这些不足之处，提高本设计的投影式立体显示器的性能和使用范围。第7章总结与展望本研究设计了一款基于方向性反射屏的投影式立体显示器，并制作了2视点高分辨率投影式立体显示模型。实验结果显示，本设计的投影式立体显示器采用方向性反射屏、方向性散射膜和柱透镜光栅，成功地实现了高分辨率的立体显示和多视点不同立体图像的显示。未来，我们将继续探索立体显示技术的改进和应用，为用户带来更为真实、立体的视觉体验。参考文献1柱透镜光栅投影3D显示的视点数与串扰容限J,田华，曾小名，戴涛涛，黄子强.液晶与显示.2013(03)多视点自由立体投影系统U1.毛崇德,王元庆.光电工程.2006(04)反射式多路投影立体显示系

44、统的研究J.王桓,朱秋东.光学技术.2008(02)43D显示技术与器件J.科学出版社，王琼华.2011基于柱面光栅的液晶三维自由立体显示(英文)J.王琼华,陶宇虹,李大海,赵仁亮,赵悟翔.电子器件.2008(01)6Multi-projector3Ddisplay,PetrovNI,SokolovYM,KhromovMN.optical-technologies-in-telecommunications-2018J.2019.7TheMultiviewProjector3DDisplaySystem,Jiayu,Be.J,2007亚洲显示国际会议8WuX.Ahighresolution,l

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47、维立体显示技术分析J光学前沿，2022(168)：2096-9317.14HWRen,STWu.Variable-foeusliquidlensJ.OptExpress,2006,15(10):5931-5936.15冉悦,台正.裸眼3D显示设备显示响应特性的测试与分析J.中国新闻技术工作者联合会,2020年学术年会2020,(12):13-16.16薛亚兰,纪圣谋,张志俭等.头跟踪式全分辨率多用户自由立体显示装置A.南京大学电子科学与工程学院2014,(2):2011-2023.17谢雨桐,苏晓煌,郑集文等,裸眼3D显示设备关键指标测试方案的研究J.液晶与显示,2015,30(05):888-893.18赵百川，黄睿莹，吕国皎.Micro-projectiondynamicbacklightformulti-view3DdisplayJ.ChineseOptic