摘 要 近年来立体显示技术发展迅猛，应用于各个领域当中。但是目前的技术都存在着一些弊端，有的需要佩戴立体眼镜才能观看立体显示，这大大的限制了观看的灵活性和舒适性。虽然针对立体眼镜已经研发出了裸眼3D技术，但是裸眼3D技术受到观看距离和观看角度的限制，在移动位置时，观看效果降低，大大影响了效果质量。针对以上的种种问题，本文提出一种多人同时裸眼观看立体显示的技术。此项技术无需佩戴立体眼镜，并且可以实现360°的全角度观看，在移动视角的过程中不会出现图像的质量下降问题。
【关键词】360°立体显示系统 裸眼3D 立体显示
1 引言
从显示技术的发展来看，人们对显示图像质量的要求越来越高。显示技术也随着人们的需求而不断的进步。从黑白的显示图像，到彩色显示图像，再到高清显示图像，图像的显示精度在不断的提升。但是这仅仅是图像分辨率的提升，而显示技术依然停留在2D的平面显示中。近几年显示技术从2D平面显示技术向3D立体显示技术方向发展。
3D显示技术大量的应用在我们的生活当中，但是因为技术和制作水平的限制，目前的3D技术存在着各种各样的问题。
2 国内外立体成像技术分析
偏振眼镜立体显示技术，通过佩戴偏振立体眼镜，来观看立体片源。这项技术现在广泛应用于电影院中，优点是影片片源制作技术相对简单，立体显示技术成熟，硬件设备成本相对低廉，在影院应用中推广性较高。缺点是必须佩戴立体眼镜，降低了观看的灵活性，给观看者带来极大的不舒适感，限定了观看人群。偏振镜片会阻挡部分光的进入，所以图像的亮度会降低。偏振原理为视差原理，通过左右眼视差图像来呈现立体效果，所以如果视差过大或过小都会严重的影像立体效果。
主动立体眼镜立体显示技术，通过佩戴主动立体眼镜来观看立体片源。此项技术主要应用于虚拟现实显示设备中，如图1所示。优点在于图像亮度不会降低，片源制作技术成熟。缺点是必须佩戴主动快门式眼镜，观看灵活性降低，给观众带来不舒适的感觉，同样因为视差的大小原因，会影响观看影像的质量。
柱镜光栅裸眼立体显示技术，如图2所示，此项技术通过柱镜光栅，来改变光源的方向，使光线具有指向性，左右眼图像分别进入左右眼，形成立体显示效果。此方法的优点是可以不通过佩戴眼镜就可以观看到立体图像，自由度提高，不会出现配戴眼镜所带来的不适感。此方法的缺点是，观看距离受到限制，必须在一定的范围内可以观看到立体显示效果。立体图像有部分串扰，影响图像质量。在移动观看位置的时候，图像串扰会加重。
黑白光栅裸眼3D立体显示技术，如图3所示，此项技术图像透过黑白光栅，使左右眼图像分别入射到左右眼中，形成立体显示技术。此方法的有点是无需佩戴眼镜，舒适度得到提高，光栅制作成本低。但是缺点是由于遮挡了部分背景光源，导致亮度降低。对于光看距离也有一定的限制。
全息膜成像技术，通过使用45°半透半反射膜实现立体显示。光线投射到全息，一部分光线透过全息膜，另一部分光线被反射到人眼中。这样在空间中会形成一个立体的影像。此技术一般应用于产品展示中，如图4所示。优点是立体影像效果清晰，无需佩戴眼镜，观看舒适度高。缺点是显示图像和观察者之间有全息膜阻隔，有一种不真实的感觉。
针对以上亮度，舒适度，观看角度，观看人数等问题，本文提出一种方法，有效的避免了这些问题，并且达到立体显示的目的。
3 360°可视立体显示技术
360°立体显示技术，利用圆锥形屏幕对光线的作用来实现立体显示。此方法如图5所示，立体图像显示在桌面上，投影装置在桌面下面，显示图像与观察者之间完全没有任何干扰和阻碍。并且由于360°的圆锥形屏幕，所成像也是360°全方位图像，所以观察者可以在360°的范围内观看图像，实现同时的多人观察。
4 360°可视立体显示原理
360°立体显示技术是利用圆锥形屏幕和投影机组来达到虚拟立体成像的效果。如图6所示，投影机在圆锥屏幕下方，投影机光线透过圆锥投影幕。此圆锥屏幕的性质是光线沿着圆锥投影幕的脊线方向扩散，在圆周方向不扩散。当投影机组成圆周排列，同时投射光线，透过圆锥投影幕，光线在桌面上方重现，形成如图7所示的虚拟立体图像。
因为投影机组成环形紧密排列，所以在影像360°的圆周范围内，都可以观看到立体图像。
5 总结
由以上论文所叙述原理，使用原锥形屏幕和投影机组。投影机组所投射影像通过圆锥形屏幕汇聚在圆锥形屏幕上方，形成立体虚拟影像。观察者可以在360°的范围内观看虚拟立体影像。并且在移动观看中，无图像串扰。无需佩戴立体眼镜就可以看到立体图像，增加了灵活性和提高了舒适度。
此项技术可以应用在办公，教学，商业等环境中，让观察者同时观看到立体图像，通过虚拟立体显示，让内容更加简单明了。
参考文献
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作者简介
郑立国（1964-），男，黑龙江省人。现为吉林动画学院研究员，主要从事企业管理研究。
陈切春（1984-），男，辽宁省沈阳市人。日本东北大学硕士毕业。主要从事量子光学研究。
作者单位
吉林动画学院 吉林省长春市 130000