（1）3D顯示技術(shù)的分類人們通過(guò)眼睛（視覺(jué)）獲取的信息量可以高達(dá)80％。因此，顯示技術(shù)在人們的生產(chǎn)和生活中占據(jù)著重要的地位。同時(shí)，越來(lái)越多的科學(xué)研究人員和企業(yè)技術(shù)人員投入到顯示技術(shù)的研究和顯示器件的研制當(dāng)中。雖然目前的2D（TwoDimensional，二維）顯示能夠給人們帶來(lái)清晰的、具有豐富色彩的2D畫面，但是人們所見(jiàn)的真實(shí)世界是3D（ThreeDimensional，三維）的。“更真實(shí)地還原所見(jiàn)世界”一直是顯示技術(shù)的終極目標(biāo)，這一目標(biāo)也一直推動(dòng)著顯示技術(shù)的發(fā)展。3D顯示正是在這一背景下迅速發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)的2D顯示技術(shù)而言，3D顯示呈現(xiàn)出來(lái)的圖像不再局限于平面，能夠更加接近真實(shí)的3D場(chǎng)景，所以能夠給觀看者帶來(lái)強(qiáng)有力的沉浸感和震撼力畫面。3D顯示是采用光學(xué)等多種方法模擬并實(shí)現(xiàn)人眼的立體視覺(jué)特性，重建物體的3D信息，從而呈現(xiàn)出具有縱深感的3D圖像的一種顯示方式。3D顯示近年來(lái)才為人們所熟知，而實(shí)際上3D顯示已經(jīng)有181年的歷史，它的誕生可以追溯到19世紀(jì)。1833年，英國(guó)物理學(xué)家CharlesWheatstone用雙目視差法在兩張手繪的草圖上創(chuàng)造出世界上第一組視差圖像對(duì)，并于1838年第一次提出了體視觀片器并解釋了雙目視覺(jué)的基本原理。他也因?yàn)檫@一偉大發(fā)現(xiàn)被授予英國(guó)皇家學(xué)會(huì)獎(jiǎng)?wù)隆?861年，美國(guó)人Scovill設(shè)計(jì)出第一臺(tái)雙鏡頭3D相機(jī)。1891年，Anderton提出可以利用光的偏振特性制作3D投影儀。1903年，美國(guó)人Ives首次將狹縫光柵運(yùn)用到視差立體成像中。1908年，法國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者G.Lippmann提出了基于微透鏡陣列的集成攝影術(shù)。在1939年的紐約世博會(huì)上，第一家大型3D電影院播放了黑白的3D電影。1948年，匈牙利著名物理學(xué)家DennisGabor提出了全息術(shù)，并憑借這一偉大成就獲得了1971年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。由于受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，這些3D技術(shù)都存在著各種難以解決的問(wèn)題，因此3D顯示一直未能在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。得益于2D平板顯示技術(shù)的出現(xiàn)和相關(guān)領(lǐng)域科研人員的不懈努力，進(jìn)入20世紀(jì)60年代以來(lái)3D技術(shù)也開始突飛猛進(jìn)。1960年面世的激光技術(shù)使得全息術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。隨著20世紀(jì)60年代LCD（LiquidCrystalDisplay，液晶顯示器）技術(shù)的發(fā)明，基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的3D電視和3D投影機(jī)也研制成功。進(jìn)入到20世紀(jì)90年代，以LCD顯示技術(shù)為代表的平板顯示日益成熟，基于柱透鏡光柵和狹縫光柵的3D顯示取得了巨大進(jìn)展。美國(guó)開展了有關(guān)三維立體顯示的研發(fā)工作，并取得了一些成果。ActualitySystemsInc公司研制出1億立體像素的體三維顯示系統(tǒng)。該產(chǎn)品已被美國(guó)國(guó)防部采購(gòu)，用于軍事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)工作。DimensionTechnologyInc公司利用液晶顯示背光源的照明視差原理，開發(fā)出15和18.1英寸的三維立體顯示器。斯坦福大學(xué)在“Science”上發(fā)表了題為“三色固體三維顯示”的文章，介紹了基于上轉(zhuǎn)換熒光材料和激光掃描的體三維顯示成果。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，3D顯示才真正地進(jìn)入人們的生活。2009年12月，美國(guó)著名導(dǎo)演JamesCameron執(zhí)導(dǎo)的科幻3D電影《阿凡達(dá)》在全球公映，票房高達(dá)數(shù)十億美元，正式宣布3D電影時(shí)代的到來(lái)。緊隨其后的是2010年1月1日開播的韓國(guó)SKY3D電視頻道，它是全世界第一個(gè)3D電視頻道。該頻道每周7天、每天24小時(shí)不間斷的播放包括教育、體育和動(dòng)畫等內(nèi)容的節(jié)目。該頻道使用了SidebySide技術(shù)，使得播放畫面分辨率高達(dá)1920×1080。2010年4月3日，歐洲最大的收費(fèi)電視臺(tái)之一“天空電視臺(tái)”啟動(dòng)“天空電視臺(tái)3D頻道”，并首次使用3D技術(shù)向英國(guó)數(shù)以千計(jì)的酒吧轉(zhuǎn)播了曼聯(lián)與切爾西的足球大戰(zhàn)。它是天空電視臺(tái)運(yùn)用3D技術(shù)運(yùn)營(yíng)的電視頻道，也是歐洲首個(gè)3D電視頻道。同年舉辦的世界杯首次在電視轉(zhuǎn)播中使用3D技術(shù)概念，共有25場(chǎng)比賽使用3D專業(yè)攝像機(jī)HDC-1500進(jìn)行拍攝并轉(zhuǎn)播。強(qiáng)大的市場(chǎng)需求帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2010年，韓國(guó)Samsung公司推出全球首款3D電視，打響了電視產(chǎn)業(yè)進(jìn)入3D時(shí)代的第一槍。緊隨其后，Sony、Panasonic和LG等企業(yè)也紛紛推出自己的3D電視。因此，2010年被稱為“3D新紀(jì)元”。國(guó)內(nèi)的3D浪潮也不甘落后。2012年1月1日，中央電視臺(tái)與北京、天津、江蘇、上海和深圳等地的電視臺(tái)合作，共同推出中國(guó)3D電視試驗(yàn)頻道。2012年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)中，中央電視臺(tái)首次采用了3D技術(shù)拍攝并且通過(guò)中央電視臺(tái)3D頻道播放。此外，包括創(chuàng)維在內(nèi)的眾多國(guó)內(nèi)家電廠商也推出了自主生產(chǎn)的3D電視。以3D電影和3D電視為代表的3D產(chǎn)業(yè)隨之崛起。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和3D顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的科學(xué)技術(shù)研究人員通過(guò)對(duì)3D顯示的不斷探索和實(shí)踐，先后發(fā)明了多種3D顯示。目前主流的3D顯示主要包括：頭盔3D顯示、眼鏡3D顯示、光柵3D顯示、集成成像3D顯示、體3D顯示、全息3D顯示等。通常而言，3D顯示的分類方法主要有兩種。第一種3D顯示分類是依據(jù)觀看者是否佩戴助視設(shè)備，將其分為助視3D顯示和裸視3D顯示。助視3D顯示是觀看者需要佩戴專門的眼鏡或頭盔等輔助設(shè)備才能觀看到3D效果的一種顯示方法[。根據(jù)輔助設(shè)備的顯示原理，它又可以分為四種：分色3D顯示、偏振光3D顯示、快門3D顯示和頭盔3D顯示等。在分色3D顯示中，視差圖像采用不同的顏色顯示，觀看者佩戴左右鏡片顏色不同的眼鏡，使觀看者的左右眼分別看到左右視差圖像，從而利用雙目視差原理產(chǎn)生3D效果。根據(jù)分色顯示的原理，它可以分為兩種：基于互補(bǔ)色的分色3D顯示和基于光譜分離的分色3D顯示。基于互補(bǔ)色的分色3D顯示具有制作簡(jiǎn)單、成本低和兼容性好的優(yōu)點(diǎn)，但是3D圖像會(huì)出現(xiàn)亮度下降和顏色失真，無(wú)法還原3D場(chǎng)景的真實(shí)顏色，同時(shí)還會(huì)引起視疲勞。基于光譜分離的分色3D顯示能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損全彩色顯示，顯示的3D圖像具有色彩均勻等優(yōu)點(diǎn)。偏振光3D顯示也被稱為偏振式3D顯示。偏振式3D眼鏡是由兩個(gè)偏振方向互相垂直的偏振片組成，2D顯示器向觀看者投射同樣具有互相垂直偏振態(tài)的兩幅視差圖，具有偏振態(tài)的視差圖只能通過(guò)與之偏振態(tài)相同的鏡片，因此觀看者的左右眼只能分別接收到各自對(duì)應(yīng)的視差圖像，從而利用雙目視差原理經(jīng)由人腦融合產(chǎn)生3D圖像。常用的偏振式3D顯示有基于線偏振的3D顯示和基于圓偏振的3D顯示。基于線偏振的3D顯示的缺點(diǎn)是：當(dāng)觀看者的頭部?jī)A斜時(shí)，眼鏡上的偏振片隨之傾斜，使得視差圖像的偏振方向與眼鏡上的偏振片的偏振方向存在夾角，因此會(huì)帶來(lái)串?dāng)_并引起觀看者的不適?；趫A偏振的3D顯示可以很好地解決由于觀看者頭部旋轉(zhuǎn)所造成的左右眼影像串?dāng)_?？扉T3D顯示中采用時(shí)分復(fù)用的方法來(lái)交替顯示左右兩幅視差圖像，同時(shí)采用LCD眼鏡，通過(guò)施加一定的電壓來(lái)改變液晶分子的排列方式來(lái)控制左右鏡片的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)觀看者佩戴的LCD眼鏡與2D顯示器同步時(shí)序切換，那么左右眼將會(huì)分別看到左右視差圖像，從而產(chǎn)生3D效果?？扉T3D顯示的主要缺點(diǎn)是：2D顯示器與LCD眼鏡之間的同步信號(hào)誤差會(huì)造成串?dāng)_，即左眼觀看到部分右視差圖的殘像，而右眼觀看到部分左視差圖的殘像。頭盔3D顯示是將兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的2D顯示屏分別放置在觀看者的左眼和右眼前方，兩個(gè)2D顯示屏分別為觀看者的左眼和右眼提供視差圖像，使得觀看者完全沉浸在虛擬世界中。在頭盔3D顯示中，頭盔的質(zhì)量和平衡性至關(guān)重要，不僅會(huì)影響到觀看者的舒適度，而且在某些特定條件下還會(huì)對(duì)觀看者的安全構(gòu)成威脅?？傊?，助視3D顯示都需要觀看者佩戴輔助設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)3D效果，從而給已佩戴眼鏡的觀看者帶來(lái)不便；而且長(zhǎng)時(shí)間觀看3D顯示會(huì)造成視疲勞，尤其不利于正在發(fā)育期的青少年。相比助視3D顯示，光柵3D顯示無(wú)需觀看者佩戴額外的輔助設(shè)備就能觀看到3D圖像。因此，光柵3D顯示又被稱為裸眼3D顯示。根據(jù)分光元件的不同，光柵3D顯示分為兩種：柱透鏡光柵3D顯示和狹縫光柵3D顯示。柱透鏡光柵3D顯示是將一個(gè)柱透鏡光柵放在2D顯示器的正前方，使2D顯示器位于柱透鏡光柵的焦平面上，然后利用柱透鏡對(duì)光的折射作用，將2D顯示器上的左視差圖像投射到觀看者的左眼，右視差圖像投射到觀看者的右眼，經(jīng)由人腦融合成產(chǎn)生3D圖像。狹縫光柵3D顯示是利用光沿直線傳播的原理，通過(guò)合理設(shè)置狹縫光柵的透光區(qū)域和擋光區(qū)域，使得觀看者的左眼和右眼分別看到兩幅視差圖像。根據(jù)狹縫光柵放置的位置，狹縫光柵3D顯示可以分為前置光柵式和后置光柵式。由于光柵3D顯示的實(shí)現(xiàn)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，目前市場(chǎng)上相當(dāng)一部分3D顯示器都是采用這種技術(shù)。但是，由于狹縫光柵3D顯示中擋光區(qū)域的存在，2D顯示器上發(fā)出的部分光線被遮擋，因此會(huì)導(dǎo)致3D圖像的亮度降低。此外，由于莫爾效應(yīng)的存在，某些情況下還會(huì)看到明暗相間的莫爾條紋，降低了觀看的舒適度。最為關(guān)鍵的是：光柵3D顯示只能夠在某一個(gè)固定距離上為觀看者提供3D體驗(yàn)，當(dāng)觀看距離過(guò)大或者過(guò)小都無(wú)法觀看到3D圖像；即使觀看者位于最佳觀看距離，也是在有限的幾個(gè)視點(diǎn)上觀看3D圖像。當(dāng)觀看者稍微橫向移動(dòng)時(shí)，都有可能觀看到串?dāng)_圖像。雖然可以通過(guò)增加視點(diǎn)數(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是隨著視點(diǎn)的增多，3D圖像的分辨率也將隨之下降。上述的助視3D和光柵3D顯示都是基于雙目視差的原理，讓觀看者的左眼和右眼接收到兩幅不同的視差圖像來(lái)“誘導(dǎo)”大腦，使觀看者獲得立體感。但是，實(shí)際上基于此原理的3D顯示方式都會(huì)帶來(lái)一個(gè)副作用：視疲勞。一般來(lái)說(shuō)，觀看者連續(xù)觀看助視3D和光柵3D顯示的時(shí)間不宜超過(guò)30分鐘。為了解決這一難題，國(guó)內(nèi)外的科研人員提出了真3D顯示的概念。真3D顯示是通過(guò)包括光學(xué)手段在內(nèi)的各種技術(shù)手段，使得光線還原或者接近真實(shí)場(chǎng)景的光線分布，從而在一定空間范圍再現(xiàn)出真實(shí)場(chǎng)景的3D圖像。目前主流的真3D顯示主要有三種：體3D顯示、全息3D顯示和集成成像3D顯示。體3D顯示是一種在真實(shí)空間內(nèi)顯示3D圖像的真3D顯示方式。目前常見(jiàn)的體3D顯示主要有三種：基于動(dòng)態(tài)屏的體3D顯示，基于層屏的體3D顯示和基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的體3D顯示?；趧?dòng)態(tài)屏的體3D顯示利用3D數(shù)據(jù)接口將計(jì)算機(jī)中的3D圖像信息和控制信號(hào)分別傳送到電機(jī)和成像裝置，收到控制信號(hào)的電機(jī)帶動(dòng)顯示3D圖像信息的成像裝置高速旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，從而在一個(gè)真實(shí)的3D空間中顯示3D圖像。在基于動(dòng)態(tài)屏的體3D顯示中，動(dòng)態(tài)屏和成像裝置決定了最終的顯示效果。根據(jù)動(dòng)態(tài)屏和成像裝置種類的不同，基于動(dòng)態(tài)屏的體3D顯示主要分三種：LED（LightEmittingDiode，發(fā)光二極管）顯示器旋轉(zhuǎn)方式、DLP（DigitalLightProcession，數(shù)字光學(xué)處理）投影機(jī)與投影屏高速旋轉(zhuǎn)方式、多個(gè)投影機(jī)沿投影屏旋轉(zhuǎn)方向分時(shí)投影的方式?；趧?dòng)態(tài)屏的體3D顯示具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和性能好等優(yōu)點(diǎn)，是目前較為成熟和實(shí)用的體3D顯示?；趯悠恋捏w3D顯示，顧名思義，將多層LCD散射屏按照一定的要求堆疊在一起。當(dāng)對(duì)其中一個(gè)LCD散射屏不加驅(qū)動(dòng)電壓，而對(duì)其余的LCD散射屏加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，被施加驅(qū)動(dòng)電壓的LCD散射屏中的液晶分子呈白色的漫反射狀態(tài)，從而對(duì)經(jīng)過(guò)該LCD散射屏的光線進(jìn)行漫反射，形成一系列體像素；而其余沒(méi)有被施加驅(qū)動(dòng)電壓的LCD散射屏中的液晶分子旋轉(zhuǎn)到平行于光線的傳播方向，通過(guò)這些LCD散射層的光線將會(huì)無(wú)阻礙的穿過(guò)，使得形成的體像素可以被觀看者看到。通過(guò)快速切換散射與透射LCD層屏，逐一顯示3D場(chǎng)景的2D截面，即可實(shí)現(xiàn)真3D顯示。為了獲得較好的3D效果，需要增加層屏的數(shù)量，但是隨著層屏數(shù)量的增加，對(duì)投影機(jī)的刷新頻率要求越高。一般來(lái)說(shuō)，基于層屏的體3D顯示采用幀頻不小于1500Hz的DLP投影機(jī)?；谏限D(zhuǎn)換發(fā)光的體3D顯示是一種利用雙頻兩步上轉(zhuǎn)換效應(yīng)的顯示方式。它采用雙光束掃描3D空間的發(fā)光物質(zhì)，使其處于激發(fā)態(tài)并發(fā)出可見(jiàn)光顯示3D畫面。基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的體3D顯示無(wú)需任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)，具有3D圖像真實(shí)，可以在正面的任意角度觀看和不會(huì)產(chǎn)生視疲勞等優(yōu)點(diǎn)。但是，基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的體3D顯示缺乏合適的激勵(lì)源，而且只能產(chǎn)生半透明的3D圖像，亮度和對(duì)比度較低等。全息3D顯示是利用全息技術(shù)記錄3D場(chǎng)景的波前信息并再現(xiàn)出具有真實(shí)感和立體感的原始物像。重建出的3D圖像包含了原3D場(chǎng)景的振幅和相位信息，具有與原3D場(chǎng)景完全相同的特性。全息3D顯示能夠很好地再現(xiàn)出物體的3D信息，但需要相干光進(jìn)行記錄和重建，且需要高分辨率的存儲(chǔ)媒介（像素尺寸<1μm）。在動(dòng)態(tài)全息3D顯示方面缺乏高分辨率、高速的空間光調(diào)制器。即使新研制的基于可擦寫光致折變聚合物材料的全息3D顯示也只能實(shí)現(xiàn)2秒的全息圖刷新時(shí)間，離視頻3D顯示還有很遠(yuǎn)的距離。此外，視頻全息顯示所需的數(shù)據(jù)量非常巨大，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)還遠(yuǎn)沒(méi)有這樣的處理能力。集成成像是一種對(duì)物空間場(chǎng)景進(jìn)行記錄，并再現(xiàn)出空間場(chǎng)景3D圖像的真3D顯示。首先利用微透鏡陣列或者針孔陣列對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行拍攝，并將拍攝得到的場(chǎng)景信息記錄到記錄設(shè)備上，然后將記錄到的信息投射到具有相同參數(shù)的微透鏡陣列或者針孔陣列上，重建出3D場(chǎng)景。集成成像3D顯示不僅可以重建出具有全真色彩和全視差的靜態(tài)3D圖像，而且還可以實(shí)時(shí)拍攝和顯示3D圖像。在日本，2003年夏普、索尼、三洋電機(jī)等70家公司成立了“三維顯示聯(lián)盟”，旨在開發(fā)不戴眼鏡的3D自由立體顯示器。日立公司在SPIE2005年電子圖像國(guó)際會(huì)議上展示了適合用于桌面顯示的20英寸三維顯示系統(tǒng)。索尼、東芝等都開發(fā)出三維立體顯示器。在韓國(guó)，三維立體顯示項(xiàng)目被列為韓國(guó)科技部資助的21世紀(jì)前沿研發(fā)課題之一。SeoulNationalUniversity研發(fā)出采用LCD和液晶偏振開關(guān)的三維顯示成像系統(tǒng)。Samsung在“FPDInternational2005”上展示了視點(diǎn)數(shù)為9的42英寸的等離子體和22英寸液晶三維立體顯示屏。在歐洲，奧地利的DynamicDigitalDepth公司開發(fā)出采用回射屏的大屏幕投影三維立體顯示器，并在“SID2004”會(huì)議中展示了名為TriDef3D的電視系統(tǒng)。英國(guó)的Cambridge3DDisplayLimited于2005年在美國(guó)的SanJose召開的SPIE投影顯示年會(huì)上展示了50英寸3D立體陰極射線管的投影顯示系統(tǒng)。德國(guó)開發(fā)出基于波長(zhǎng)選擇濾光陣列的多視點(diǎn)三維立體顯示器，已在我國(guó)試銷，價(jià)格相當(dāng)昂貴。荷蘭Philips開發(fā)出柱面光柵的3D自由立體顯示器和手機(jī)顯示屏。近年來(lái)，三維立體顯示技術(shù)發(fā)展迅猛，新的技術(shù)和創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。這使得三維顯示大家庭中的各個(gè)成員都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和性能的飛躍。如在解決圖像比列失調(diào)問(wèn)題上，Phillip公司提出了基于柱透鏡光柵的多視點(diǎn)3D顯示器，并使其光柵與像素呈一角度進(jìn)行放置，通過(guò)這種方法，大大減少了三維顯示中的彩色莫爾條紋并減弱了圖像比例失調(diào)的問(wèn)題。在多視點(diǎn)技術(shù)上，日本三洋等公司完成了四視點(diǎn)3D顯示技術(shù)的圖像采集和顯示，他們通過(guò)4臺(tái)并排放置的攝像機(jī)來(lái)獲取4幅視差圖，而后越來(lái)越多的多視點(diǎn)3D顯示模型開始不斷出現(xiàn)。在提高分辨率上，偏振技術(shù)和時(shí)分復(fù)用技術(shù)的引入使得3D圖像的分辨率顯著提升，目前狹縫光柵3D顯示已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)全分辨率的3D圖像顯示。為了獲得更大的圖像尺寸，投影設(shè)備也被廣泛地應(yīng)用于3D顯示，波片的使用使得前置投影設(shè)備成為可能。在提高亮度方面，多層聚光柱透鏡光柵的使用可以大大提高3D圖像的亮度。在減少串?dāng)_上，雙光柵等設(shè)計(jì)方法已可以將狹縫光柵3D顯示器的串?dāng)_控制在一個(gè)很低的級(jí)別上。在集成成像技術(shù)中，為增大觀看視角，一些諸如漸變開口率孔徑的方法也被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來(lái)。在全息成像中，新式的全息圖獲取方式以及全息圖計(jì)算方法也不斷地提高著全息成像的圖像處理速度。另外，一些基于物理光學(xué)的新式衍射光柵也為自由立體顯示技術(shù)提供了新的可能[50]。綜上所述，在技術(shù)層面上來(lái)說(shuō)，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)自由立體顯示技術(shù)蓬勃發(fā)展，這種新式的顯示技術(shù)已經(jīng)成為了學(xué)界研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，不斷出現(xiàn)的新技術(shù)、新思路已經(jīng)逐漸將“自由立體顯示取代傳統(tǒng)2D顯示”這一趨勢(shì)由理想變成現(xiàn)實(shí)。在商業(yè)應(yīng)用上，3D顯示也是朝氣蓬勃，無(wú)論是在歐美，日韓，還是國(guó)內(nèi)，3D顯示技術(shù)已經(jīng)開始走向普通家庭。美國(guó)的ActualitySystem、DemensionTechnology，日本的日立、夏普、索尼、三洋，韓國(guó)的三星，中國(guó)的長(zhǎng)虹、TCL等公司，都有自己的3D顯示產(chǎn)品面世。同時(shí)，國(guó)內(nèi)這些相關(guān)企業(yè)也都紛紛開始和各大學(xué)府合作，共同開發(fā)新一代的3D顯示器件。目前中科院自動(dòng)化所、南京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)、北京理工學(xué)院、清華大學(xué)、合肥大學(xué)、天津大學(xué)、上海大學(xué)、南開大學(xué)、中山大學(xué)、四川大學(xué)等高校都已經(jīng)開始涉足3D顯示的開發(fā)與研究并取得了豐碩的研究成果。（2）3D顯示在教育中的重要性三維立體顯示技術(shù)無(wú)論在軍事還是民用上都有著廣泛的應(yīng)用前景。在軍事領(lǐng)域，立體顯示可以同模擬飛行，武器操作，模擬射擊等方面進(jìn)行結(jié)合。在模擬飛行方面，當(dāng)前的飛行模擬訓(xùn)練使用的是二維大屏幕投影。如果采用的是三維立體顯示器其臨場(chǎng)感能夠大大地提高，還能夠提高目標(biāo)的距離感。另外三維立體顯示還可以用作三維電子地圖和電子沙盤等。在娛樂(lè)領(lǐng)域，三維立體顯示技術(shù)很早就用于立體電影的制作?，F(xiàn)在，在3D視頻游戲發(fā)展起來(lái)以后，將立體顯示技術(shù)與其相結(jié)合，可以使玩家能夠感受到更真實(shí)的游戲體驗(yàn)。此外，三維立體顯示技術(shù)也廣泛應(yīng)用于商業(yè)、現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域。如3D視頻會(huì)議、對(duì)商品的演示、商業(yè)展覽、3D網(wǎng)站設(shè)計(jì)、小零件裝配過(guò)程。3D顯示技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面：（1）構(gòu)建逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境在教學(xué)過(guò)程中，抽象概念、三維立體空間表現(xiàn)是教師教學(xué)過(guò)程中遇到的難以表述和解釋清楚的，致使學(xué)生學(xué)習(xí)理解上的偏離和誤解，學(xué)生的挫敗感使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，使用3D技術(shù)可以獲得直觀逼真的效果，使學(xué)生更加接近真實(shí)而有趣地學(xué)習(xí)，減少或去除學(xué)生所看到的和真實(shí)效果的差距，也有助于學(xué)生的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)成績(jī)。（2）創(chuàng)設(shè)逼真的實(shí)驗(yàn)情境在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用3D顯示技術(shù)呈現(xiàn)3D虛擬實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題和動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。例如，醫(yī)學(xué)院的學(xué)生無(wú)法到醫(yī)院觀摩醫(yī)生給病人做手術(shù)全過(guò)程，缺乏臨床經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐機(jī)會(huì)，可以通過(guò)3D顯示技術(shù)，讓學(xué)生觀看到現(xiàn)實(shí)逼真的手術(shù)過(guò)程，學(xué)生仿佛置身于其中，了解到醫(yī)生在實(shí)際手術(shù)中的應(yīng)對(duì)措施，提高了學(xué)生的臨床經(jīng)驗(yàn)，加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解程度。（3）本項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)在我國(guó)，裸眼3D自由立體顯示技術(shù)雖起步較晚，基礎(chǔ)薄弱，與國(guó)際水平存在差距，但已取得了一些可喜的成果。越來(lái)越多的高等院校和科研院所已開始3D自由立體顯示的研究工作。2004年5月，安徽省信息產(chǎn)業(yè)廳鑒定并通過(guò)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)自由立體顯示器的產(chǎn)品，2006年上半年四川大學(xué)研制出了一臺(tái)柱面光柵自由立體顯示器，并已經(jīng)可以做出立體效果良好的50英寸大屏幕自由立體顯示器。中科院自動(dòng)化所、南京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)和北京理工大學(xué)進(jìn)行了體三維顯示研究；合肥工大和蕪湖國(guó)家特種顯示技術(shù)中心以及南京大學(xué)研制了基于背光源的視差照明技術(shù)的三維立體顯示器；TCL和清華大學(xué)成立了立體電視廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；其他還有東南大學(xué)、天津大學(xué)、上海大學(xué)、南開大學(xué)和中山大學(xué)等都渉入3D自由立體顯示器的開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)企業(yè)如歐亞寶龍等也一直致力于立體顯示行業(yè)，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，相繼推出了多款不同尺寸（從17-61寸）的Bolod自由立體顯示器，現(xiàn)已廣泛地實(shí)現(xiàn)商用。北京超多維科技有限公司研制的63英寸大屏幕三維立體顯示器，顯示效果也非常逼真。2008年8月創(chuàng)圖視維成功研制出世界首款LED立體顯示器，率先實(shí)現(xiàn)將自由立體顯示技術(shù)應(yīng)用于LED領(lǐng)域，同時(shí)該產(chǎn)品在北京中信國(guó)安數(shù)碼港展出，引起行業(yè)廣泛關(guān)注，并得到多家媒體競(jìng)相報(bào)道。170多年來(lái)，三維立體顯示技術(shù)在受到不同時(shí)代人的喜好，不停地發(fā)展和成長(zhǎng)；同時(shí)，在這期間也出現(xiàn)了眾多出色的研究團(tuán)體，他們研制出了各種性能較好的三維立體顯示器。雖然國(guó)內(nèi)對(duì)于三維立體顯示技術(shù)的研究起步較晚，技術(shù)力量還相當(dāng)薄弱，與國(guó)際水平還有一定差距，但是我們相信，經(jīng)過(guò)國(guó)人的努力，這種差距會(huì)越來(lái)越小并走向世界前列，在不久的將來(lái)必將研發(fā)出具有高性能的自由立體顯示器，實(shí)現(xiàn)人類再現(xiàn)真實(shí)世界的夢(mèng)想。自由立體顯示器給人帶來(lái)身臨其境的體驗(yàn)，逼真的立體效果更讓人過(guò)目不忘。改善立體顯示器的觀看效果是人們一直追求的目標(biāo)，影響觀看效果的因素主要有：(1)硬件參數(shù)，主要是光柵的設(shè)計(jì)，使待顯示的視差圖像能夠合理的分配在觀看的區(qū)域內(nèi)；(2)待顯示的視差圖像，觀看者感受到的立體效果是由左右眼看到的視差圖像經(jīng)大腦融合產(chǎn)生的，因此視差圖像的好壞直接影響到觀看效果，過(guò)大的視差將導(dǎo)致觀看者產(chǎn)生暈眩感和疲勞感，太小的視差則凸顯不出立體效果。目前，獲取視差圖像的主要途徑是通過(guò)拍攝獲取，即采用多個(gè)間距固定的具有相同參數(shù)的相機(jī)平行或會(huì)聚擺放來(lái)拍攝得到同一場(chǎng)景的不同視點(diǎn)圖像，3D動(dòng)畫的制作也是該方法在3DSMax下的應(yīng)用。該方法直接有效，而且原理簡(jiǎn)單，但圖像獲取設(shè)備要求較高，3DSMax下的建模相對(duì)而言也不容易。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)、三維重建等技術(shù)也廣泛發(fā)展起來(lái)。這些技術(shù)為立體顯示中的視差圖像源的獲取提供了一種新的思路。本項(xiàng)目以獲得多路視差圖像為目標(biāo)，借鑒立體視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)，對(duì)同一場(chǎng)景的兩幅圖像進(jìn)行特征匹配，計(jì)算視差并生成反映景物深度信息的深度圖像，再利用投影關(guān)系生成多路視差圖像。該方法產(chǎn)生的視差圖像經(jīng)合成后在自由立體顯示器上顯示，具有很真實(shí)的立體感。本課題按照原定方案執(zhí)行，為保障工作的順利、有序的實(shí)施。本課題組由研究員、副教授和講師等年富力強(qiáng)的骨干教師組成，成員均具有研究生學(xué)歷，其中博士3名，年齡結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)合理，具有充沛的精力和充分的時(shí)間用于科研。課題組依托我?！靶畔@示與光電技術(shù)研究所”科研平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)科研工作。研究?jī)?nèi)容：心理學(xué)上的視覺(jué)感知使我們得知2D圖像本身蘊(yùn)藏著豐富的3D信息，其中最重要的信息就是深度信息。要實(shí)現(xiàn)2D圖像3D化，關(guān)鍵就是發(fā)掘出這些隱藏在2D圖像中的深度信息，然后利用這些深度信息結(jié)合一定的方法提取出場(chǎng)景的深度圖像。本項(xiàng)目將提取2D圖像中的深度圖像，然后對(duì)深度圖像進(jìn)行處理，最后生成適合于3D顯示的視差圖像。主要內(nèi)容如下:（1）對(duì)兩幅圖像進(jìn)行了SIFT特征匹配，利用生長(zhǎng)算法得到了濃密且連續(xù)的匹配點(diǎn)，并根據(jù)視差原理生成了表示場(chǎng)景前后相對(duì)位置的深度圖像。（2）對(duì)深度圖像效果進(jìn)行了改進(jìn)，利用灰度補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q了因未匹配點(diǎn)而造成的深度圖像灰度不平滑的問(wèn)題。（3）提出了一種利用深度圖像，結(jié)合實(shí)際立體顯示器參數(shù)，生成自由立體顯示多路視差圖像的方法。執(zhí)行進(jìn)度：（1）2019.06-2019.12 研究了由兩幅具有一定視差的圖像生成自由立體顯示多路視差圖像的方法。首先利用圖像匹配算法對(duì)兩幅圖像進(jìn)行了特征點(diǎn)匹配，然后根據(jù)立體視覺(jué)原理對(duì)匹配點(diǎn)進(jìn)行了深度計(jì)算。（2） 2020