裸眼3D手机影像处理技术研究

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【摘要】裸眼3d技术和智能手机的结合给手机使用者带来了更加丰富的体验。本文简单介绍了裸眼3D手机的现状，再重点分析了裸眼3D手机中的裸眼3D技术和3D摄像技术。

【关键词】裸眼3D技术；3D摄像技术

引言

随着科技的不断发展，裸眼3D技术也得到了快速的发展和应用。裸眼3D技术，是一种不需要借助3D眼镜就可以直接对图片和视频获得3D感受的技术。将裸眼3D技术应用在快速发展的智能手机上是一个重要的研究领域。人们不仅可以用3D智能手机进行3D摄像，还能够在手机屏幕上进行3D显示、3D游戏等。本文将先对裸眼3D手机现状进行简单的介绍，再重点探讨裸眼3D手机影像处理技术中的关键技术。

1.裸眼3D手机发展现状

2010年，夏普开发出了具有3D功能的智能手机。该手机采用的是主动快门式3D技术，在横屏和竖屏的情况下都能够生产3D图像。但是单镜头拍摄在使用时有些麻烦。比如对某景象进行拍摄时，需要对准拍摄目标，点击屏幕上的转化图标，然后按照箭头方向移动手机，这样才能拍出立体图像。2011年，LG和宏达都了3D智能手机。与夏普的3D智能手机相比，LG和宏达的3D智能手机具有两个摄像头，采用视差屏障技术来形成3D图像。在拍摄时，两个摄像头会将两个不同角度的影像进行分割，形成等距离的垂直线条状，然后将左右影像进行交错融合，从而获得3D图像。裸眼3D智能手机的应用比较广泛，市场需求也比较大，这为3D手机的发展提供了充足的动力。国内的众多高校以及企业研究单位都在裸眼3D技术等领域展开了专项研究。

2.裸眼3D手机影像处理技术中的关键技术

在裸眼3D智能手机的影像处理中，裸眼3D技术和3D摄像技术是两个非常重要的技术。

2.1 裸眼3D技术

人们观看外界景物具有立体视觉，是因为视差原理。人的两只眼睛之间有几厘米的距离，两只眼睛在观看外界景物的时候会存在一定的差别，即视差。当左右眼睛看到的图片传递到视觉中枢后，视差的存在便会有一种立体感觉。

立体显示技术根据是否佩戴3D眼镜，可以分为佩戴式和裸眼式立体显示技术。佩戴式立体显示技术是需要借助眼镜来实现光学分离，从而使左右眼睛接受不同的图像。佩戴3D眼镜比较麻烦，而且容易使人头晕，产生疲劳感觉。而裸眼式立体显示技术不需要任何辅助设备就能获得立体效果，这是因为进入眼睛前的图片本身就存在视差。目前裸眼立体显示技术的原理主要有以下几种。

第一，视差屏障式。如图1所示，该技术是在液晶显示屏的前面加上视差栅栏层，左眼和右眼通过视差栅栏层可以看到对应的左视图像和右视图像，从而产生立体感。这种结构的优点是结构简单，能够在二维和三维中进行转换。但是屏幕前面额外增加的一层视差栅栏层会降低屏幕的亮度和分辨率。

第二，柱状透镜式。如图2所示，该技术是在液晶显示屏的前面加上精密透镜层，透镜可以改变光的路线，从而使左右眼看到不同的图像。该结构可以改进视差栅栏层中存在的亮度不足等问题，但是它不能实现2D模式。

第三，多层显示式。如图3所示，该技术是通过双层液晶屏幕来分别显示前景和后景，能够在颜色、对比度等差别上实现立体感。该技术不会引起头晕等副作用，分辨率也不会下降，但是生产成本偏高。

第四，指向光源式。该技术是借助3D光学膜、导光板以及快速响应液晶面板，使不同列像素光线的路径发生转变。转变后的图像使左右图像分离开来，然后分别进入人的左右眼，从而获得立体的感觉。

2.2 3D摄像技术

在3D摄像技术中，主要有3D摄像系统和专业立体软件生成两种方式来获取立体图像。在智能手机摄像技术中应用的主要是3D摄像系统，按照摄像方式的不同，它可以分为三种摄像系统：单镜头3D摄像系统、双目3D摄像系统及多视点3D摄像系统。

如图5所示，单镜头3D摄像系统，是借助反光镜将图像进行分离，分离后的图像会记录在不同的图像传感器中。双目3D摄像系统是根据人的两只眼睛的特点而建立的，它采用了两个独立的摄像镜头，能够像人的双眼观看景象一样实现立体摄像。跟双眼不同的是，两个镜头可以进行调节，从而获得更加丰富和深层次的立体景象。如图6所示，多视点3D摄像系统是采用多个摄像机来拍摄同一个景象，这些摄像机之间存在一定的间隔。摄像机之间的位置主要可以分为会聚式、弧形式和平行式，不同的摄像位置安排会得到不同的立体效果。观看多视点立体图像时，在不同的位置进行观看时可以得到不同角度的图像。这不仅增加了观看的角度，而且还可以实现多人同时观看。

3.结语

裸眼3D技术和智能手机的结合，给手机用户带来了更加丰富的体验。国内的众多高校和研究机构都对开始对裸眼3D技术进行进一步的研究，各个手机厂商也在不断的探索性能更优的裸眼3D手机，裸眼3D手机将是一个重点研究领域。

参考文献

[1]梁发云.裸眼立体显示光学测试技术研究[J].仪器仪表学报，2008.

[2]王力超.基于双摄像头的计算机立体视觉开发平台[J].实验室研究与探索，2007.