Autostereoscopic display systems provide real 3D images to a viewer without wearing glasses. Among them, the lenticular display system is one of the most popular because it can be easily manufactured, provide high brightness, and generate multiple views. For N-view lenticular display, N view images are multiplexed to generate a multi-view image. Then, the generated image is allocated to the LCD pixel array.
A practical lenticular display system may not provide satisfactory 3D display quality. This quality degradation is mainly due to the problems related with the design and attachment of lenticular sheet. Intrinsically, the system is designed to provide the best display quality only when a viewer locates at the optimal viewing distance. Extrinsically, precise alignment of a lenticular sheet on the LCD panel may not be practically achievable in manufacturing the system, and the lenticular sheet may be inhomogeneous if the pitch of the lenticular sheet is very narrow for the LCD panel with high resolution. These problems causes mismatch between the lenticular sheet and sub-pixels on the LCD panel, thereby an observed 3D image inevitably produces undesirable distortion.
In this thesis, we propose two methods for multiplexing appropriate multi-view images, in order to compensate the problems mentioned above. The first method predicts the unknown geometric relationship between the lenticular sheet and LCD sub-pixels by examining pattern images. And, by analyzing the geometric relationship, it describes the image to be observed at each viewing zone in terms of LCD sub-pixels, hardware parameters, and viewer’s eye position. Then, it obtains sub-pixel values to be allocated at the LCD panel by minimizing the distortion between the observed and original view images. Meanwhile, the second method directly predicts the contribution of LCD sub-pixels to each viewing zone based on the measured relationship between the LCD sub-pixels and the lenticular sheet. Then, it generates a mapping table compensating the intrinsic and extrinsic problems based on the contribution. While the first method provides the insight of the related problems, the second one provides the practical solution in generating a multi-view image without quality degradation.
To verify the proposed schemes, we examine the displayed results from several 3D images of synthetic and real scenes. The experimental results show that the proposed schemes significantly reduce distortions and improve the image quality in the lenticular display.
오토스테레오스코픽 디스플레이 시스템 (autostereoscopic display system)은 안경을 사용하지 않고 사용자에게 3차원 영상을 제공해 준다. 이러한 시스템 중에서 렌티큘러 디스플레이 시스템 (lenticular display system)은 만들기가 쉽고 고휘도이며 여러 개의 뷰 (multiple view)를 생성하기 때문에 큰 관심을 불러 일으켜 왔다. N뷰 렌티큘러 디스플레이 시스템을 위한 멀티뷰 영상 (multi-view image)을 만들기 위해 N개의 뷰 영상은 멀티플렉싱 (multiplexing)된다. 그리고 생성된 영상은 LCD 패널에 할당된다.
실제로 렌티큘러 시스템은 만족할 만한 3차원 디스플레이 화질을 제공하지 못할 가능성이 크다. 화질 저하는 주로 렌즈의 디자인과 부착에 관련되어 있는 문제들로 내부적인 요인과 외부적인 요인이 있다. 내부적으로 사용자가 최적의 관측거리에 위치해 있을 때만 시스템이 최상의 디스플레이 화질을 제공해 준다. 외부적으로는 LCD 패널이 렌티큘러와 정확하게 정렬되어 있어야 한다. 그러나 고해상도의 LCD 패널의 경우, 렌티큘러 피치 (lenticular pitch)가 상당히 작아지기 때문에 위의 요건을 만족시키기 어렵다. 또한, 렌즈 또한 불균일한 특성을 가지게 된다. 이러한 문제들은 렌티큘러와 LCD 서브 픽셀 (sub-pixel) 사이의 부적절한 관계를 야기시키며 이로 인하여 관측되는 영상에 왜곡이 발생하게 된다.
본 논문에서는 위의 문제들을 해결하기 위하여 적합한 멀티뷰 영상을 합성하는 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법에서는 테스트 패턴 영상을 이용하여 렌티큘러와 LCD 서브 픽셀 사이의 공간적인 관계를 예측한다. 그리고 그 관계를 분석하여 각각의 뷰잉 존 (viewing zone)에서 관측될 영상을 LCD 서브 픽셀과 하드웨어 파라미터, 그리고 사용자의 위치를 이용하여 표현한다. 그 다음, 원래의 뷰 영상과 관측될 영상 사이의 왜곡을 최소화하는 LCD 패널에 할당할 서브픽셀 값을 계산하여 영상왜곡을 최소화 한다. 반면에 두 번째 방법에서는 LCD 서브픽셀과 렌티큘러 사이의 예측된 공간적인 관계를 기초로 하여 LCD 서브픽셀이 각각의 뷰잉 존에 미치는 영향을 예측한다. 그리고 나서, 미치는 영향에 따라 내부적인 문제와 외부적인 문제를 한꺼번에 보상하는 매핑 테이블을 생성해 낸다. 첫 번째 방법은 본 문제에 관련된 통찰력을 제공해 주는 반면에 두 번째 방법은 멀티뷰 영상을 만드는데 있어서 간단하면서도 실제 사용 가능한 해법을 제공해 준다.
합성된 혹은 실제 3차원 영상들을 디스플레이하고 이를 관측하여 제안된 알고리즘을 검증하였다. 제안된 알고리즘은 영상의 왜곡을 잘 보상해 주며 렌티큘러 디스플레이의 영상 화질을 개선하는 것을 확인하였다.
