裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統技術方案

本實用新型專利技術公開一種裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統和方法，該包括：由仿生參數調制的探測模塊、光學系統計算機數據處理模塊、控制模塊；所述方法包括如下步驟：仿生采樣：對3D顯示設備輸出的圖像利用仿生探測器采樣；對采集到的圖像進行處理，計算光學傳遞函數數值及調制傳遞函數曲線，包括圖象源特征點被三維空間縱深距離調制后的計算；通過MTF曲線變化趨勢獲取3D顯示技術的三維空間還原程度、圖像質量客觀測試結果，評價裸眼3D技術的空間圖像特性。本實施例的有益效果是，由于采用了仿生法并且采用了光學傳遞函數數值及調制傳遞函數曲線，這樣只采用一個裸眼3D顯示測試方案即可較全面、綜合的分析多種裸眼3D顯示技術的效果，方法合理。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本實施例屬于裸眼3D顯示測試
，涉及裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統。
技術介紹
裸眼3D技術，泛指一切人類自身不用借助其他器械就可以讓人產生立體視覺的技術，其原理主要是利用特定顯示技術如視差壁障、多層顯示等，喚起人體生理機理或心理立體感暗示，產生立體視覺。裸眼3D顯示不需要配戴助視眼鏡就可以得到立體場景顯示的3D效果，其方便簡捷的特性在軍事模擬、視景仿真、石油地質、建筑設計、醫學生物、游戲娛樂等領域獲得廣泛的應用。高質量的裸眼3D顯示技木，因具有廣泛的潛在市場，有望成為目前大量平面顯示技術的取代者，是國內外大量科研機構、公司的研究熱點。目前，多種裸眼3D顯示技術其成像效果參差不齊，國內外關于裸眼3D顯示測試的技術及標準尚不成熟。現階段的裸眼3D顯示的測試主要方法可分為主觀評價和客觀評價。主觀評價是由一定數量的受眾進行主觀判斷。這種心理實驗不可避免地受到測試人的本身視覺、心理因素和圖像質量的影響，存在過于“主觀”的無法克服的缺點。客觀評價一般采用基于攝像設備的亮度分布分析，其方法類似于對普通2D顯示的測量，其結果對是否具有較好的3D顯示效果，是否真實的還原了 3D場景欠缺說服力，且其對不同的裸眼3D顯示實現技術需要對測試方法做出很大調整。由于實現裸眼3D的技術多種多祥，如視差壁障技術、柱狀透鏡技術、多層投影技術等。現有的客觀評價法，其評價方法并不客觀、全面，且遺漏了除亮度以外的光學信息。同時，現有的測評方法也并未考慮人的生理特征，僅機械的采用各類普通光電探測器檢測圖像，其評價結果與人的真實觀測感受有一定的差距。因此，顯而易見，在廣泛的潛在市場需求下，ー種更合適的裸眼3D顯示的測試方法，具有廣闊的應用前景。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種更適合的裸眼3D顯示的測試裝置。為此，本技術的裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統包括:由仿生參數調制的探測模塊；用于仿生人的三維視覺產生過程，通過調整人體視覺系統模型的結構和參數，模擬人的觀察視野，聚焦距離，瞳孔大小等視覺系統結構及參數；其中仿生參數是指雙目瞳距、聚焦距離、光譜響應范圍及權重中之一或全部；光學系統計算機數據處理模塊，用于接收探測模塊的數據，計算光學傳遞函數數值及調制傳遞函數曲線，包括圖象源特征點被三維空間縱深距離調制后的計算；控制模塊，用于控制探測模塊做平移、旋轉、俯仰動作，以調節被測特征點與測試系統在水平空間的相對位置、縱深空間的相對位置、雙目水平及俯仰視角、雙目視線夾角中之一或全部；以及用于仿生參數的調節。本技術的有益效果是，由于采用了仿生法并且采用了光學傳遞函數MTF，這樣只采用ー個裸眼3D顯示測試方案即可較全面、綜合的分析多種裸眼3D顯示技術的效果，方法合理。附圖說明圖1是本技術實施例的裸眼3D顯示的檢測方法原理流程圖。圖2是本技術實施例結合雙目視差型裸眼3D技術設備的混合視域測試法示意圖。圖3是本技術實施例結合雙目視差型裸眼3D技術設備測試系統示意圖。圖4是本技術實施例計算機3D顯不評價流程圖。具體實施方式本技術下述實施例提供了裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統，本測試系統是仿生人體視覺系統的測試系統，可以模擬人眼觀測過程，對圖象源固定位置特征點進行測量，測試系統的聚焦距離、光譜響應、雙目瞳距等各項參數之一或全部可調，被測特征點與測試系統在水平空間的相對位置、縱深空間的相對位置、雙目水平及俯仰視角、雙目視線夾角等參數中全部或部分參數可調。針對基于不同產生原理的裸眼3D顯示系統采用與其立體視覺產生原理符合的測試方法:對于雙目視差型裸眼3D技術，測試時以顯示器為中心，做等距離扇形測試，并改變固定點的水平視角、俯仰視角以及旋傳視角的分區域測試；對于多層顯示裸眼3D技術，則采取固定對焦位置等距離扇形測試和不同聚焦位置分層次測試的方法；本方法和系統可對多種基于不同原理的裸眼3D顯示技術進行測試，給出具有針對性的測試結果。本實施例如圖1-4所示。圖3中，I為3D圖像源，2為圖象源物點，3為裸眼3D顯示屏，4為裸眼3D技術實現設備，如視差壁障、光柵、柱狀透鏡，5為圖像源同一點在不同視域范圍內在顯示屏上顯示像點，6為圖像源同一點不同角度圖像信息進入同一左/右眼仿生探測器的光路，7為仿生探測器(左眼/右眼)，8為探測模塊的參數控制模塊的光路和硬件部分，如調整濾光片、調整光學探測器光學組件焦距等，9為探測模塊的參數控制模塊的軟件及計算機部分，通過計算機軟件控制探測器波長響應、視場、角度、入瞳、視覺響應度、設置對應參數等(對應混合視域測試雙目視角、俯仰水平視角、對焦遠近變量)，10為計算機數據處理模塊，如光學傳遞函數計算(流程參見圖4)，11為水平角度位移導軌(對應混合視域測試空間位置X，y,及視角變量)，12為前后縱深位移導軌(對應混合視域測試空間位置z變量)，13為測試用空間頻率柵格(對應混合視域測試的特殊測試器件)。其中，X，y，z表示三維坐標變量。根據功能，本實施例涉及到的各個部分可劃分成如下幾大模塊:A、3D顯示圖像源和顯示設備(又分為3D顯示圖像源模塊和3D顯示設備，3D顯示圖像源和顯示設備分測試用和被測試用兩種，被探測模塊包括圖3中的3D圖像源1、圖象源物點2、裸眼3D顯示屏3、裸眼3D技術實現設備4、圖像源同一點在不同視域范圍內在顯示屏上顯示像點5，它本身不屬于本測試系統中的一部分；測試用3D顯示圖像源包括圖3中的測試用空間頻率柵格13，是用于測試前的定標)；B、由仿生參數調制的探測模塊(包括圖3中的仿生探測器7);其中仿生參數是指雙目瞳距、聚焦距離、光譜響應范圍及權重等可調參數，它是由下述控制模塊來調節的；C、光學系統計算機數據處理模塊(包括圖3中的計算機數據處理模塊10，用于計算光學傳遞函數數值);D、控制模塊(包括圖3中的探測模塊的參數控制模塊的光路和硬件部分8、探測模塊的參數控制模塊的軟件及計算機部分9、水平角度位移導軌11、前后縱深位移導軌12，用于控制探測模塊做平移、旋轉、俯仰動作，以調節被測特征點與測試系統在水平空間的相對位置、縱深空間的相對位置、雙目水平及俯仰視角、雙目視線夾角等參數；另外，控制模塊還用于仿生參數的調節)。本技術以上4個部分協同工作，為方便理論分析，將ー些關聯緊密的工作部分在下文說明中合并為某些統ー過程。方便理論分析，下面描述中把圖3中參與光學處理的部分統稱為光學處理過程，光學處理過程在測試過程中科調整光譜范圍、光譜響應范圍及其權重等可調參數。權重指在測試中，所測得的參數對最終結果的貢獻。因為在不同的3D技術設備中，MTF受到前述雙目瞳距、聚焦距離等多個變量的共同影響，并且對某些變量更為敏感，此時對各個變量乘以權重因子進行調試，有可能獲得更有效的測試結果，可用公式表達為:F^1も周厶朋V1, V2,嗎是多變量し，し…影響下最后的測試結果，如視網膜處MTF，Vl，V2…是權重因子，用于調制各個變量不同的貢獻度，g、f、w，分別是各個參數的作用過程函數。也可以不設權重因子，或者各變量的權重因子均取I，表示各變量貢獻度相同。3D顯示圖像源模塊(此處的3D顯示圖像源模塊是被測試物的一部分)提供利用不同裸眼3D顯示技術處理過的圖像，進行空間分離，此本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統，其特征在于包括：由仿生參數調制的探測模塊；用于仿生人的三維視覺產生過程，通過調整人體視覺系統模型的結構和參數，模擬人的觀察視野，聚焦距離，瞳孔大小等視覺系統結構及參數；其中仿生參數是指雙目瞳距、聚焦距離、光譜響應范圍及權重中之一或全部；光學系統計算機數據處理模塊，與探測模塊的輸出端相連，用于接收探測模塊的數據，計算光學傳遞函數數值及調制傳遞函數曲線，包括圖象源特征點被三維空間縱深距離調制后的計算；控制模塊，與探測模塊的控制端相連，用于控制探測模塊做平移、旋轉、俯仰動作，以調節被測特征點與測試系統在水平空間的相對位置、縱深空間的相對位置、雙目水平及俯仰視角、雙目視線夾角中之一或全部；以及用于仿生參數的調節。

【技術特征摘要】
1.種裸眼3D顯示圖像源和顯示設備綜合測試系統，其特征在于包括: 由仿生參數調制的探測模塊；用于仿生人的三維視覺產生過程，通過調整人體視覺系統模型的結構和參數，模擬人的觀察視野，聚焦距離，瞳孔大小等視覺系統結構及參數；其中仿生參數是指雙目瞳距、聚焦距離、光譜響應范圍及權重中之一或全部； 光學系統計算機數據處理模塊，與探測模塊的輸出端相連，用于接收探測模塊的數據，計算光學傳遞函數數值及調制傳遞函數曲線，包括圖象源特征點被三維空間縱深距離調制后的計算； 控制模塊，與探測模塊的控制端相連，用于控制探測模塊做平移、旋轉、俯仰動作，以調節被測特征點與測試系統在水平空間的相對位置、縱深空間的相對位置、雙目水平及俯仰視角、雙目視線夾角中之一或全部；以及用于仿生參數的調節。2.權利要求1所述的裸眼3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程雪岷，談夢澤，馬建設，康吉強，張波常，吳宗昊，
申請(專利權)人：清華大學深圳研究生院，
類型：實用新型
國別省市：