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作者：

刘昌伟

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摘要：

进入21世纪以来人们对3D影片的观影需求越来越大,但是目前观众去电影院观看3D电影时需要佩戴专用的3D立体眼镜才能看到3D效果,长期佩戴这种眼镜容易眼部疲劳和不舒服,尤其对儿童的视力有伤害,因此开发一种不需要外部辅助设备的3D影音播放设备很有研究的必要。裸眼3D技术的发展就是为了解决这样的问题而发展起来的。裸眼3D图像显示系统根据人获取立体感的原理,采用双目摄像头模拟人眼采集2D图像,通过左右图像的立体匹配获取视差图,然后通过视差图渲染技术合成3D图像,并显示在3D显示屏上,观众就能裸眼观看到立体效果。本文根据嵌入式技术和立体成像技术的相关理论,基于S3C6410处理器和WinCE6.0操作系统,设计完成了裸眼3D图像显示系统的软硬件,本文的主要研究内容如下:首先,本文研究了当前裸眼3D图像显示技术的背景和意义,查阅了该技术当前的研究现状和发展趋势,在理解3D成像的原理基础上,总结了当前3D图像显示技术存在的问题,即功能单一、图像成像效果不够好等问题。针对这些问题提出本文的解决方案,即开发一款基于嵌入式技术的裸眼3D图像显示设备。其次,根据课题的需求分析进行系统的框架设计,并了解嵌入式处理器、WinCE6.0操作系统的相关知识,并根据开发图像处理软件的需要,研究了当前双目立体匹配图像处理算法的研究现状,并在此基础上介绍了递归边缘保持图像滤波算法的数学模型。裸眼3D图像显示系统的硬件平台设计,主要包括设备的选型、电路图的设计、系统框架的设计、设备驱动以及嵌入式系统的移植等。对于双目摄像头还需要进行结构设计,并运用标定工具箱完成单目摄像头、双目摄像头的立体标定和校准工作,保证采集到的图像的精准。最后,从3D图像处理算法设计的实时性和精确性两个方面进行研究,提出一种具有时间常数算法复杂度的3D图像匹配算法(递归边缘保持型双目立体匹配算法),并将由此算法获取的视差图进行优化渲染得到3D图像。然后通过仿真实验验证了算法的有效性,该图像处理算法的误码率能够与先进的局部双目匹配算法相媲美,平均误码率在5.6%,而且该算法中只运用了加法乘法等简单运算,在计算复杂度上占有优势,因此在实时性上也表现良好,最后移植到硬件平台上也能运行良好。

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关键词：

裸眼3D技术 双目立体匹配 嵌入式系统 实时 视差图