臺灣博碩士論文加值系統

目前2D的平面影像顯示器已發展到全平面，HDTV的應用更加速大畫面平面顯示器的畫質與解析度的改善。未來顯示器技術的發展除了平面顯示器的持續發展外，另一趨勢是在立體影像顯示器。雖然立體顯示器已被研究多年，但由於成本太貴且不方便使用，因此主要被使用於實驗室或特殊場合中。
近年來，由於積體電路元件與發光元件技術的長足進步，使得立體顯示器的發展基礎日漸成熟。本論文選擇研究不需戴立體眼鏡的立體柱狀陣列透鏡螢幕顯示器。我們的研究主要重點包含：1. 立體柱狀陣列透鏡螢幕設計條件的選定及設計步驟。2. 可以預先模擬看出設計的柱狀陣列透鏡螢幕之立體效果與影像之相互干擾的程度之工作平台。3. 立體動態影像之應用。4. 立體柱狀陣列透鏡螢幕之最佳化設計。
我們透過電腦程式模擬數個不同角度所拍攝影像使用此螢幕之「影像融合」效果，並分析相鄰角度影像相互之間所產生「相互干擾」影響，以設計最佳多角度觀賞的「靜態立體」效果。我們發現在2.3公尺的觀賞距離條件下，每一「像素單元」尺寸為2.5 mm的條件下，使用14個光源點以顯示不同角度所拍攝影像的畫面時，可獲得最大且最佳的螢幕，其尺寸相當於47吋顯示器(4:3長寬比)。我們也利用動態影像排序處理，將一般的二維動態影片，製作出可多角度觀賞的「動態立體」節目。

Nowadays two-dimensional flat panel displaytechnologies have been well developed. The application of HDTV accelerates the improvement of the image quality and resolution of large screen flat panel displays. In addition to the continual progresses for flat panel display technologies, the other trend of technology development is for stereoscopic display. Although stereoscopic display technologieshave been studied for years, such displays are not popular and they are mainly used in laboratory or special application that is due to high cost and inconvenient usage.
Recently, the breaking-through progresses of the manufacturing technologies of integrated circuit and light emitting display make the development basis of stereoscopic display become more solid. This thesis studies the autostereoscopic display with lenticular lens screen which does not need special eyeglasses to view the stereoscopic image. Our studies mainly focus on 1: the conditions and design procedures for designing the stereoscopic display; 2. the development platform for previewing the stereoscopic effect of the designed display and the cross talk of the stereoscopic image due to neighboring view angles; 3. the application of stereoscopic moving image; 4. the optimal design of the screen.
The stereoscopic fusing of the images of different viewing angles is numerically simulated. The cross talk between the images is analyzed. From the result the display can be optimally designed. We found that, for 2.3-meter viewing distance and 2.5-millimeter pixel size, the maximum screen size and the best image quality display can be obtained with 14 light sources in a pixel for displaying different angle images, which corresponds to a 47” display of 4:3 aspect ratio. With the sequential process for motion images, stereoscopic video programs produced from ordinary 2D video programs are simulated and demonstrated for the designed stereoscopic display.

摘要……………………….……………………………...….….…i
Abstract…………………………….……..………………….……ii
誌謝……….……………………..…….……………….…….…...iv
目錄………………….………………..…………….……….……v
圖目錄……………………………………………………………ix
表目錄…………………………………………...…….…….……xiii
第一章 緒論………………………..….……………….…….…1
1.1 研究動機及目的..………….……………………………....1
1.2 研究方法………….………….…………….……….………1
1.3 論文架構……………………………………………...….…2
第二章 立體顯像原理……………...…………………….……3
2.1 立體影像(Stereoscopic Images)簡述.………….…………3
2.2 立體影像原理……………..………………….…..…..……3
2.2.1 光角 (Optical Angle)………...…..……….……..……4
2.2.2 視角 (Visual Angle)…………...…..………...…..……4
2.2.3 視差 (Parallax) ...…..………………….……….…..…5
2.3 立體影像之種類………...………………….…………..…7
2.3.1 交錯顯示 (Interlacing)...…………………………..…8
2.3.2 畫面交換 (Page-Flipping)……….………………...…9
2.3.3 畫面同步倍頻 (Sync-Doubling)……………………10
2.3.4 線遮沒 (Line-Blanking).…………………..….….…10
2.3.5 立體柱狀陣列透鏡螢幕 (Lenticular screen) …...…11
2.4 立體影像之拍攝……………………..…….……….……12
2.4.1 立體距離之定義…………………….…....…………13
2.4.2 平行拍攝法……………………....………….………14
2.4.3 中心點拍攝法…………………....………...…..……14
2.5 立體眼鏡之顯像原理………………………....…………15
第三章 系統模型與理論基礎………………….……………16
3.1 實驗模型與系統架構…….……………………...………16
3.1.1 實際觀賞位置及柱狀陣列透鏡像素單元大小之
設計…………………………………………………16
3.1.2 眼睛(瞳孔)位置之設定……………………………...16
3.1.3 欣賞角度範圍之定義…………………………...…..17
3.2 虛擬實物影像之製作…….……………………...………18
3.2.1 物體之移動………………………………….….……18
3.2.2 物體之旋轉…….………………...…….……....……18
3.2.3 物體之縮小、放大…….………………..……………19
3.3 螢幕投影量之計算………….…………….…….…..……20
3.3.1 前向投影法………….…………………...….…....…20
3.3.2 反向投影法………….……………….…...…...….…21
3.4 多角度平面影像之擷取與組合……………….…….…..22
3.4.1 模擬擷取不同角度之平面影像…………………..…..22
3.4.2 多重角度的平面影像之分割與組合………….……..22
3.5顯示器光角與顯示器零階可視角度之定義…….....……23
3.5.1 顯示器光角(Display Optical Angle)………………...23
3.5.2 顯示器零階可視角度(Display Zero-Order full
Visible Angle)……………………..………....…….…23
3.6 柱狀陣列透鏡之像素單元及顯示器零階可視角度之
模擬設計……………………………………………...….24
3.6.1 立體柱狀陣列透鏡之像素單元設計………………24
3.6.2 顯示器零階可視角度之模擬設計…………....……26
3.6.3 多角度影像之融合模擬原理………………………27
3.7多角度立體視覺之最佳視角數目………………..….…..28
第四章 模擬結果與分析..…………….…………..…...….…30
4.1 影像之製作………………………………....………….…30
4.1.1 靜態影像之製作…….…...……………….…...……30
4.1.2 動態影片之擷取……………………………….……30
4.2多角度影像之融合模擬方法……………………….….…30
4.2.1 光照度分佈資料數據之讀取………………………31
4.2.2 欣賞位置對光照度分佈量的修正………………...31
4.2.3 螢光幕之RGB三原色分析………….………….…32
4.2.4 映像管(CRT)螢光幕光強度γ參數之補償.………33
4.3 多角度影片之融合模擬實驗結果……….…………..…33
4.3.1 零階角度(Zero Order)範圍之影像融合………...…34
4.3.2 高階角度(High Order)範圍之影像融合……...……34
4.4 融合模擬效果分析………….…………………..….……34
4.4.1 零階角度(Zero Order)之干擾(Cross Talk)分析…...34
4.4.2 高階角度(High Order)之干擾(Cross Talk)分析…..35
4.4.3 發散角(Divergence angle)之定義……..…………...36
4.4.4 動態影片之融合實驗與應用…………….…..….…37
4.5 透過光學眼鏡觀賞實驗影像之立體視覺效果…..…..…37
4.5.1 靜態影像製作之視覺效果……….…………...……37
4.5.2 動態影片製作之視覺效果…………………………37
4.6 最佳化設計之探討………………………….……………38
4.6.1 最佳之影像欣賞角度及影像數目設計……………38
4.6.2 最佳之欣賞影像畫面大小設計……………………39
第五章 結論與未來研究方向……………..……..…………41
5.1 結論………….…………………………….……….…..…41
5.2 未來研究方向……………………….………..….…....…41
參考文獻.…………………….…………….………….….……..…80

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