北京理工大學光電學院在光學系統(tǒng)設計和CAD領域處于國內領先地位，成功地研制了資源衛(wèi)星中繼光學系統(tǒng)、飛行仿真頭位跟蹤球幕視景系統(tǒng)、高速動態(tài)物質狀態(tài)測量光學系統(tǒng)等大型、軍用、復雜光學系統(tǒng)。目前正在系統(tǒng)地開展對自由曲面光學設計、加工、檢測技術的研究。課題組依托光電成像技術與系統(tǒng)教育部重點實驗室(籌)，得到教育部“211”、“985”工程建設項目的連續(xù)支持，擁有CODEV和LightTools光學工程軟件、系列光學干涉儀。

　　近年來，在國家杰出青年基金項目、國家自然科學基金儀器專項、國家863項目、國防預研項目、教育部長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目、北京市科技計劃項目和廣東省省部產學研重大專項的支持下，其在頭盔式立體顯示技術、裸眼立體顯示技術、真三維顯示技術以及應用方面開展了卓有成效的研究。

　　拍攝領域尋求突破

　　視差性立體顯示器通過為用戶左右眼生成兩幅有視差的圖像，從而使用戶產生深度知覺(立體視覺)。在視差型立體顯示技術方面，北京理工大學課題組利用這一原理已經研發(fā)出簡易3D立體顯示器、軸對稱式立體頭盔顯示系統(tǒng)以及自由曲面光學透視式頭盔顯示器等相關產品。

　　在裸眼立體顯示技術方面，課題組目前已研發(fā)出多投影機柱面柵屏幕立體顯示系統(tǒng)、基于斜光柵的自由立體顯示器以及360°懸浮顯示方法和系統(tǒng)等。

　　在進行立體拍攝顯示技術研究時我們發(fā)現，由于人眼的視覺生理機理和立體顯示原理不同，立體圖像往往都存在畸變，畸變使立體影像缺乏真實深度感，影響立體顯示效果。同時在一些對深度信息要求比較嚴格的應用領域，例如遙感遙測、機器人視覺、手術導航和立體觀測等，其要求立體影像與真實場景盡可能一致，否則將影響觀看者充分利用立體顯示的空間深度信息，無法做出準確的形狀和位置判斷。2006年，課題組經研究提出了一種可消畸變的立體拍攝顯示系統(tǒng)設計方法，首次將拍攝、顯示和觀看等系統(tǒng)綜合考慮，用戶采用該設計方法可以獲得正面小視場觀看時一定深度范圍內的無畸變影像。

　　另外，目前基于視差柵的自由立體顯示器尚有一個重要環(huán)節(jié)不完善，就是它的圖像源都是采用計算機技術加工的圖像，無法解決真實性和實時性的問題，無法完成實拍實顯，而且圖像動畫開發(fā)周期長，投資較大，表面內容不豐富。在醫(yī)療手術、機械裝配、氣象分析和空中交通管理、軍事指揮以及廣告娛樂等領域中，這一問題則更為突出。目前我們正在開發(fā)一種多視角立體攝像裝置，通過硬件同步采集多視角圖像，并對圖像進行實時編碼處理，配合現有的自由立體顯示器還原真實的立體場景。

　　舒適度問題有待解決

　　大屏幕立體顯示系統(tǒng)立體展示效果好，臨場感強，在大型立體影院中深受廣大觀眾喜愛。尤其是2009年上映的3D電影《阿凡達》更是將視差型立體顯示技術展現到了極致，獲得了空前的成功，標志著立體電影時代的開始。但在實際應用中，大屏幕立體顯示系統(tǒng)也暴露出一些問題，例如長時間觀看3D電影會導致頭暈和視疲勞，觀看位置、屏幕大小影響觀看效果以及立體影像存在畸變,畫面缺乏真實深度感等問題。

　　北京理工大學課題組自2009年起開始進行立體顯示舒適度研究，將影響舒適度的因素分為系統(tǒng)安裝制造引起的畸變(視差圖形狀和顏色差異、投影機安裝、刷新率)和立體顯示機理與人眼視覺生理不同而引起的畸變。前者可通過大量實驗研究按照相應標準對系統(tǒng)安裝調試進行要求來解決；后者則可以進行理論研究，選擇合適的拍攝顯示觀看參數，將不舒適性降低到人體可接受范圍之內。目前這方面的研究正在進行當中，同時我們還在進行與人眼主觀觀看效果一致的立體顯示系統(tǒng)畸變檢測方法研究，研究完成后可對3D節(jié)目制作(實拍或者電腦制作)進行指導，對立體顯示系統(tǒng)和觀看場所的設計進行檢測評價。