CN114815286A - 全视差三维光场显示系统的参数确定方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法、装置、设备及介质，包括：接收用于仿真设计的显示系统参数；根据显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；确定显示系统模型的目标视点，并获取在目标视点拍摄的视差图像；根据视差图像生成在二维显示屏上显示的合成图像；根据合成图像生成目标视点的仿真图像，仿真图像是将在目标视点接收的光线通过透镜阵列回追到二维显示屏获得的；计算视差图像和仿真图像的相似度；根据相似度得到显示系统参数对应的显示质量分值。相较于现有技术，通过本申请可以在显示系统投入生产之前优化显示系统参数，提高显示质量。
Description
技术领域
本申请涉及三维光场显示技术领域，尤其涉及一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着当今科学技术的飞速发展，传统的二维平面显示技术已经远远无法满足目前各个行业领域对于深度数据与空间立体感的需求。越来越多的应用领域，如医学成像、科学研究和军事等，要求能够实现三维场景的真实重建，从而使得观看者可以更加精确的捕获相关信息，准确的进行现场判断。
基于集成成像的光场显示技术可以模拟真实光场光线分布，再现的图像生动细腻，具有强大的生命力。基于集成成像的光场显示技术相较于其它的自由立体显示和全息显示，具有真彩色、全视差、视角细腻的良好特性。由于光场显示技术的优良特性，其在医学、军事、工业、教育等方面都有独特的应用价值。
基于集成成像的光场显示系统一般包括显示面板、透镜阵列和全息功能屏，其中透镜阵列的单位圆透镜作为控光元件，能够将透镜一侧的入射光线按照透镜的光学特性在透镜另一侧重新排布。在集成成像中，单位圆透镜下覆盖的子图像通过圆形凸透镜的空间光调制，使放在焦面上的不同空间位置排列的像素发出的发散光线都以光心的连线方向射出，汇聚在全息功能屏上，经过全息功能屏的扩散实现了全视差的三维立体图像。
透镜阵列是集成成像的光场显示系统最关键的硬件部分，完成透镜阵列的设计和制作后，其参数就是固定不变的，显示系统最终的显示效果和显示质量随之确定。想要评价特定参数下集成成像显示系统的显示质量，要在设备制造完成后用人眼观看的方式定性的评价显示图像质量的好坏，没有具体的参考标准和定量的测量，这样带来了容错率低，试错成本高等问题。因此，如何在透镜阵列投入生产之前预测光场显示系统的显示效果，评估显示质量的好坏，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决全视差三维光场显示系统的参数确定问题。
本申请第一方面提供一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法，包括：
接收用于仿真设计的显示系统参数；
根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；
确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；
根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；
根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；
计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；
根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，包括：
针对所述透镜阵列中的单个透镜单元，根据第一关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的中心位置(x，y)；
根据第二关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的边长l；
按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域；
将所有透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域填充到仿真图像中，以生成所述目标视点的仿真图像。
在一种可能的实现方式中，所述第一关系式为：
其中，m、n分别表示透镜单元在水平方向和竖直方向的序号；M、N分别表示透镜阵列在水平方向和竖直方向的透镜总数；DL为目标视点到二维显示屏左边缘的距离；DT为目标视点到二维显示屏上边缘的距离；g为透镜单元与二维显示屏的间距；L1为透镜阵列与全息功能屏的间距；L2为全息功能屏与目标视点的距离；P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距；w表示二维显示屏显示区域的宽度，h表示二维显示屏显示区域的高度。
在一种可能的实现方式中，所述第二关系式为：
在一种可能的实现方式中，所述按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域，包括：
将所述透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域插值处理，以将非整数个像素长度插值为整数个；
提取完映射的像素区域后，再将所述像素区域插值缩小为原分辨率。
在一种可能的实现方式中，所述计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度，包括：
基于结构相似性算法SSIM计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度。
本申请第二方面提供一种全视差三维光场显示系统的参数确定装置，包括：
接收模块，用于接收用于仿真设计的显示系统参数；
模型建立模块，用于根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；
图像仿真模块，用于确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；
计算模块，用于计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。
在一种可能的实现方式中，所述图像仿真模块，具体用于：
针对所述透镜阵列中的单个透镜单元，根据第一关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的中心位置(x，y)；
根据第二关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的边长l；
按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域；
将所有透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域填充到仿真图像中，以生成所述目标视点的仿真图像。
在一种可能的实现方式中，所述第一关系式为：
其中，m、n分别表示透镜单元在水平方向和竖直方向的序号；M、N分别表示透镜阵列在水平方向和竖直方向的透镜总数；DL为目标视点到二维显示屏左边缘的距离；DT为目标视点到二维显示屏上边缘的距离；g为透镜单元与二维显示屏的间距；L1为透镜阵列与全息功能屏的间距；L2为全息功能屏与目标视点的距离；P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距；w表示二维显示屏显示区域的宽度，h表示二维显示屏显示区域的高度。
在一种可能的实现方式中，所述第二关系式为：
在一种可能的实现方式中，所述图像仿真模块，具体用于：
将所述透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域插值处理，以将非整数个像素长度插值为整数个；
提取完映射的像素区域后，再将所述像素区域插值缩小为原分辨率。
在一种可能的实现方式中，所述计算模块，具体用于：
基于结构相似性算法SSIM计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现本申请第一方面所述的方法。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现本申请第一方面所述的方法。
本申请的有益效果如下：
本申请提供的全视差三维光场显示系统的参数确定方法、装置、设备及介质，接收用于仿真设计的显示系统参数；根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。相较于现有技术，通过本申请可以实时准确地获得显示系统参数对应的全视差三维光场显示系统的显示质量分值，可以帮助分析全视差三维光场显示系统中各参数与显示质量的关系，从而在显示系统投入生产之前优化显示系统参数，提高显示质量。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请提供的一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法的流程图；
图2是本申请提供的人眼向二维显示屏反向追踪示意图；
图3是本申请提供的人眼透过透镜看到三维图像的过程示意图；
图4是本申请提供的获取仿真图像的过程示意图；
图5是本申请提供的步骤S105的流程图；
图6是本申请提供的插值法获取目标像素过程；
图7是本申请提供的一种全视差三维光场显示系统的参数确定装置的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了便于理解，首先对本申请中涉及的一些技术名词介绍如下：
视差图像：模拟人眼立体视觉过程，采用立体相机拍摄同一场景所获得的两幅或多幅稍有差异的图像称为视差图像。
合成图像：将视差图像的子像素按照透镜阵列的光学结构，以一定规律排列生成的图像称为合成图像。
视区：透镜阵列的折射作用使得来源于不同视差图像的光线向不同方向传播，在空间中形成的视差图像观看区域，简称视区。
视点：视差图像在空间中形成的可正确观看的位置。
光心：透镜主轴上的特殊点，凡是通过该点的光，其传播方向不变。
光学设计软件的光学仿真只能微观上仿真光线通过光学元件后的变化，模拟光路的分布，难以直观的分辨集成成像立体显示器的显示效果，想要评价特定参数下集成成像显示系统的显示质量，要在设备制造完成后用人眼观看的方式定性的评价显示图像质量的好坏，没有具体的参考标准和定量的测量。目前人眼观察的评价方法只能等参数确定的设备制造完成后才能进行评价，这样带来了容错率低，试错成本高等问题。而且在集成成像显示系统光学参数的优化方面，由于设备参数是固定的，无法根据需求进行实时优化，很难达到理想的效果。
有鉴于此，本申请实施例提供一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法、装置、设备及存储介质，下面结合附图进行说明。
请参考图1，其示出了本申请所提供的一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法的流程图，如图1所示，所述方法可以包括以下步骤：
S101、接收用于仿真设计的显示系统参数；
本申请的全视差三维光场显示系统包括二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏，二维显示屏可以为二维平面显示器，例如液晶显示器，用于显示由视差图像合成的合成图像。
二维显示屏的光线经过透镜阵列折射后汇聚在全息功能屏上，观看者通过全息功能屏观看立体图像，整个立体图像是由透镜阵列中每个透镜下覆盖的子图像单元映射拼接而成。
图2所示为人眼向二维显示屏反向追踪示意图。如图2所示，理想情况下反向追踪人眼接收的光线，通过透镜单元回追到二维显示屏上是一片区域，二维显示屏的框内是透镜单元覆盖区域的所有像素。根据三角形相似原理，观看距离确定，人眼通过任意透镜单元在全息功能屏上看到子图像单元的像素个数(回追区域包含的像素个数)也随之确定。
上述显示系统参数可以包括显示系统各种参数中的任意一项或几项。例如，在显示系统中其它参数确定的情况下，上述显示系统参数可以为透镜阵列中透镜单元的尺寸和排布方式，这样可以确定透镜阵列中透镜单元的尺寸和排布方式对系统显示质量的影响。
S102、根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；
本申请中预先设置有二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型，可以根据显示系统参数改变数学模型中的参数，从而得到需要的二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏，进而组合建立全视差三维光场的显示系统模型。上述数学模型可以采用现有技术获得，本申请在此不做赘述。
S103、确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；
为了便于后续比对，首先确定一个视差图像的拍摄位置作为目标视点，也就是观看者所在位置，视差图像的获取可以通过虚拟相机在目标视点拍摄获得。
S104、根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；
具体的，根据视差图像生成合成图像的过程采用现有技术，本申请在此不再赘述。
S105、根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；
具体的，在图2中可以看出，观看位置、透镜阵列和二维显示屏的相对位置确定，根据几何关系判断，显示屏上回追区域的位置也是确定的。某一观看位置观看时每块透镜下回追到显示屏的区域大小和位置已知，仿真图像中的像素就可以一一映射到合成图像中。
如图3所示，集成成像显示器的透镜阵列共有5个透镜单元，其中A点代表透镜光心，p代表透镜单元覆盖像素的个数，P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距。图3展示了人眼在某一位置透过透镜看到三维图像的过程，从图3中可以看出，由于采用了离轴拍摄的方法，透镜单元的光心与子图像单元的中心并不是对应的。透镜单元的间距和任意透镜单元光心的具体位置可由图中光线的相似三角形关系求得。假设图3中透镜单元的直径为8，每个透镜单元覆盖8个像素，可在空间中共形成8个视点。
任意透镜单元的光心位置确定后，根据几何关系，通过任意透镜单元回追到显示屏的区域也可以确定。
下面以过透镜单元光心的光线为参考光线对仿真图像进行说明。
图4是获取仿真图像的过程示意图，是以一维情况为例的推导原理图。如图4所示，其中上方小三角形的底边CD为透过第(m,n)个透镜在二维显示屏上看到的子图像单元，C′D′为全息功能屏所在的平面，A为透镜光心，g为透镜阵列与二维显示屏间距，L1为透镜阵列与全息功能屏的间距，L2为全息功能屏与目标视点的距离。线段c′d′为人眼透过一个透镜单元在全息功能屏上看到的图像，二维显示屏上线段cd为此c′d′图像反向映射在二维显示屏上得到的子图像单元部分像素，虚线OA为人眼与透镜单元光心的连线，虚线OA与全息功能屏和二维显示屏的交点可以看作两个区域的几何中心。以二维显示屏的左边缘和上边缘为基准，已知目标视点的位置和透镜光心的位置，能够获得图2中正方形回追区域中心的具体位置(x，y)：
其中，m、n分别表示透镜单元在水平方向和竖直方向的序号；M、N分别表示透镜阵列在水平方向和竖直方向的透镜总数；DL为目标视点到二维显示屏左边缘的距离；DT为目标视点到二维显示屏上边缘的距离；g为透镜单元与二维显示屏的间距；L1为透镜阵列与全息功能屏的间距；L2为全息功能屏与目标视点的距离；P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距；w表示二维显示屏显示区域的宽度，h表示二维显示屏显示区域的高度。
在上述反向追踪到二维显示屏上得到的正方形回追区域边长l，也就是透过透镜单元可以看到的像素数为：
进一步的，可以根据回追区域中心的具体位置(x，y)和回追区域边长l，推算出整个回追区域覆盖二维显示屏上哪些像素。
因此，如图5所示，上述步骤S105可以实现为：
S201、针对所述透镜阵列中的单个透镜单元，根据第一关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的中心位置(x，y)；
S202、根据第二关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的边长l；
S203、按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域；
S204、将所有透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域填充到仿真图像中，以生成所述目标视点的仿真图像。
所述第一关系式为：
其中，m、n分别表示透镜单元在水平方向和竖直方向的序号；M、N分别表示透镜阵列在水平方向和竖直方向的透镜总数；DL为目标视点到二维显示屏左边缘的距离；DT为目标视点到二维显示屏上边缘的距离；g为透镜单元与二维显示屏的间距；L1为透镜阵列与全息功能屏的间距；L2为全息功能屏与目标视点的距离；P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距；w表示二维显示屏显示区域的宽度，h表示二维显示屏显示区域的高度。
所述第二关系式为：
已知在目标视点通过不同的透镜单元应取的像素位置，就可以将合成图像中对应的像素一一填充到仿真图像中。
在实际应用中，回追区域中心位置的坐标和单个透镜下覆盖像素数目可能为小数，为了使仿真图像更精确，可以采用插值放大目标像素块的计算方式，减少取填像素过程中的误差。
因此，步骤S203可以包括：将所述透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域插值处理，以将非整数个像素长度插值为整数个；提取完映射的像素区域后，再将所述像素区域插值缩小为原分辨率。
如图6所示，点B为某个透镜单元回追区域像素的中心位置，透镜回追区域边长像素数为4.8个，回追区域的最左边坐标为1.1，最右边坐标为5.9。这种情况下如果对像素坐标向下或向上取整将会增大误差，因此本申请将取到的像素区域插值处理，将非整数个像素长度插值为整数个，比如将4.8个像素插值为40个像素，这时取到的像素区域分辨率会增加，但是取到区域的位置会更准确，插值的过程在此不再赘述。取完映射的像素区域后，再将该区域像素插值缩小为原分辨率，最后将每个透镜单元下取到的单元像素区域组合为仿真图像。
S106、计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；
具体的，可以基于结构相似性算法(SSIM，Structural similarity index)计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度，相似度越高说明水平视差三维光场显示系统的显示质量越高，例如相似度大于0.9，则认为显示质量良好。
由于显示系统的每个视点对应的最大相似度可能不同，因此在实际应用中，也可以根据不同视点对应的相似度确定显示系统的最佳视角。
S107、根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。
本申请中，预设了目标视点对应的显示质量分值与视差图像和仿真图像的相似度的对应关系，例如相似度在0.8和0.9之间，显示质量分值为80分，相似度在大于0.9，显示质量分值为90分。
本申请中，当得到显示系统参数对应的显示质量小于90分时，则认为系统显示质量不高，调整显示系统参数后继续计算调整后的显示质量分值，直至质量分值为90分停止，最终确定出全视差三维光场显示系统的参数。
对全视差三维光场显示系统进行仿真，是通过计算机模拟出观看者在某一观看位置看到的三维场景视差图，将仿真图像与用虚拟相机在该观看位置拍摄的视差图像做相似度比较，相似度的值越高说明显示质量越高，显示系统参数设计的越科学。
相较于现有技术，通过本申请可以实时准确地获得显示系统参数对应的全视差三维光场显示系统的显示质量分值，可以帮助分析全视差三维光场显示系统中各参数与显示质量的关系，从而在显示系统投入生产之前优化显示系统参数，提高显示质量。
在上述的实施例中，提供了一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法，与之相对应的，本申请还提供一种全视差三维光场显示系统的参数确定装置。
如图7所示，本申请提供的一种全视差三维光场显示系统的参数确定装置10，包括：
接收模块101，用于接收用于仿真设计的显示系统参数；
模型建立模块102，用于根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；
图像仿真模块103，用于确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；
计算模块104，用于计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。
在一种可能的实现方式中，所述图像仿真模块103，具体用于：
针对所述透镜阵列中的单个透镜单元，根据第一关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的中心位置(x，y)；
根据第二关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的边长l；
按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域；
将所有透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域填充到仿真图像中，以生成所述目标视点的仿真图像。
在一种可能的实现方式中，所述第一关系式为：
其中，m、n分别表示透镜单元在水平方向和竖直方向的序号；M、N分别表示透镜阵列在水平方向和竖直方向的透镜总数；DL为目标视点到二维显示屏左边缘的距离；DT为目标视点到二维显示屏上边缘的距离；g为透镜单元与二维显示屏的间距；L1为透镜阵列与全息功能屏的间距；L2为全息功能屏与目标视点的距离；P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距；w表示二维显示屏显示区域的宽度，h表示二维显示屏显示区域的高度。
在一种可能的实现方式中，所述第二关系式为：
在一种可能的实现方式中，所述图像仿真模块103，具体用于：
将所述透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域插值处理，以将非整数个像素长度插值为整数个；
提取完映射的像素区域后，再将所述像素区域插值缩小为原分辨率。
在一种可能的实现方式中，所述计算模块104，具体用于：
基于结构相似性算法SSIM计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度。
本申请实施例提供的全视差三维光场显示系统的参数确定装置，与本申请前述实施例提供的全视差三维光场显示系统的参数确定方法出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的全视差三维光场显示系统的参数确定方法对应的电子设备，该电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现上述全视差三维光场显示系统的参数确定方法。所述电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的全视差三维光场显示系统的参数确定方法对应的计算机可读存储介质，例如光盘、U盘等，其上存储有计算机程序(即程序产品)，所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的全视差三维光场显示系统的参数确定方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种全视差三维光场显示系统的参数确定方法，其特征在于，包括：
接收用于仿真设计的显示系统参数；
根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；
确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；
根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；
根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；
计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；
根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。
2.根据权利要求1所述的全视差三维光场显示系统的参数确定方法，其特征在于，所述根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，包括：
针对所述透镜阵列中的单个透镜单元，根据第一关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的中心位置(x，y)；
根据第二关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的边长l；
按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域；
将所有透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域填充到仿真图像中，以生成所述目标视点的仿真图像。
3.根据权利要求2所述的全视差三维光场显示系统的参数确定方法，其特征在于，所述第一关系式为：
其中，m、n分别表示透镜单元在水平方向和竖直方向的序号；M、N分别表示透镜阵列在水平方向和竖直方向的透镜总数；DL为目标视点到二维显示屏左边缘的距离；DT为目标视点到二维显示屏上边缘的距离；g为透镜单元与二维显示屏的间距；L1为透镜阵列与全息功能屏的间距；L2为全息功能屏与目标视点的距离；P表示透镜阵列中相邻透镜单元的间距；w表示二维显示屏显示区域的宽度，h表示二维显示屏显示区域的高度。
4.根据权利要求3所述的全视差三维光场显示系统的参数确定方法，其特征在于，所述第二关系式为：
5.根据权利要求2所述的全视差三维光场显示系统的参数确定方法，其特征在于，所述按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域，包括：
将所述透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域插值处理，以将非整数个像素长度插值为整数个；
提取完映射的像素区域后，再将所述像素区域插值缩小为原分辨率。
6.根据权利要求1所述的全视差三维光场显示系统的参数确定方法，其特征在于，所述计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度，包括：
基于结构相似性算法SSIM计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度。
7.一种全视差三维光场显示系统的参数确定装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收用于仿真设计的显示系统参数；
模型建立模块，用于根据所述显示系统参数将二维显示屏、透镜阵列和全息功能屏的数学模型组合建立全视差三维光场的显示系统模型；
图像仿真模块，用于确定所述显示系统模型的目标视点，并获取在所述目标视点拍摄的视差图像；根据所述视差图像生成在所述二维显示屏上显示的合成图像；根据所述合成图像生成所述目标视点的仿真图像，所述仿真图像是将在所述目标视点接收的光线通过所述透镜阵列回追到所述二维显示屏获得的；
计算模块，用于计算所述视差图像和所述仿真图像的相似度；根据所述相似度得到所述显示系统参数对应的显示质量分值。
8.根据权利要求7所述的全视差三维光场显示系统的参数确定装置，其特征在于，所述图像仿真模块，具体用于：
针对所述透镜阵列中的单个透镜单元，根据第一关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的中心位置(x，y)；
根据第二关系式确定所述透镜单元在所述合成图像上映射像素区域的边长l；
按照所述中心位置和所述边长，在所述合成图像上提取所述透镜单元映射的像素区域；
将所有透镜单元在所述合成图像上映射的像素区域填充到仿真图像中，以生成所述目标视点的仿真图像。
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116663429A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-29 | 深圳臻像科技有限公司 | 一种面向光场显示器的参数联合调优方法 |
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| CN106154566A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-11-23 | 北京邮电大学 | 一种三维光场显示系统及显示参数确定方法 |
| CN113763301A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 北京邮电大学 | 一种减小错切概率的三维图像合成方法和装置 |
-
2022
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| 彭祎帆: ""拼接视场光场三维显示机理及技术研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）-信息科技辑》 * |
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| CN116663429A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-29 | 深圳臻像科技有限公司 | 一种面向光场显示器的参数联合调优方法 |
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