论文摘要
近年来,随着信息的迅猛增长,普通的二维显示已经不能满足人们的需求,三维立体（Three-Dimensional,3D）显示被广泛关注,三维立体显示已经成为显示领域的新的研究方向。而LED显示屏目前已被广泛应用于各种户外的大型显示场合,因此,将三维立体显示技术应用到传统LED显示屏上,不仅利用了LED显示屏亮度高、视角大、寿命长、可视性好等优点,同时,也使得在户外观看三维立体显示成为可能。因此,本文主要进行了LED三维立体显示系统的研究工作,主要包括LED三维立体显示系统光栅设计、硬件设计以及系统软件设计。本文首先针对LED显示屏上各个像素或者各个显示单元之间出现的歪曲、倾斜等现象,导致传统的狭缝光栅很难精确对齐LED显示屏,造成3D串扰大的问题,提出了一种双面型光栅。该双面光栅由前光栅、后光栅和透明基板组成,前光栅用于立体分光,实现3D显示；后光栅则是负责保证组成LED显示屏的各个LED子像素的发光中心点在水平和垂直方向保持一致,从而有效避免了传统光栅很难精确对齐,3D串扰大的问题。本文设计并实现了LED三维立体显示硬件及软件系统,LED三维立体显示系统的硬件实现采用ARM与FPGA协同工作的构架,采用ARM处理器为后级提供3D视频源,FPGA负责实现3D视频数据的存储读写控制以及灰度控制。LED三维立体显示系统的软件系统分为ARM和FPGA两部分,ARM平台的软件主要由Boot Loader、Linux内核、LCD设备驱动程序以及Qtopia用户图形界面构成；FPGA数据处理部分包含3D数据存储控制模块和驱动电路模块两部分,每个模块又被划分成若干个子模块,采用Verilog硬件描述语言对各个子模块进行描述,通过QuartusⅡ 9.0对程序进行编译、仿真和调试。本系统利用ARM嵌入式系统代替传统PC机来提供LED视频系统的视频源,不仅使得成本降低,而且具有很高的可行性和灵活性,易于工程施工,而FPGA则具有可编程特性,用户可以采用编程的方式对FPGA进行实时地配置、更新和升级。本文基于双面光栅的LED三维立体显示系统,在分辨率为256×128的LED显示屏上成功实现了2视点的三维立体显示。以此为基础,将该设计方案应用于分辨率为1366×768的LED显示屏上,实现了5视点三维立体显示。本文对于LED三维立体显示的商业化具有重要意义。