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。

    在進行立體拍攝顯示技術(shù)研究時我們發(fā)現(xiàn)，由于人眼的視覺生理機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深度感，影響立體顯示效果。同時在一些對深度信息要求比較嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域，例如遙感遙測、機器人視覺、手術(shù)導(dǎo)航和立體觀測等，其要求立體影像與真實場景盡可能一致，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)計方法可以獲得正面小視場觀看時一定深度范圍內(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重要環(huán)節(jié)不完善，就是它的圖像源都是采用計算機技術(shù)加工的圖像，無法解決真實性和實時性的問題，無法完成實拍實顯，而且圖像動畫開發(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，并對圖像進行實時編碼處理，配合現(xiàn)有的自由立體顯示器還原真實的立體場景。

    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，臨場感強，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)志著立體電影時代的開始。但在實際應(yīng)用中，大屏幕立體顯示系統(tǒng)也暴露出一些問題，例如長時間觀看3D電影會導(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,畫面缺乏真實深度感等問題。

    北京理工大學(xué)課題組自2009年起開始進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、投影機安裝、刷新率)和立體顯示機理與人眼視覺生理不同而引起的畸變。前者可通過大量實驗研究按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)安裝調(diào)試進行要求來解決；后者則可以進行理論研究，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行當(dāng)中，同時我們還在進行與人眼主觀觀看效果一致的立體顯示系統(tǒng)畸變檢測方法研究，研究完成后可對3D節(jié)目制作(實拍或者電腦制作)進行指導(dǎo)，對立體顯示系統(tǒng)和觀看場所的設(shè)計進行檢測評價。

    著眼真三維觸摸技術(shù)

    除進行視差型立體顯示技術(shù)、裸眼立體顯示技術(shù)的研究之外，2007年，課題組研制成功了擁有完全獨立知識產(chǎn)權(quán)的基于多投影機的全彩色真三維顯示系統(tǒng)�；�于該系統(tǒng)，課題組申請了發(fā)明專利———“基于多投影機旋轉(zhuǎn)屏的體三維顯示系統(tǒng)”，并于2009年獲得廣東省產(chǎn)學(xué)研重大項目支持。目前我們正在進行第二代樣機的研制，力求進一步增大顯示空間。

    為使用戶可以零距離接觸真三維立體影像，并與真三維顯示系統(tǒng)進行交互，2008年，課題組開始真三維顯示可觸摸技術(shù)的研究，申請發(fā)明專利——— “基于多投影機旋轉(zhuǎn)屏三維影像可觸摸的真三維顯示方法”。系統(tǒng)將光學(xué)懸浮成像技術(shù)、人機交互技術(shù)和真三維顯示技術(shù)三者結(jié)合，使用戶可通過不同的手部位置和姿態(tài)對真三維圖像進行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等實時操作，實現(xiàn)虛擬裝配、虛擬三維雕塑、虛擬立體繪畫等功能。同時，用戶也可通過手指或三維鼠標(biāo)進行三維體元的選控，實現(xiàn)圖像上部分內(nèi)容的標(biāo)示可用手指點擊等功能，使系統(tǒng)在實時性、魯棒性以及用戶使用舒適度方面具有較高的水平。

    我們下一步的工作重點包括：

    第一，為提高頭盔顯示器的舒適程度，采用新型光學(xué)元件，改進頭盔光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，進一步減小系統(tǒng)的體積質(zhì)量，進而減輕整體系統(tǒng)的質(zhì)量。

    第二，為滿足寬視場高分辨率的要求，開展新型結(jié)構(gòu)的探索，研究新的設(shè)計方法，實現(xiàn)具有高度浸沒感的3D頭盔顯示技術(shù)。

    第三，建立立體顯示舒適度評價標(biāo)準(zhǔn)和客觀檢測方法，進一步擴大基于多投影機的真三維顯示系統(tǒng)顯示空間，提高圖像亮度，并實現(xiàn)在醫(yī)療和游戲娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用。

    第四，開展無掃描運動機構(gòu)、無噪聲、無振動、可靠性高、成本相對較低、無需佩戴任何輔助設(shè)備也無需頭部跟蹤、可360度周視觀看、可實現(xiàn)水平視差和垂直視差的3D顯示系統(tǒng)的研究。