双眼视差式下的全息立体影像技术

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1、双眼视差式下的全息立体影像技术展望孔祥莉齐德金（天津科技大学，天津，300457）摘要：鉴于双眼视差下的立体影像技术在人眼视觉成像模拟效果上的局限性，全息影像技术在特殊条件下对成像无的光波重现，记录了成像物的振幅，相位，亮度等全部信息，从不同角度给裸眼视觉上以三维立体影像效果，有广阔的艺术和商业价值。关键字：双眼视差视觉感知全息衍射前言人用双眼直接观察实际景物时，眼球调节，会聚，瞳孔收缩以实现对焦，视轴移动，缩放。这些深度感知因素均能自然地发挥作用，即天然视觉过程。立体视觉就是视觉系统对三维空间的知觉，也就是辨别物体的距离，物体间的前后位置、形状及方向等的能力；但在观看再现的立体活

2、动影像时，却往往由于所用技术的差异，使上述这些因素得不到完整协调一致的模拟，因而会引起观看者这样或那样的失真感或不适感。对比这些深度因素在不同立体影像技术中模拟利用的差异而言，全息立体影像在人眼视差下，是立体视觉中是一大亮点。人眼视觉的深度感知观看者感到景物深度的感知因素可划分为两大类：一类为直观深度感知因素，另一类为由眼球运动而引起的深度感知因素。前一类以生活经验为基础，后一类则以生理机能的变化为基础。直观深度感知因素可分为单眼因素和双眼因素两类。单眼因素又可分为静态的传统绘画因素和运动因素两个子类，静态的传统绘画因素已在绘画艺术中应用了几百年。它主要通过线性透视、轮廓遮挡视网膜

3、像的相对大小、光和阴影以及材质纹理变化，空气透视等方法使观看者把二维的图像理解为三维景物。运动因素则是由观看者与景物间的相对运动而诱发的，它又包括运动视差，即当观看者运动时他会感到与他相距不同距离的物体会有不同的移动量和动态遮挡等因素。运动因素对于深度感的产生有重要作用，特别是当观看静态景物时，运动视差能使人快速地作出比较可靠的纵深估计。双眼因素的产生是由于左右两眼瞳孔沿水平方向相距一定距离，两眼的不同观看角度造成左右眼视网膜上的的两个影像略有差异。仔细说来，这两个视网膜影像均为倒像并且有由于眼水晶体后曲面造成的一定畸变，但人的大脑却能将影像倒转并消除上述畸变。此外，大脑还将这两个

4、影像重叠在一起生成单一的能使人感知深度与体积的融合像。该融合像位于人前额中心的正前方，它是人的神精眼所看到的景物影像。上述的奇异过程称为双眼立体视觉，简言之两眼视网膜影像的差异构成了产生深度感的重要基础—双眼立体视觉。双眼视差式立体显示技术具有悠久的历史，几乎和照相术的历史一样久远。它通过显示左眼和右眼两个影像以保证得到景物的两个不同的透视像借以模拟双眼立体视觉过程，显示双眼视差影像的基本方法有：像素重合型，时间顺序型和空间隔置型三种。与之相应有许多使左右眼影像分离并分别进入左右两眼的方法。此种方法的共同特征是除了具有单眼传统绘画因素外，仅用了单一的具有双眼视差的立体画幅对作为景物

5、深度因素。尽管双眼视差是近距离观看时产生立体视觉的主要因素，但毕竟还不是全部立体视觉因素的综合。正因为如此，人们观看双眼视差式立体电影或立体电视的影像与直接观看原始景物时的感觉并不完全相同。双眼视差式立体显示目前主要应用于工业、医疗、教育与科研等领域，在一些科技发达国家，双眼视差立体电视有望近期应用于电视广播领域，预计市场上带有三维显示功能的电视会得到一定消费人群的青睐。图1是视差下的成像原理：图1观看者带有能分离左右眼影像的眼镜，其两眼瞳的间距为D位于纵深方向。不同距离之物体的同名点在银幕上的左右眼影像表示为L和RLR像点。在银幕上位置的差异使观看者产生不同的空间距离感，。当LR

6、两点重合时，观看者感觉物点位于银幕表面；当L点位于R点左侧，视差为正值时，感觉物点位于银幕后面。当L点位于R点左侧，且通过LR两点的视线相互平行时，感觉物点位于无穷远。当L点位于R点右侧，视差为负值时，感觉物点位于银幕前面。结合以上不难发现双眼视差式立体电影和双眼视差式立体电视的局限性。由于立体电影和立体电视的观看条件、银幕尺寸、观看者与银幕间的距离等。不同立体电视的局限性表现得比立体电影更为突出。这些局限性主要表现于以下几方面：眼球运动引起的深度感知因素的不和谐，无限远间隔值选择不确定性，难以保持理想的观看距离和透视传递的一致性，卡片效应（深度平面数有限），运动视差因素的缺失。综

7、上所述，可见双眼视差式立体电影和立体电视并非理想的立体影像显示方法。它只仅仅模拟了人眼立体视觉功能中诸多因素中的一个双眼视差，而且还无法保持调节与会聚的协调一致性。因此，可以这样说：它们只不过是立体活动影像技术发展的有待发展的阶段而已。立体影像活动中的全息立体全息立体显示方法是一种利用光的干涉方法摄像，利用光的衍射方法从二维屏幕上显现三维影像的技术。由于它能够通过对相干光的调制完全再现三维景物的反射光波场，因之能提供完整的空间信息。通常认为全息立体显示方法是理想的终极