[发明专利]一种裸眼光场3D显示仿真方法

说明书

本发明提出一种裸眼光场3D显示仿真方法。该方法包括四个步骤：第一步，获取3D场景不同视点的视差图像，根据像素映射关系合成裸眼光场3D显示器所使用的仿真片源；第二步，使用三维设计软件搭建裸眼光场3D显示器的完整3D模型；第三步，将仿真片源和完整3D模型分别导入3D渲染器中，添加材质和纹理等信息，并设置光源和背景等参数；第四步，在3D渲染器中搭建相机并合理设置渲染参数，利用光线跟踪渲染输出3D显示图像，进行不同观看位置的显示画面模拟。所提方法可实现3D显示效果的可视化仿真，可用于指导裸眼光场3D显示器的设计与优化。

一、技术领域

本发明涉及裸眼3D显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种裸眼光场3D显示仿真方法。

二、背景技术

裸眼光场3D显示能真实重构光场发光分布，具有无立体观看视疲劳、在观看范围内遮挡关系正确等优势，被认为是一类有发展和应用前景的3D显示技术。裸眼光场3D显示器的研制过程中会涉及众多参数的协调与优化，且任一参数的变动均会对观看视角等3D显示性能产生一定的影响。常见的光学设计软件侧重于显示器中单个零部件的光学性能分析和优化，无法定量分析和综合评价3D显示性能，而重复多次的光学再现实验对技术人员的精力和时间均是一种浪费。因此，对裸眼光场3D显示效果的可视化仿真至关重要。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种裸眼光场3D显示仿真方法。

所述方法包括四个步骤：

第一步，获取3D场景不同视点的视差图像，根据像素映射关系合成裸眼光场3D显示器所使用的仿真片源。

第二步，在三维设计软件中对裸眼光场3D显示器包含的所有零部件进行搭建，建立零部件的位置和角度关系，得到裸眼光场3D显示器的完整3D模型。

第三步，将前两步得到的仿真片源和完整3D模型分别导入3D渲染器中，对所述裸眼光场3D显示器的完整3D模型中各零部件添加材质和纹理等信息，并设置光源和背景等参数。

第四步，在所述3D渲染器中搭建相机并合理设置渲染参数，渲染输出3D显示图像，实现不同观看位置3D显示效果的可视化仿真。

进一步地，所述第一步中，首先根据3D场景，搭建相机阵列，拍摄得到不同视点对应的视差图像，组成视差图像阵列。相机阵列中的每个相机参数相同，且按一定的方向等间隔排列，以获取不同位置的3D场景信息。获得视差图像阵列后，根据像素映射关系合成仿真片源，所述仿真片源为数字图像。

进一步地，所述相机阵列的相机排列方式可以是一维或二维。

进一步地，所述第二步中，所述三维设计软件可以是SolidWorks、3dsMAX或Maya软件等。

进一步地，所述第二步中，所述裸眼光场3D显示器可以是集成成像、压缩光场或超多视点裸眼光场3D显示器等。

进一步地，所述裸眼光场3D显示器的零部件主要包括2D显示屏和光学调制元件。

进一步地，所述2D显示屏可以是LCD显示屏、LED显示屏、OLED显示屏或Micro-LED显示屏等。

进一步地，所述光学调制元件可以是微透镜阵列、柱透镜光栅或狭缝光栅等。

优选地，三维设计软件采用SolidWorks。具体地，按照所设计的参数，在SolidWorks的零件环境下绘制草图并进行拉伸、切除、阵列等操作，得到所述2D显示屏和光学调制元件零部件的3D模型。之后在SolidWorks的装配体环境下对零部件的3D模型之间点、线、面之间的位置关系添加配合，以保证所述2D显示屏和光学调制元件之间的距离和角度关系与裸眼光场3D显示器的设计参数一致，最终得到整个裸眼光场3D显示器的3D模型。