裸眼3D手機(jī)影像處理技術(shù)研究

【摘要】裸眼3D技術(shù)和智能手機(jī)的結(jié)合給手機(jī)使用者帶來(lái)了更加豐富的體驗(yàn)。本文簡(jiǎn)單介紹了裸眼3D手機(jī)的現(xiàn)狀，再重點(diǎn)分析了裸眼3D手機(jī)中的裸眼3D技術(shù)和3D攝像技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】裸眼3D技術(shù)；3D攝像技術(shù)

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，裸眼3D技術(shù)也得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。裸眼3D技術(shù)，是一種不需要借助3D眼鏡就可以直接對(duì)圖片和視頻獲得3D感受的技術(shù)。將裸眼3D技術(shù)應(yīng)用在快速發(fā)展的智能手機(jī)上是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。人們不僅可以用3D智能手機(jī)進(jìn)行3D攝像，還能夠在手機(jī)屏幕上進(jìn)行3D顯示、3D游戲等。本文將先對(duì)裸眼3D手機(jī)現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，再重點(diǎn)探討裸眼3D手機(jī)影像處理技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。

1.裸眼3D手機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

2010年，夏普開(kāi)發(fā)出了具有3D功能的智能手機(jī)。該手機(jī)采用的是主動(dòng)快門(mén)式3D技術(shù)，在橫屏和豎屏的情況下都能夠生產(chǎn)3D圖像。但是單鏡頭拍攝在使用時(shí)有些麻煩。比如對(duì)某景象進(jìn)行拍攝時(shí)，需要對(duì)準(zhǔn)拍攝目標(biāo)，點(diǎn)擊屏幕上的轉(zhuǎn)化圖標(biāo)，然后按照箭頭方向移動(dòng)手機(jī)，這樣才能拍出立體圖像。2011年，LG和宏達(dá)都發(fā)布了3D智能手機(jī)。與夏普的3D智能手機(jī)相比，LG和宏達(dá)的3D智能手機(jī)具有兩個(gè)攝像頭，采用視差屏障技術(shù)來(lái)形成3D圖像。在拍攝時(shí)，兩個(gè)攝像頭會(huì)將兩個(gè)不同角度的影像進(jìn)行分割，形成等距離的垂直線(xiàn)條狀，然后將左右影像進(jìn)行交錯(cuò)融合，從而獲得3D圖像。裸眼3D智能手機(jī)的應(yīng)用比較廣泛，市場(chǎng)需求也比較大，這為3D手機(jī)的發(fā)展提供了充足的動(dòng)力。國(guó)內(nèi)的眾多高校以及企業(yè)研究單位都在裸眼3D技術(shù)等領(lǐng)域展開(kāi)了專(zhuān)項(xiàng)研究。

2.裸眼3D手機(jī)影像處理技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

在裸眼3D智能手機(jī)的影像處理中，裸眼3D技術(shù)和3D攝像技術(shù)是兩個(gè)非常重要的技術(shù)。

2.1 裸眼3D技術(shù)

人們觀看外界景物具有立體視覺(jué)，是因?yàn)橐暡钤怼Ｈ说膬芍谎劬χg有幾厘米的距離，兩只眼睛在觀看外界景物的時(shí)候會(huì)存在一定的差別，即視差。當(dāng)左右眼睛看到的圖片傳遞到視覺(jué)中樞后，視差的存在便會(huì)有一種立體感覺(jué)。

立體顯示技術(shù)根據(jù)是否佩戴3D眼鏡，可以分為佩戴式和裸眼式立體顯示技術(shù)。佩戴式立體顯示技術(shù)是需要借助眼鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)分離，從而使左右眼睛接受不同的圖像。佩戴3D眼鏡比較麻煩，而且容易使人頭暈，產(chǎn)生疲勞感覺(jué)。而裸眼式立體顯示技術(shù)不需要任何輔助設(shè)備就能獲得立體效果，這是因?yàn)檫M(jìn)入眼睛前的圖片本身就存在視差。目前裸眼立體顯示技術(shù)的原理主要有以下幾種。

第一，視差屏障式。如圖1所示，該技術(shù)是在液晶顯示屏的前面加上視差柵欄層，左眼和右眼通過(guò)視差柵欄層可以看到對(duì)應(yīng)的左視圖像和右視圖像，從而產(chǎn)生立體感。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在二維和三維中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。但是屏幕前面額外增加的一層視差柵欄層會(huì)降低屏幕的亮度和分辨率。

第二，柱狀透鏡式。如圖2所示，該技術(shù)是在液晶顯示屏的前面加上精密透鏡層，透鏡可以改變光的路線(xiàn)，從而使左右眼看到不同的圖像。該結(jié)構(gòu)可以改進(jìn)視差柵欄層中存在的亮度不足等問(wèn)題，但是它不能實(shí)現(xiàn)2D模式。

第三，多層顯示式。如圖3所示，該技術(shù)是通過(guò)雙層液晶屏幕來(lái)分別顯示前景和后景，能夠在顏色、對(duì)比度等差別上實(shí)現(xiàn)立體感。該技術(shù)不會(huì)引起頭暈等副作用，分辨率也不會(huì)下降，但是生產(chǎn)成本偏高。

第四，指向光源式。該技術(shù)是借助3D光學(xué)膜、導(dǎo)光板以及快速響應(yīng)液晶面板，使不同列像素光線(xiàn)的路徑發(fā)生轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變后的圖像使左右圖像分離開(kāi)來(lái)，然后分別進(jìn)入人的左右眼，從而獲得立體的感覺(jué)。

2.2 3D攝像技術(shù)

在3D攝像技術(shù)中，主要有3D攝像系統(tǒng)和專(zhuān)業(yè)立體軟件生成兩種方式來(lái)獲取立體圖像。在智能手機(jī)攝像技術(shù)中應(yīng)用的主要是3D攝像系統(tǒng)，按照攝像方式的不同，它可以分為三種攝像系統(tǒng)：?jiǎn)午R頭3D攝像系統(tǒng)、雙目3D攝像系統(tǒng)及多視點(diǎn)3D攝像系統(tǒng)。

如圖5所示，單鏡頭3D攝像系統(tǒng)，是借助反光鏡將圖像進(jìn)行分離，分離后的圖像會(huì)記錄在不同的圖像傳感器中。雙目3D攝像系統(tǒng)是根據(jù)人的兩只眼睛的特點(diǎn)而建立的，它采用了兩個(gè)獨(dú)立的攝像鏡頭，能夠像人的雙眼觀看景象一樣實(shí)現(xiàn)立體攝像。跟雙眼不同的是，兩個(gè)鏡頭可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而獲得更加豐富和深層次的立體景象。如圖6所示，多視點(diǎn)3D攝像系統(tǒng)是采用多個(gè)攝像機(jī)來(lái)拍攝同一個(gè)景象，這些攝像機(jī)之間存在一定的間隔。攝像機(jī)之間的位置主要可以分為會(huì)聚式、弧形式和平行式，不同的攝像位置安排會(huì)得到不同的立體效果。觀看多視點(diǎn)立體圖像時(shí)，在不同的位置進(jìn)行觀看時(shí)可以得到不同角度的圖像。這不僅增加了觀看的角度，而且還可以實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)觀看。

3.結(jié)語(yǔ)

裸眼3D技術(shù)和智能手機(jī)的結(jié)合，給手機(jī)用戶(hù)帶來(lái)了更加豐富的體驗(yàn)。國(guó)內(nèi)的眾多高校和研究機(jī)構(gòu)都對(duì)開(kāi)始對(duì)裸眼3D技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，各個(gè)手機(jī)廠(chǎng)商也在不斷的探索性能更優(yōu)的裸眼3D手機(jī)，裸眼3D手機(jī)將是一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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