裸眼3D手機影像處理技術研究

【摘要】裸眼3D技術和智能手機的結合給手機使用者帶來了更加豐富的體驗。本文簡單介紹了裸眼3D手機的現狀，再重點分析了裸眼3D手機中的裸眼3D技術和3D攝像技術。

【關鍵詞】裸眼3D技術；3D攝像技術

引言

隨著科技的不斷發展，裸眼3D技術也得到了快速的發展和應用。裸眼3D技術，是一種不需要借助3D眼鏡就可以直接對圖片和視頻獲得3D感受的技術。將裸眼3D技術應用在快速發展的智能手機上是一個重要的研究領域。人們不僅可以用3D智能手機進行3D攝像，還能夠在手機屏幕上進行3D顯示、3D游戲等。本文將先對裸眼3D手機現狀進行簡單的介紹，再重點探討裸眼3D手機影像處理技術中的關鍵技術。

1.裸眼3D手機發展現狀

2010年，夏普開發出了具有3D功能的智能手機。該手機采用的是主動快門式3D技術，在橫屏和豎屏的情況下都能夠生產3D圖像。但是單鏡頭拍攝在使用時有些麻煩。比如對某景象進行拍攝時，需要對準拍攝目標，點擊屏幕上的轉化圖標，然后按照箭頭方向移動手機，這樣才能拍出立體圖像。2011年，LG和宏達都發布了3D智能手機。與夏普的3D智能手機相比，LG和宏達的3D智能手機具有兩個攝像頭，采用視差屏障技術來形成3D圖像。在拍攝時，兩個攝像頭會將兩個不同角度的影像進行分割，形成等距離的垂直線條狀，然后將左右影像進行交錯融合，從而獲得3D圖像。裸眼3D智能手機的應用比較廣泛，市場需求也比較大，這為3D手機的發展提供了充足的動力。國內的眾多高校以及企業研究單位都在裸眼3D技術等領域展開了專項研究。

2.裸眼3D手機影像處理技術中的關鍵技術

在裸眼3D智能手機的影像處理中，裸眼3D技術和3D攝像技術是兩個非常重要的技術。

2.1 裸眼3D技術

人們觀看外界景物具有立體視覺，是因為視差原理。人的兩只眼睛之間有幾厘米的距離，兩只眼睛在觀看外界景物的時候會存在一定的差別，即視差。當左右眼睛看到的圖片傳遞到視覺中樞后，視差的存在便會有一種立體感覺。

立體顯示技術根據是否佩戴3D眼鏡，可以分為佩戴式和裸眼式立體顯示技術。佩戴式立體顯示技術是需要借助眼鏡來實現光學分離，從而使左右眼睛接受不同的圖像。佩戴3D眼鏡比較麻煩，而且容易使人頭暈，產生疲勞感覺。而裸眼式立體顯示技術不需要任何輔助設備就能獲得立體效果，這是因為進入眼睛前的圖片本身就存在視差。目前裸眼立體顯示技術的原理主要有以下幾種。

第一，視差屏障式。如圖1所示，該技術是在液晶顯示屏的前面加上視差柵欄層，左眼和右眼通過視差柵欄層可以看到對應的左視圖像和右視圖像，從而產生立體感。這種結構的優點是結構簡單，能夠在二維和三維中進行轉換。但是屏幕前面額外增加的一層視差柵欄層會降低屏幕的亮度和分辨率。

第二，柱狀透鏡式。如圖2所示，該技術是在液晶顯示屏的前面加上精密透鏡層，透鏡可以改變光的路線，從而使左右眼看到不同的圖像。該結構可以改進視差柵欄層中存在的亮度不足等問題，但是它不能實現2D模式。

第三，多層顯示式。如圖3所示，該技術是通過雙層液晶屏幕來分別顯示前景和后景，能夠在顏色、對比度等差別上實現立體感。該技術不會引起頭暈等副作用，分辨率也不會下降，但是生產成本偏高。

第四，指向光源式。該技術是借助3D光學膜、導光板以及快速響應液晶面板，使不同列像素光線的路徑發生轉變。轉變后的圖像使左右圖像分離開來，然后分別進入人的左右眼，從而獲得立體的感覺。

2.2 3D攝像技術

在3D攝像技術中，主要有3D攝像系統和專業立體軟件生成兩種方式來獲取立體圖像。在智能手機攝像技術中應用的主要是3D攝像系統，按照攝像方式的不同，它可以分為三種攝像系統：單鏡頭3D攝像系統、雙目3D攝像系統及多視點3D攝像系統。

如圖5所示，單鏡頭3D攝像系統，是借助反光鏡將圖像進行分離，分離后的圖像會記錄在不同的圖像傳感器中。雙目3D攝像系統是根據人的兩只眼睛的特點而建立的，它采用了兩個獨立的攝像鏡頭，能夠像人的雙眼觀看景象一樣實現立體攝像。跟雙眼不同的是，兩個鏡頭可以進行調節，從而獲得更加豐富和深層次的立體景象。如圖6所示，多視點3D攝像系統是采用多個攝像機來拍攝同一個景象，這些攝像機之間存在一定的間隔。攝像機之間的位置主要可以分為會聚式、弧形式和平行式，不同的攝像位置安排會得到不同的立體效果。觀看多視點立體圖像時，在不同的位置進行觀看時可以得到不同角度的圖像。這不僅增加了觀看的角度，而且還可以實現多人同時觀看。

3.結語

裸眼3D技術和智能手機的結合，給手機用戶帶來了更加豐富的體驗。國內的眾多高校和研究機構都對開始對裸眼3D技術進行進一步的研究，各個手機廠商也在不斷的探索性能更優的裸眼3D手機，裸眼3D手機將是一個重點研究領域。

參考文獻

[1]梁發云.裸眼立體顯示光學測試技術研究[J].儀器儀表學報，2008.

[2]王力超.基于雙攝像頭的計算機立體視覺開發平臺[J].實驗室研究與探索，2007.