Infitec光谱分离立体成像技术
(被动多立体投影系统的最佳解决方案)
基于光谱分离的立体成像技术
INFITEC 是 “INterferenz FIlter TEChnik”的缩写. Infitec技术，又称干涉滤波器技术，它采用高质量的色彩过滤技术进行光谱分离和光谱变换，从而分别为左、右眼生成独立的三维影像，用户通过配戴专业的光谱分离眼镜，可以看到具有立体感的大幅立体投影画面，给虚拟现实用户以极具震撼的视觉感受。
INFITEC是一种新的立体成像技术，图像信息由不同的三个一组的可见光波长来传递. 在系统应用中色度亮度干扰非常小，它为立体图像带来几乎完美的分离. INFITEC技术起初是为满足德国的BMW和Benz汽车设计而研发的。它继承了目前主动立体和被动立体显示的优点，克服了其缺点。近4年来在发达国家许多高端用户得到应用。 干扰滤波器技术:
• 上图: 左右眼的图像由两个投影机同时显示,每个投影机只负责一只眼睛的图像。 左右图像的滤波分离分别由INFITEC滤波器完成.
• 上图:左眼信息（滤波器通过波段呈现微绿色） • 上图:右眼信息（滤波器通过波段呈现微红色）
这样一只眼睛的图像就不会对另外一只眼睛的图像产生任何色度和亮度干扰. 这样就带给我们一个完美的图像分离.再通过与之配套的光谱立体眼镜, 用户就可以获得空前的立体视觉感受.
Infitec是目前世界上最先进的立体投影显示技术，完美的分离, 独特的，舒适的，轻松的立体解决方案,特别是在被动式多通道立体投影显示系统或被动式背投影立体显示系统中，该技术的作用和价值尤为特出.目前包括BARCO在内的一些国际知名厂商均采用该项技术应用于其被动式立体投影显示系统解决方案中。
该技术与传统的偏振立体成像技术最大的区别在于它采用光谱分离的方法实现左右眼立体像对的高度分离, 从而实现被动立体成像. 这种技术的实现立体成像时不再需要特殊的具有偏振反射特性的金属投影幕, 只需要普通的投影屏幕甚至在白墙上就可以实现立体成像, 从而有效的避免偏振立体成像技术中因屏幕太大或多通道系统存在的”太阳效应”问题.
与传统的主被动立体成像技术相比较,其技术优点
- 不再需要特殊的具有偏振特性金属屏幕, 不会产生因为屏幕太大而导致的全屏亮度不一的现象,全屏幕亮度均衡, 这是该技术最大的技术优势之一. 而且投影系统可以移至任意教室和实验室，不需要重新安装金属投影幕。
- 左右立体像对被严格滤波和高度分离,戴上眼镜观看立体图像时无重影现象，立体效果比传统的偏振技术要好得多。
- 图象质量好，亮度高于传统的偏振立体成像技术；且无闪烁，舒适性好,持久观看无头晕现象
- 眼镜不需要配备电源和复杂的电路，眼镜轻便，因此舒适感更好，
- 不需信号同步发射器，头部可随意移动，配戴者互相之间不会产生干扰，可满足大量观众场合应用
一.VisionWall虚拟现实系统核心技术方案
由于多通道虚拟三维投影墙系统是由多个同步运算的单通道投影显示画面无缝地拼接而成，所以，与通常的单通道虚拟三维投影显示系统相比，对一个完善的多通道虚拟三维投影墙系统而言，其必须具备以下三种成熟的技术：
- 图像的边缘融合与无缝拼接技术
- 通道间的色彩与亮度平衡技术
- 多通道视景同步计算技术
- 只有解决上述几项重要的技术难题，才能成功地将三维图形计算机生成的实时三维数字影像、实时同步地输出并显示在一个具有巨幅的平面投影幕墙上，最终形成一个具有极高分辨率、无缝拼接的数字三维立体影像。
二. 图像边缘融合与无缝拼接技术方案
图像边缘融合技术的诞生源于虚拟仿真用户为了消除图像拼接的缝隙，获得更好的图象显示质量以及观察时的舒适感和临场感，追求一种1：1视觉感受和具有沉浸感的虚拟仿真显示环境，特别是在虚拟现实系统中该项技术的应用尤为普遍，在一个同步的多通道虚拟三维投影显示系统中，一个好的边缘融合技术能投射出一个无缝一体化的巨幅立体投影影像，如此巨大的立体视景环境，能为参与者提供一种无以名状的虚拟仿真感受，从而将参与者带入一个神奇的虚拟世界。
为此，多少年来，虚拟现实领域的专业人事作出无数的探索和尝试，然而今天，在众多的边缘融合技术中，计算机数字图像边缘融合技术逐步成为最主流的核心技术。
对于一个同步的多通道视景系统，采用数字边缘融合、亮度调谐、对比度调谐、色彩平衡和物理拼接等多种手段能使多个通道的投影机投射出来的图像消除拼接部分的边缘阴影，形成一个无缝一体化的巨幅立体投影影像，该影像是一个亮度相同、色彩一致、无任何拼接痕迹的整体视景画面，使整个投影屏幕达到一个一体化全景效果，从而使参与者全身心投入到虚拟世界中，立体视觉不再受图像拼缝等外界因素的干扰。而在上述的多种手段中，数字边缘融合技术则是最有效的图像边缘融合手段。
目前在世界范围内，效果最好的数字边缘融合技术是采用一定的数学算法将融合区域内的图像灰度进行非线性衰减处理，从实现形式上，主要是采用由外围的硬件边缘融合处理系统来实现，称之为硬件边缘融合，采用硬件边缘融合的理由是非线性的融合处理过程不占用图形工作站的资源，即图形工作站只负责三维图形场景的实时加速渲染，渲染后的实时影像经图形子系统输出至硬件边缘融合系统，该硬件系统本身内置了技术含量极高的非线性融合处理数学模型和色彩平衡功能模块，由该系统进行数字图像的非线性灰度衰减和边缘融合处理（如下图），计算机本身不负担该项消耗资源巨大的工作，这样，图形工作站的图形处理和外围硬件系统的边缘融合处理工作就互不干扰，这不仅保证了图形工作站的图形处理能力，而且还保证了数字图像的边缘融合效果。所以，硬件边缘融合处理系统是目前公认的、效果最好的也是最具性能价格比的数字图像边缘融合技术方案。
非线性灰度衰减和边缘融合处理
目前也有一种观点是采用软件边缘融合，所谓软件边缘融合就是在用户的图形工作站上对用户所开发的应用程序进行实时图形处理的同时也对其预留的边缘融合区域进行非线性灰度衰减处理，然后再由图形工作站将处理后的图像输出至投影机，再辅之以一定的物理办法，理论上可以实现图像的边缘融合和无缝拼接。这种办法的优点是投资小，缺点是效果差、开发难度增加、应用过程复杂、系统不稳定、系统输出延迟加剧。因为，由于图像的非线性衰减处理和融合过程不需要一个特定的外围硬件系统来完成，所以就不需要该部分硬件的投入，所以用户的投资会相对要小；然而也正是由于其非线性的融合处理过程在图形工作站上与图形加速处理过程同时进行，也就是说工作站既要进行图形加速处理同时还要进行边缘融合处理，这样导致的结果就是图形处理速度大幅下降，跳帧现象严重，同步延迟加剧，融合效果低下。这是因为，图像灰度非线性衰减的处理过程是一个很复杂的数学过程，这个过程将消耗巨大的图形工作站资源，从而严重影响图形工作站的三维图形加速处理能力和运行速度，最终导致图形工作站的图形处理能力大幅度下降，造成上述诸多问题；而且作为用户，每次开发应用程序的时候，都要重复地进行边缘融合处理工作，工作难度加大，最终的操作和使用也将非常繁琐。所以，相比较而言，软件边缘融合处理不是一种成熟的解决方案，很难满足专业的虚拟仿真应用，对于专业的虚拟仿真用户而言，这里不建议采用软件融合方案，而是采用专门的外围硬件（即边缘融合系统）来进行边缘融合处理，这样可以避免上述诸多问题。
硬件融合和无缝拼接效果：
三. 通道间图像的亮度及色彩平衡技术方案
对于平板多通道立体投影墙显示系统而言，各通道间的亮度与色彩平衡也是至关重要的技术要求。
在传统的立体投影显示系统中，目前通常采用偏振立体成像技术实现被动式三维立体成像，就是在输出左右立体像对的两台高亮度的LCD或DLP投影机前安装具有不同极化方向的偏振片（如图），虚拟影像透过偏振镜片时会被偏振极化，经偏振极化后的立体像对被投射到具有高增益指数的金属投影幕布上并被反射回来，再穿过与偏振片极化方向相对应的偏振立体眼镜后进入观看者的眼睛，这样观看者便产生很强的立体感，这是目前国际上普遍采用的立体成像技术，也是一种具有极高性能价格比的立体成像方式，采用该技术实现立体成像，图像清晰，无闪烁、无头晕现象产生，而且成本低。
在这种偏振立体成像技术中，有一点很重要，就是其所使用的投影幕必须是具有高增益指数的金属投影幕，因为具有高增益指数的金属投影幕布能够最大限度地将经偏振片极化过滤后的光线以直线方式反射回来并穿过偏振立体眼镜，在人的视网膜上成像，金属投影幕的这种偏振反射特性很好地满足了偏振立体成像技术的内在要求，符合偏振立体成像技术的光学特性，可以实现高效果的立体成像。
但是这种偏振立体成像技术最好是用于单通道的被动式立体投影显示系统，而且投影幅面一般应该控制在150英寸范围以内，否则在不同的视点观看时会出现因高增益而引起的“太阳效应”；更不适用于多通道立体投影显示系统。因为在采用偏振立体成像技术实现立体显示的投影系统中，被极化的偏振光经过具有高增益指数的金属投影幕反射后，其光线具有很强的方向性，并且在多通道投影显示系统中会有多组（台）投影机，每一组投影机为一个显示通道，负责显示一部分立体影像，而每组投影机组均安装在不同的物理位置上，这样，每个通道投影机组投射出的偏振光均会朝着各自镜头的方向直线反射回去，这就导致了从同一个视点观察到的多通道立体影像在通道与通道之间会出现亮度和色彩差异（效果如图所示）
这样的亮度和色彩差异会使观看者不能获得一幅整体的立体图像，从而会影响参与者的视觉感受和图像的立体效果，即使在经过良好边缘融合和无缝拼接处理过的系统中也会出现同样的现象（如上图），总之，在所有的采用偏振技术实现立体成像的多通道投影显示系统中，该种现象都将无法避免。用户在作决策时必须必须要考虑到这个客观实际。
为了解决多通道立体投影显示系统中通道间图像的亮度与色彩平衡问题，获得整体的三维立体视觉效果，多年来业界作出了不断的尝试和探索，目前，一种全新的基于光学虑波的技术成功解决了这个问题，它就是来自德国的Infitec plus，Infitec plus是目前世界最先进的立体成像技术，黎明视景推出的VisionWall正是基于该项技术的一套完美的整体虚拟现实投影墙系统解决方案。
什么是Infitec plus 技术
Infitec plus技术，又称干涉滤波器技术，它采用高质量的色彩过滤技术实现光谱分离和光谱变换，从而分别为左、右眼生成独立的三维影像，用户通过配戴专业的Infitec眼镜，可以看到具有立体感的大幅投影画面，给虚拟现实用户以极具震撼的视觉感受。
Infitec plus的技术优势
由于Infitec技术（干涉滤波技术）采用高质量滤光技术，分离光谱以便适合人的每只眼睛，生成无重像的被动立体图像，所以，无需特殊的具有偏振特性的屏幕或电子眼镜，只须配戴专业Infitec眼镜即可，Infitec眼镜不需要配备电源和复杂的电路，因此舒适感和沉浸感更好，眼镜轻便，由于不需信号同步发射器，所以配戴者的头部可随意移动，配戴者互相之间不会产生干扰，这样Infitec还可以满足有大量观众场合的应用，而且用Infitec眼镜直接观看LCD或CRT显示器也不会出现任何亮度和色彩失真问题。
Infitec光学过滤器还可将传统的主动立体信号转换成同样刷新率的、感觉更舒适的光谱立体图像输出，观众通过使用Infitec立体眼镜可舒适地享受高质量的立体图像效果。
Infitec plus的这些先进的技术特性解决了目前多通道立体投影显示领域两个非常棘手的技术难题，一是基于偏振立体成像技术的通道间图像之间存在的亮度和色彩差异；而且图像的显示质量、立体感和人的舒适性也得到空前的提高。可以说Infitec plus是目前世界上最先进的立体投影显示技术，包括BARCO在内的一些国际知名厂商均采用该项技术应用于立体投影显示系统，特别是在多通道投影显示系统中，该技术的作用和价值尤为特出，具体原理如下：
Infitec实现真正的通道间图像的亮度与色彩平衡，彻底消除“太阳效应”
相对于传统的偏振立体成像技术，Infitec plus干扰滤波器技术，是一种基于光谱分离和光谱变换原理来进行左右立体相对变换从而实现立体成像的技术，它不依赖于具有高增益指数的金属投影屏幕，在漫反射的普通幕布上即可实现立体成像，而经漫反射幕反射后的光线方向是杂乱无章的，整个屏幕的光线反射不具有固定的方向性，这样就和漫反射投影显示系统一样，无论观察者的视点为屏幕前的任何位置，均不会出现通道间图像的亮度和色彩差异。
Infitec技术克服了传统主动立体和被动立体技术的缺点，其主要特点为对屏幕没有偏振特性的要求，提供与主动立体一样的系统图像拼接质量，做到了真正地无缝拼接且完全消除通道间图像的亮度和色彩差异，同样的道理，在采用infitec技术的立体投影显示系统中，也不会出现因为屏幕太大而导致的“太阳效应”，是出色的高亮度、高分辨率立体投影显示技术和最佳的多通道立体成像方式。
采用infitec技术的多通道投影墙系统无缝拼接效果如图
综上所述，在多通道立体投影显示系统中，到底是采用传统的偏振立体成像技术实现立体投影显示还是采用最新的Infitec 立体成像技术来实现立体显示, 用户必须正视这样的客观现实:
| 偏振立体成像技术: | 成本低, 效果差 | 有太阳效应, 存在通道间亮度和色彩差异 |
| Infitec立体成像技术: | 成本高, 效果好 | 无太阳效应, 无通道间亮度和色彩差异 |
