CN110262048A - 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法 - Google Patents

集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110262048A
CN110262048A CN201910541118.8A CN201910541118A CN110262048A CN 110262048 A CN110262048 A CN 110262048A CN 201910541118 A CN201910541118 A CN 201910541118A CN 110262048 A CN110262048 A CN 110262048A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
center
lens array
diffuser screen
light field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910541118.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110262048B (zh
Inventor
闫兴鹏
严志强
苏健
蒋晓瑜
王特
陈祎贝
刘军辉
陈卓
汪熙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Original Assignee
Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Academy of Armored Forces Engineering of PLA filed Critical Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority to CN201910541118.8A priority Critical patent/CN110262048B/zh
Publication of CN110262048A publication Critical patent/CN110262048A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110262048B publication Critical patent/CN110262048B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/52—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels the 3D volume being constructed from a stack or sequence of 2D planes, e.g. depth sampling systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Abstract

本发明公开一种集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法，属于基于集成成像的光场显示技术领域，具体涉及光场显示系统中透镜阵列的校准方法。集成成像光场显示系统包括显示面板、透镜阵列和定向散射屏，针对透镜阵列的装配过程中存在的误差问题，本发明提出一种消除透镜阵列中心位置偏差的方法，其基本思想为：理想透镜光心位置与相应显示单元中心位置的连线与定向散射屏会有交点，以此交点作为参考点；在理想透镜对应显示单元的中心点处加载校验图像，该校验图像经实际透镜后会在定向散射屏上成像；再根据实际成像位置与参考点的位置偏差进行相应的校准处理，以消除透镜阵列中心位置偏差。

Description

集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法
技术领域
本发明属于基于集成成像的光场显示技术领域，具体涉及光场显示系统中透镜阵列的校准方法。
背景技术
集成成像包括三维场景的记录与再现两个过程。记录过程中，透镜阵列和记录介质(如电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或胶片)对三维场景发出光线的方向信息和亮度信息进行采样，得到二维单元图像阵列，单元图像阵列中的每个单元图像都是其对应的透镜对三维场景成的像，包含着三维场景的不同视差信息。显示过程中，记录的二维单元图像阵列显示在二维显示面板上，如液晶显示面板(LCD)，单元图像发出的光线通过透镜阵列或针孔阵列后重构形成三维图像。集成成像的记录与再现过程不需要相干光照明，可实现裸眼连续视差、真彩色的三维显示，在一定视角范围内，可供多人在不同方向同时观看。传统集成成像的可视分辨率受透镜间隔的限制，为增大可视分辨率，构建基于集成成像的光场显示系统：在重构三维物体的某一深度平面放置定向散射屏，从而在散射屏的前后一段深度范围内人眼都能获得较高的可视分辨率。
理想情况下，集成成像光场显示系统中所有透镜的中心位置和对应显示单元中心位置的连线应该是平行的，更确切的说，它们应该均垂直于显示面板。然而实际情况中，透镜阵列的装配过程会存在误差，在横向和纵向会产生偏移，造成三维重构精度的下降，成像质量的恶化，因此需要对各个透镜的位置进行校准。本发明是关于透镜位置的横向偏移的校准方法。
在先技术“一种针对透镜阵列的阵列图像配准模板”(中国专利，申请号：CN103824288A)，针对透镜阵列加工过程中存在误差的问题，公开了一种阵列图像配准模板，但该模板较为复杂。
本发明提出集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法，具体包括一种消除中心位置横向偏差的方法。
发明内容
本发明的目的是提出集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法，确保各透镜的光心位置和对应显示单元的中心位置横向重合，以提高三维重构的精度，提升成像显示质量。
本发明的特征在于，集成成像光场显示系统包括显示面板、透镜阵列和定向散射屏，显示面板上加载对应的单元图像阵列，理想情况下，单元图像的中心与相应透镜光心的连线应该是平行的(即横向重合)，并垂直于显示面板；而实际情况下，由于透镜阵列的装配存在误差，会产生横向的偏移，各显示单元的中心与相应透镜光心的连线不再平行。如果仍然按照理想透镜的位置加载相应的单元图像，将会造成三维重构精度的下降，成像质量的恶化。针对以上情形，本发明提出一种消除透镜阵列中心位置偏差的方法。
采用本发明消除中心位置偏差的方法为：将校验图像，如“十”字形图像，加载至理想透镜对应单元图像的中心位置处，该校验图像经实际透镜作用，将会成像至定向散射屏，各理想透镜光心与对应单元图像中心的连线在定向散射屏上会有交点，可以精确测量实际成像位置与理想交点之间的位置偏差，进而计算得到实际透镜对应单元图像中心位置的校正量，完成透镜阵列的校准。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提出一种集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法，能够解决实际情况中透镜阵列在装配过程产生的横向偏移问题，通过计算实际透镜对应单元图像中心位置和理想透镜对应单元图像中心位置间的校正量，找到实际透镜对应单元图像中心位置，以确保各透镜的光心位置和对应显示单元的中心位置横向重合，以提高三维重构的精度，提升成像显示质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1理想情况下显示面板、透镜阵列和定向散射屏的位置关系示意图。
图2实际情况下显示面板、透镜阵列和定向散射屏的位置关系示意图。
图3集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法的原理图。
图4“十”字形校验图像相对透镜的偏移和透镜阵列校准后的正视图。
图1～图3中，(1)-显示面板，(2)-透镜阵列，(3)-定向散射屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为理想情况下显示面板、透镜阵列和定向散射屏的位置关系示意图。显示面板(1)上加载单元图像阵列，各单元图像的中心表示为C1，C2，C3……每个显示单元正前方放置一个透镜，组成透镜阵列(2)，各透镜的光心表示为O1，O2，O3……各显示单元中心与相应透镜光心的连线与定向散射屏(1)的交点为R1，R2，R3……理想情况下，各单元图像中心与透镜光心的连线应该是平行的，更确切地说，它们应该均垂直于显示面板(1)。
图2为实际情况下显示面板、透镜阵列和定向散射屏的位置关系示意图。由于透镜阵列(2)的装配过程中存在误差，会产生横向偏移。在透镜阵列(2)位置处，实线表示理想透镜的位置，虚线表示实际透镜的位置，各理想透镜的光心表示为O1，O2，O3……各实际透镜的光心表示为O1′，O2′，O3′……此时，各显示单元中心与实际透镜光心的连线不再平行，如果仍按照理想透镜位置生成并加载单元图像阵列，将会造成三维重构精度的下降，成像质量的恶化。
图3为集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法的原理图。假设透镜阵列(2)的z轴坐标为0，定向散射屏(3)的z轴坐标为l，显示面板(2)的z轴坐标为-g，以单透镜成像为例进行说明，实线框表示理想透镜的位置，它的光心记为O点，Cerr点表示理想透镜对应单元图像的理想中心位置，Cerr点与O点的连线与定向散射屏的交点记为R点。由于透镜装配时存在误差，实际透镜位置会偏离理想透镜的位置，虚线框表示实际透镜的位置，它的光心记为O′点，Copt点表示实际透镜对应单元图像的实际中心位置，Copt点与O′点的连线与定向散射屏的交点记为Ropt点。如果此时仍将Cerr点作为实际透镜对应单元图像的中心位置，Cerr点与O′点的连线与定向散射屏的交点记为Rerr点，该点将远远偏离正确的像点位置Ropt点。
采用此方法消除中心位置偏差。加载校验图像，如“十”字形图像，使其中心位于Cerr处，经实际透镜后的像点位于Rerr处，精确测量值计算校正量根据Cerr的位置和校正量找到相应点Copt，该点即为准确的透镜中心的横向位置。
图4为“十”字形校验图像相对透镜的偏移和透镜阵列校准后的正视图。图4(a)为透镜阵列校准前各“十”字形校验图像相对透镜偏移的正视图，“十”字形图像没有整齐排列，偏差较大，图4(b)为校准后的正视图，各“十”字形校验图像整齐排列。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法，其特征在于，所述集成成像光场显示系统包括显示面板(1)、透镜阵列(2)和定向散射屏(3)，所述显示面板(1)上加载单元图像阵列，每一单元图像与透镜一一对应，且校准后透镜的光心与单元图像的中心横向重合，单元图像阵列经透镜阵列(2)投影后重构出三维场景，在重构三维场景的某一平面放置定向散射屏(3)，提高了定向散射屏(3)后一段深度范围内的人眼观看的集成成像的可视分辨率；
透镜阵列(2)中的透镜在装配过程中存在误差，实际透镜位置会偏离理想透镜位置，采用以下方法消除透镜阵列(2)中心位置的横向偏差：
A.理想透镜光心与显示面板(1)上相应单元图像的中心的连线与定向散射屏(3)会有交点，在定向散射屏(3)上标记出该交点作为参考点，所有的参考点具有相同的间距；
B.在显示面板(1)上加载校验图像，校验图像的中心与单元图像的中心重合，该校验图像经实际透镜后会在定向散射屏(3)上成像，所成像的中心与参考点之间存在偏差，精确测量这一位置偏差；
C.根据显示面板(1)、透镜阵列(2)和定向散射屏(3)之间的位置关系，以及上一步精确测量得到的位置偏差值，计算得到实际透镜对应单元图像中心位置与理想透镜对应单元图像中心位置之间的准确偏差值，进而消除透镜阵列(2)中心位置的横向偏差。
CN201910541118.8A 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法 Active CN110262048B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910541118.8A CN110262048B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910541118.8A CN110262048B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法
CN201710378464.XA CN107121786B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710378464.XA Division CN107121786B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110262048A true CN110262048A (zh) 2019-09-20
CN110262048B CN110262048B (zh) 2021-03-23

Family

ID=59729260

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710378464.XA Active CN107121786B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法
CN201910541118.8A Active CN110262048B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710378464.XA Active CN107121786B (zh) 2017-05-18 2017-05-18 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN107121786B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111752003A (zh) * 2020-07-29 2020-10-09 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统
CN111953970A (zh) * 2020-08-28 2020-11-17 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统单元透镜位置测量方法及系统
CN112019830A (zh) * 2020-09-02 2020-12-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统的元素图像校正方法及系统
CN112887700A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 单元透镜和透镜阵列的横向位置误差二维度量方法
CN113654458A (zh) * 2021-01-21 2021-11-16 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种透镜阵列的横向位置误差三维度量方法及系统
CN114136591A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 广东工业大学 一种微透镜阵列超精密加工误差评定方法与系统
CN117956128A (zh) * 2024-02-01 2024-04-30 四川大学 测量和矫正集成成像系统中透镜阵列轴向位置误差的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108021346A (zh) * 2017-12-26 2018-05-11 歌尔科技有限公司 Vr头戴设备显示图像的方法、vr头戴设备和系统
CN110297333B (zh) * 2019-07-08 2022-01-18 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种光场显示系统调节方法及系统
CN110708532B (zh) * 2019-10-16 2021-03-23 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种普适光场单元图像生成方法和系统
CN111193921B (zh) * 2020-01-10 2021-07-30 吉林大学 一种基于组合离散光栅的led屏一维集成成像显示方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103824288A (zh) * 2014-02-17 2014-05-28 哈尔滨工业大学 一种针对透镜阵列的阵列图像配准模板
CN104155765A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 北京三星通信技术研究有限公司 在拼接式集成成像显示器中校正三维图像的方法和设备
WO2015160208A1 (ko) * 2014-04-18 2015-10-22 삼성전자주식회사 Iid에서 디스플레이 오차를 보정하는 장치 및 방법
CN105025284A (zh) * 2014-04-18 2015-11-04 北京三星通信技术研究有限公司 标定集成成像显示设备的显示误差的方法和设备

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7993016B2 (en) * 2009-04-03 2011-08-09 Seiko Epson Corporation Retro-reflective light diffusing display systems
CN102540489B (zh) * 2012-03-23 2014-03-12 浙江大学 一种可调孔阑三维显示装置及方法
CN102692805B (zh) * 2012-05-31 2015-01-21 浙江大学 基于多层液晶的投影式三维显示装置和方法
JP6256901B2 (ja) * 2013-02-14 2018-01-10 国立大学法人 筑波大学 映像表示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104155765A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 北京三星通信技术研究有限公司 在拼接式集成成像显示器中校正三维图像的方法和设备
CN103824288A (zh) * 2014-02-17 2014-05-28 哈尔滨工业大学 一种针对透镜阵列的阵列图像配准模板
WO2015160208A1 (ko) * 2014-04-18 2015-10-22 삼성전자주식회사 Iid에서 디스플레이 오차를 보정하는 장치 및 방법
CN105025284A (zh) * 2014-04-18 2015-11-04 北京三星通信技术研究有限公司 标定集成成像显示设备的显示误差的方法和设备

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111752003A (zh) * 2020-07-29 2020-10-09 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统
CN111953970A (zh) * 2020-08-28 2020-11-17 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统单元透镜位置测量方法及系统
CN111953970B (zh) * 2020-08-28 2022-02-22 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统单元透镜位置测量方法及系统
CN112019830A (zh) * 2020-09-02 2020-12-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种集成成像三维显示系统的元素图像校正方法及系统
CN112887700A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 单元透镜和透镜阵列的横向位置误差二维度量方法
CN112887700B (zh) * 2021-01-12 2022-12-02 中国人民解放军陆军装甲兵学院 单元透镜和透镜阵列的横向位置误差二维度量方法
CN113654458A (zh) * 2021-01-21 2021-11-16 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种透镜阵列的横向位置误差三维度量方法及系统
CN113654458B (zh) * 2021-01-21 2024-05-28 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种透镜阵列的横向位置误差三维度量方法及系统
CN114136591A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 广东工业大学 一种微透镜阵列超精密加工误差评定方法与系统
CN114136591B (zh) * 2021-11-26 2023-09-08 广东工业大学 一种微透镜阵列超精密加工误差评定方法与系统
CN117956128A (zh) * 2024-02-01 2024-04-30 四川大学 测量和矫正集成成像系统中透镜阵列轴向位置误差的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110262048B (zh) 2021-03-23
CN107121786B (zh) 2019-07-19
CN107121786A (zh) 2017-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110262048A (zh) 集成成像光场显示系统透镜阵列的校准方法
CN102305602B (zh) 用于测量反射表面形状的系统及其校准方法
US7834944B2 (en) Method for the orientation of a parallax barrier screen on a display screen
US10277887B2 (en) Calibration method and measurement tool
CN108221603B (zh) 一种道路的路面三维信息检测装置、方法及系统
CN103529553B (zh) 三维显示器的依据图像的对位方法
JP4832833B2 (ja) 配置レンズ諸元導出方法、プログラム、情報記憶媒体及び配置レンズ諸元導出装置
CN105486235B (zh) 一种球机视频画面中的目标度量方法
CN106127745A (zh) 结构光3d视觉系统与线阵相机的联合标定方法及装置
CN108063940B (zh) 一种人眼跟踪裸眼3d显示系统的校正系统和方法
CN108510546B (zh) 一种适用于图谱及结构信息同步探测系统的相机标定方法
CN110390719A (zh) 基于飞行时间点云重建设备
KR20100013932A (ko) 표시 장치의 제조 방법 및 그를 이용한 표시 장치의 제조장치
JP6791341B2 (ja) 校正方法、校正装置、及びプログラム
CN108111838B (zh) 一种裸眼3d显示校正治具及校正方法
CN104079913B (zh) 光栅式立体显示器兼容2d-3d显示的子像素排列方法、装置
CN108108021A (zh) 人眼跟踪系统外参数校正治具及校正方法
JP2010540980A (ja) 表示画面上でのパララックスバリア方式画面の位置調整方法
CN113534490B (zh) 基于用户眼球追踪的立体显示装置及立体显示方法
CN112326206B (zh) Ar模组双目融合检测装置及检测方法
CN112887700B (zh) 单元透镜和透镜阵列的横向位置误差二维度量方法
CN106067160B (zh) 大屏幕融合投影方法
CN113079365B (zh) 基于移轴相机的集成成像单元图像阵列生成方法和系统
CN106331693B (zh) 测试系统及测试方法
CN109875589B (zh) 一种血管机系统的对中误差的测量方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant