基于偏振滤光器的三维显示系统设计与实现

• 作 者: 魏松林
• 机 构: 厦门大学
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 三维显示 偏振滤光器 非线性校正 层次化设计 硬件校正

三维显示技术呈现的图像以其层次感强、接近真实世界等优点，已被广泛应用于生物医疗、国防安全、工业控制、海底勘探和影视娱乐等领域。特别地，近年来3D（3Dimensional，三维）电影越来越受到人们的关注。全球电影票房历史总排行榜[1]近3年上映的电影中，3D电影“阿凡达(2009)”票房为27.815亿美元，票房最高的2D电影“黑暗骑士(2008)”为10.019亿美元，差距可谓明显。对于个人用户而言，享受三维电影或者游戏，还存在着设备造价昂贵、调试复杂或者显示效果不佳等问题，因此，开发出一款可以填补这片市场空白的三维显示系统显得时间紧迫且意义重大。　　
本文首先分析了现有的主流三维显示技术，并针对待开辟的家用PC市场，引入了一项基于偏振滤光器的新型三维显示系统的专利。这项专利所描述的三维显示系统涵盖了图像的处理方法和显示器的制造工艺。　　
其次，在此专利的基础上，从硬件角度，设计并实现了该三维显示系统。由于系统面向实时视频，面临着高速率数据传输、存储和处理等压力，因此，为了合理控制各个模块的时间延迟，系统设计采用层次化设计，并运用流水、并行等技术以缩短关键路径、提高吞吐率。　　
此外，由于液晶显示器的非线性以及图像转换过程中存在的非线性，需要进行非线性校正。本文分别从液晶显示和图像转换过程角度，分析了非线性产生的原因，表明了进行非线性校正的意义，为此，在充分考虑本系统的特殊性后，提出了一种硬件校正方案，并使用MATLAB实现了校正参数的测试。　　
将编译后的程序下载到FPGA中，并将该FPGA系统板接在PC与特制的液晶显示器间，戴上普通的垂直极化的偏振眼镜即可观看三维视频。测试结果表明本系统能长时间稳定工作，显示效果良好。