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【摘要】：裸眼3D技术是在平板显示基础上发展而来的新型光电显示技术，在小尺寸屏上具有更多的优势。研究便携式设备的裸眼3D系统及功能具有重要的实用价值和经济意义，不仅为便携式产品带来新的商机，而且为裸眼3D技术的产业化奠定基础。如今主流的3D立体显示技术，仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都大打折扣。于是，3D立体显示能够持续发展的动力，就落到了裸眼3D显示技术这一前沿科技上。
【关键词】：嵌入式技术;裸眼3D技术;直接成像技术
当前已经产品化的3D液晶电视多用辅助式3D技术，需佩戴相应的眼镜才能观看到立体视觉效果，但是佩戴辅助设备给观看者带来不便。裸眼3D技术是能够展示三维景物、空间实况的新型光电显示技术，让观看者达到身临其境、沉浸现实的视觉效果，是显示技术领域的重要发展方向。裸眼式3D技术不需借助辅助设备即可裸眼观看到双眼视图，获得立体视觉效果，与辅助式立体显示技术相比具有方便、健康、灵活等多种优势，成为立体显示技术重点发展方向。裸眼3D技术的发展，给电子产品带来巨大的商机，具有广阔的发展前景和经济价值。因此，作者对裸眼式3D技术及嵌入式3D设备的设计进行了深入研究。
一、裸眼式3D技术研究现状
裸眼式3D技术大多处于研发阶段，它的研发分两个方向，一是硬件设备的研发，二为显示内容的处理研发。第二种已经开始小范围的商业运用。大众消费者接触的不多。从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式（Barrier）、柱状透镜（Lenticular Lens）技术、指向光（DirectionalBacklight）以及直接成像四种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。当然，最近国内又出现一种更简单的裸眼3D成像技术，这一技术是直接运用在特定的所要需要表现3D效果的东西上，比如广告行业的平面海报上面，电子商务的产品展示。例如最近上映的美国队长3、魔兽世界等电影。
指向光源（Directional Backlight）3D技术投入较大精力的主要是3M公司，指向光源（Directional Backlight）3D技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序（sequential）方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。前不久，3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜，该产品的面试实现了无需佩戴 3D 眼镜，就可以在手机，游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像，极大地增强了基于移动设备的交流和互动。
二、嵌入式3D设备的硬件组成及3D播放算法研究
裸眼3D技术在便携式设备中具有重要的实用价值和经济意义。便捷式裸眼3D影音设备作为功能完善的应用系统，应用在小尺寸的3D屏颜值、硬件电路系统、支持3D播放的应用软件等等。
在便携式设备工作中嵌入式裸眼3D影音设备系统组成结构研究，以嵌入式处理器S3C6140，控芯片，扩展存储器、3D传感器、触摸式裸眼3D屏、GSM＼GPS＼WIFI等功能模块，组成性能较为完善的便携式影音系统。通过研究S3C6140的性能、接口及其扩展功能，研究了重要外围模块的信号接口及电气特性，在此基础上初步完成系统的规划和设计工作。
如图中的这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼;同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。缺陷：由于背光遭到视差障壁的阻挡，所以亮度也会随之降低，要看到高亮度的画面比较困难。除此之外，分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比降低，导致清晰度的降低。
裸眼3D技术的实现需要柱状透镜技术，也被称为双凸透镜或微柱透镜。它相比视差障壁技术最大的优点是其亮度不会受到影响。它的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地迭加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。
嵌入式3D设备的设计需要直接成像技术，直接成像技术是指把指定的图像、图形通过加工处理通过数字媒体叫它自己动起来，从而给人一种3D效果，可使所要传达的事物更加贴近生活，表现的更加真实。这一技术主要运用于现在互联网推广方面，也就是广告方面。典型的有在近年来网络上出现的英雄联盟的三幅裸眼3D海报以及徐克导演的3D团队在打造的名为“步步追魂”的电影海报，这也是这一技术首次在国内运用在商业方面的非常好的实例，有助于我国裸眼3D技术的大的提升与进步。这一技术可依附在普通的电脑、数字广告机、LED显示屏等数字化设备上进行展示传播。优点：有效提升电子商务现有的产品推广表现形式，更能表现产品的真实性。
除此以外，在嵌入式操作系统与硬件匹配的定制方法的研究上，主要是把Android操作系统以其强大的功能、丰富的API接口函数和稳定性等优点，成为嵌入式设备的主要操作系统之一。嵌入式硬件系统需与操作系统配合使用，才能对系统进行有效的管理和控制。
那么，如何研制3D图像浏览及播放软件呢？应用双视图立体图像的同步缩放算法和插值算法，使之满足不同尺寸规格裸眼3D屏的显示要求，使左右眼3D图像进行中缺重组。为了保证像素位置的准确性，我们采用先线性硕放的办法把每隔师徒缩放到液晶屏分辨率大小，再使用列差值算法来完成左右视图的像素写入，使图像满足裸眼3D的光学要求。经过多次优化，程序能够在多种分辨率的液晶显示屏上运行，满足左右视图像素位置的要求。
本文在裸眼3D技术研究基础上，重点研究嵌入式裸眼3D影音设备的实现方法、系统结构、软件技术。探索在便携影音设备实现裸眼3D技术的途径和方法，使便捷式影音播放设备在嵌入式技术支持下达到裸眼3D图像显示功能，希望能够为裸眼3D技术的产业化奠定基础。
参考文献：
[1]戚翔宇.3D传感器图像采集及融合显示技术研究[J].南昌大学学报（工科版），2016（01）.
[2]蔡履中，刘华光.光学三维显示技术[J].现代显示，1996（1）：39-54.
[3]B Chaib-draa，F Dignum.（2002） Trends in AgentCommunication Language.Computational Intelligence 18 （2），89-101 doi：10.1111/1467-8640.00184.
[4]张晓媛.裸眼立体显示技术的研究[D].天津理工大学，2007.
学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）
【关键词】：嵌入式技术;裸眼3D技术;直接成像技术
当前已经产品化的3D液晶电视多用辅助式3D技术，需佩戴相应的眼镜才能观看到立体视觉效果，但是佩戴辅助设备给观看者带来不便。裸眼3D技术是能够展示三维景物、空间实况的新型光电显示技术，让观看者达到身临其境、沉浸现实的视觉效果，是显示技术领域的重要发展方向。裸眼式3D技术不需借助辅助设备即可裸眼观看到双眼视图，获得立体视觉效果，与辅助式立体显示技术相比具有方便、健康、灵活等多种优势，成为立体显示技术重点发展方向。裸眼3D技术的发展，给电子产品带来巨大的商机，具有广阔的发展前景和经济价值。因此，作者对裸眼式3D技术及嵌入式3D设备的设计进行了深入研究。
一、裸眼式3D技术研究现状
裸眼式3D技术大多处于研发阶段，它的研发分两个方向，一是硬件设备的研发，二为显示内容的处理研发。第二种已经开始小范围的商业运用。大众消费者接触的不多。从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式（Barrier）、柱状透镜（Lenticular Lens）技术、指向光（DirectionalBacklight）以及直接成像四种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。当然，最近国内又出现一种更简单的裸眼3D成像技术，这一技术是直接运用在特定的所要需要表现3D效果的东西上，比如广告行业的平面海报上面，电子商务的产品展示。例如最近上映的美国队长3、魔兽世界等电影。
指向光源（Directional Backlight）3D技术投入较大精力的主要是3M公司，指向光源（Directional Backlight）3D技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序（sequential）方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。前不久，3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜，该产品的面试实现了无需佩戴 3D 眼镜，就可以在手机，游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像，极大地增强了基于移动设备的交流和互动。
二、嵌入式3D设备的硬件组成及3D播放算法研究
裸眼3D技术在便携式设备中具有重要的实用价值和经济意义。便捷式裸眼3D影音设备作为功能完善的应用系统，应用在小尺寸的3D屏颜值、硬件电路系统、支持3D播放的应用软件等等。
在便携式设备工作中嵌入式裸眼3D影音设备系统组成结构研究，以嵌入式处理器S3C6140，控芯片，扩展存储器、3D传感器、触摸式裸眼3D屏、GSM＼GPS＼WIFI等功能模块，组成性能较为完善的便携式影音系统。通过研究S3C6140的性能、接口及其扩展功能，研究了重要外围模块的信号接口及电气特性，在此基础上初步完成系统的规划和设计工作。
如图中的这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼;同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。缺陷：由于背光遭到视差障壁的阻挡，所以亮度也会随之降低，要看到高亮度的画面比较困难。除此之外，分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比降低，导致清晰度的降低。
裸眼3D技术的实现需要柱状透镜技术，也被称为双凸透镜或微柱透镜。它相比视差障壁技术最大的优点是其亮度不会受到影响。它的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地迭加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。
嵌入式3D设备的设计需要直接成像技术，直接成像技术是指把指定的图像、图形通过加工处理通过数字媒体叫它自己动起来，从而给人一种3D效果，可使所要传达的事物更加贴近生活，表现的更加真实。这一技术主要运用于现在互联网推广方面，也就是广告方面。典型的有在近年来网络上出现的英雄联盟的三幅裸眼3D海报以及徐克导演的3D团队在打造的名为“步步追魂”的电影海报，这也是这一技术首次在国内运用在商业方面的非常好的实例，有助于我国裸眼3D技术的大的提升与进步。这一技术可依附在普通的电脑、数字广告机、LED显示屏等数字化设备上进行展示传播。优点：有效提升电子商务现有的产品推广表现形式，更能表现产品的真实性。
除此以外，在嵌入式操作系统与硬件匹配的定制方法的研究上，主要是把Android操作系统以其强大的功能、丰富的API接口函数和稳定性等优点，成为嵌入式设备的主要操作系统之一。嵌入式硬件系统需与操作系统配合使用，才能对系统进行有效的管理和控制。
那么，如何研制3D图像浏览及播放软件呢？应用双视图立体图像的同步缩放算法和插值算法，使之满足不同尺寸规格裸眼3D屏的显示要求，使左右眼3D图像进行中缺重组。为了保证像素位置的准确性，我们采用先线性硕放的办法把每隔师徒缩放到液晶屏分辨率大小，再使用列差值算法来完成左右视图的像素写入，使图像满足裸眼3D的光学要求。经过多次优化，程序能够在多种分辨率的液晶显示屏上运行，满足左右视图像素位置的要求。
本文在裸眼3D技术研究基础上，重点研究嵌入式裸眼3D影音设备的实现方法、系统结构、软件技术。探索在便携影音设备实现裸眼3D技术的途径和方法，使便捷式影音播放设备在嵌入式技术支持下达到裸眼3D图像显示功能，希望能够为裸眼3D技术的产业化奠定基础。
参考文献：
[1]戚翔宇.3D传感器图像采集及融合显示技术研究[J].南昌大学学报（工科版），2016（01）.
[2]蔡履中，刘华光.光学三维显示技术[J].现代显示，1996（1）：39-54.
[3]B Chaib-draa，F Dignum.（2002） Trends in AgentCommunication Language.Computational Intelligence 18 （2），89-101 doi：10.1111/1467-8640.00184.
[4]张晓媛.裸眼立体显示技术的研究[D].天津理工大学，2007.
学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）