北京理工大學(xué)光電學(xué)院在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和CAD領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先地位,成功地研制了資源衛(wèi)星中繼光學(xué)系統(tǒng),、飛行仿真頭位跟蹤球幕視景系統(tǒng),、高速動(dòng)態(tài)物質(zhì)狀態(tài)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)等大型、軍用,、復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng),。目前正在系統(tǒng)地開展對(duì)自由曲面光學(xué)設(shè)計(jì)、加工,、檢測(cè)技術(shù)的研究,。課題組依托光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌),得到教育部“211”,、“985”工程建設(shè)項(xiàng)目的連續(xù)支持,,擁有CODEV和LightTools光學(xué)工程軟件、系列光學(xué)干涉儀,。
近年來,,在國家杰出青年基金項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金儀器專項(xiàng),、國家863項(xiàng)目,、國防預(yù)研項(xiàng)目,、教育部長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目、北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目和廣東省省部產(chǎn)學(xué)研重大專項(xiàng)的支持下,,其在頭盔式立體顯示技術(shù),、裸眼立體顯示技術(shù)、真三維顯示技術(shù)以及應(yīng)用方面開展了卓有成效的研究,。
拍攝領(lǐng)域?qū)で笸黄?/strong>
視差性立體顯示器通過為用戶左右眼生成兩幅有視差的圖像,,從而使用戶產(chǎn)生深度知覺(立體視覺)。在視差型立體顯示技術(shù)方面,,北京理工大學(xué)課題組利用這一原理已經(jīng)研發(fā)出簡易3D立體顯示器、軸對(duì)稱式立體頭盔顯示系統(tǒng)以及自由曲面光學(xué)透視式頭盔顯示器等相關(guān)產(chǎn)品,。
在裸眼立體顯示技術(shù)方面,,課題組目前已研發(fā)出多投影機(jī)柱面柵屏幕立體顯示系統(tǒng)、基于斜光柵的自由立體顯示器以及360°懸浮顯示方法和系統(tǒng)等,。
在進(jìn)行立體拍攝顯示技術(shù)研究時(shí)我們發(fā)現(xiàn),,由于人眼的視覺生理機(jī)理和立體顯示原理不同,立體圖像往往都存在畸變,,畸變使立體影像缺乏真實(shí)深度感,,影響立體顯示效果。同時(shí)在一些對(duì)深度信息要求比較嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域,,例如遙感遙測(cè),、機(jī)器人視覺、手術(shù)導(dǎo)航和立體觀測(cè)等,,其要求立體影像與真實(shí)場(chǎng)景盡可能一致,,否則將影響觀看者充分利用立體顯示的空間深度信息,無法做出準(zhǔn)確的形狀和位置判斷,。2006年,,課題組經(jīng)研究提出了一種可消畸變的立體拍攝顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,首次將拍攝,、顯示和觀看等系統(tǒng)綜合考慮,,用戶采用該設(shè)計(jì)方法可以獲得正面小視場(chǎng)觀看時(shí)一定深度范圍內(nèi)的無畸變影像。
另外,,目前基于視差柵的自由立體顯示器尚有一個(gè)重要環(huán)節(jié)不完善,,就是它的圖像源都是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)加工的圖像,無法解決真實(shí)性和實(shí)時(shí)性的問題,,無法完成實(shí)拍實(shí)顯,,而且圖像動(dòng)畫開發(fā)周期長,投資較大,,表面內(nèi)容不豐富,。在醫(yī)療手術(shù),、機(jī)械裝配、氣象分析和空中交通管理,、軍事指揮以及廣告娛樂等領(lǐng)域中,,這一問題則更為突出。目前我們正在開發(fā)一種多視角立體攝像裝置,,通過硬件同步采集多視角圖像,,并對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼處理,配合現(xiàn)有的自由立體顯示器還原真實(shí)的立體場(chǎng)景,。
舒適度問題有待解決
大屏幕立體顯示系統(tǒng)立體展示效果好,,臨場(chǎng)感強(qiáng),在大型立體影院中深受廣大觀眾喜愛,。尤其是2009年上映的3D電影《阿凡達(dá)》更是將視差型立體顯示技術(shù)展現(xiàn)到了極致,,獲得了空前的成功,標(biāo)志著立體電影時(shí)代的開始,。但在實(shí)際應(yīng)用中,,大屏幕立體顯示系統(tǒng)也暴露出一些問題,例如長時(shí)間觀看3D電影會(huì)導(dǎo)致頭暈和視疲勞,,觀看位置,、屏幕大小影響觀看效果以及立體影像存在畸變,畫面缺乏真實(shí)深度感等問題。
北京理工大學(xué)課題組自2009年起開始進(jìn)行立體顯示舒適度研究,,將影響舒適度的因素分為系統(tǒng)安裝制造引起的畸變(視差圖形狀和顏色差異,、投影機(jī)安裝、刷新率)和立體顯示機(jī)理與人眼視覺生理不同而引起的畸變,。前者可通過大量實(shí)驗(yàn)研究按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)安裝調(diào)試進(jìn)行要求來解決,;后者則可以進(jìn)行理論研究,選擇合適的拍攝顯示觀看參數(shù),,將不舒適性降低到人體可接受范圍之內(nèi),。目前這方面的研究正在進(jìn)行當(dāng)中,同時(shí)我們還在進(jìn)行與人眼主觀觀看效果一致的立體顯示系統(tǒng)畸變檢測(cè)方法研究,,研究完成后可對(duì)3D節(jié)目制作(實(shí)拍或者電腦制作)進(jìn)行指導(dǎo),,對(duì)立體顯示系統(tǒng)和觀看場(chǎng)所的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)。