系统误差对集成成像系统三维显示性能退化影响机理及补偿方法研究

基本信息
批准号:61805191
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:陈玉娇
学科分类:
依托单位:西安工业大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:路绍军,冯斌,马雯,刘立涛,赵晋炜
关键词:
三维显示性能补偿方法集成成像系统误差
结项摘要

Integral imaging (II) display system is a complex multi-axis optical system, which requires accurate convergence of multiple beams of light. In this proposal, focusing on system errors in actual II display system, the effects of system errors (such as microlens array manufacturing errors, devices coupling error and matching errors between capture process and display) on the three-dimensional (3D) display performances (including resolution, viewing angle, depth and space distortion) are analyzed and the 3D display performances degradation theory model caused by the system errors is built by using the proposed 3D point object spread function based on the human eye visual system, in order to characterize and quantify the degree 3D display performances degradation caused by the system errors. Then, system tolerances of errors limitations are given corresponding to human vision system observable threshold to control system errors. Further, the compensation methods of 3D display performances caused by the system errors are proposed. Finally, an II display virtual and experimental prototypes with actually controlled system errors are built, respectively. The 3D display performance degradation model and compensation methods are validated by the established prototypes, respectively. Research results will provide theoretical and technical support for the optimization design of II system and promote the II technology industrialization process.

集成成像显示系统是多路光束精确汇聚的复杂多光轴成像系统。本项目针对实际系统搭建中难以避免的系统误差问题,理论分析微透镜阵列的制造误差、器件间的装配误差以及记录端和显示端参数的匹配误差等系统误差对分辨率、视场角、可视深度和景深以及空间扭曲等三维显示性能退化的影响机理,利用提出的基于人眼视觉的三维点物体扩散函数,构建系统误差作用集成成像三维显示性能退化模型,以综合表征和量化系统误差导致的三维显示性能的退化程度;结合人眼视觉感知特性,寻找满足观看者视觉需求的集成成像显示系统所能容忍最大系统误差极限,为集成成像系统误差的控制提供理论依据,并攻关系统误差引起的三维显示性能退化的补偿问题;搭建系统误差可精确调控的集成成像显示系统虚拟样机和实验样机,完成上述理论模型及补偿方法的验证和修正。研究成果将为集成成像系统的优化设计提供理论与技术支持,推动集成成像技术实用化产业化进程。

项目摘要

集成成像显示系统是多路光束精确汇聚的复杂多光轴成像系统。本项目针对实际系统搭建中难以避免的系统误差问题,理论分析了微透镜阵列的制造误差、器件间的装配误差以及记录端和显示端参数的匹配误差等系统误差对三维显示性能退化的影响机理。利用几何光学和光线追迹理论,考虑每个微透镜光轴的变化和像素错位,建立了系统误差作用集成成像质量退化模型,定量分析了系统误差对重构图像质量降质的影响程度,给出了满足人眼观看需求的系统所能容忍的误差极限,分析了系统参数与系统误差极限的制约关系。提出了基于人眼视觉的三维点物体扩散函数,构建系统误差作用集成成像三维显示性能退化模型,并针对实际工程应用中难以避免的各种系统误差,修正了该模型,以综合表征和量化系统误差导致的三维显示性能的退化程度;结合人眼视觉分辨率极限,给出了观察者在一定位置观察时,系统所能容忍的误差极限。提出了基于齐次光场转换模型的对称系统误差补偿方法和基于亚像素编码的非对称系统误差补偿方法,实验结果表明该方法可以很好的补偿系统误差引起的集成成像显示性能的降质,有效提高了集成成像系统的性能。研究成果将为集成成像系统的优化设计提供理论与技术支持,推动集成成像技术实用化产业化进程。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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