基于AVR單片機的自由立體顯示背光控制系統(tǒng)

摘要：為實現(xiàn)立體顯示，設(shè)計并實現(xiàn)了基于單片機的LED背光控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用單片機ATmega128為控制處理器，加以外圍電路，利用RS 232接口實現(xiàn)與PC機人眼跟蹤模塊的實時通信。同時，充分利用下位機資源，在單片機上實現(xiàn)Kalman濾波，提高人眼定位精度，并利用Kalman預測，將跟蹤速率提高一倍，有效減輕了顯示器的閃爍現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：自由立體顯示；LED；ATmega128；RS 232；Kalman濾波

0 引言
人眼視覺是立體的，立體的視覺帶給人類的不僅僅是可以判斷觀看對象的空間狀態(tài)，它和顏色一起，使這個世界更加豐富多彩、變化萬千。2010年伊始，隨著立體電影《阿凡達》的熱映，在世界各地掀起了一股3D的熱潮，3D技術(shù)成為各界關(guān)注的焦點。三菱、索尼、LG、三星等各大顯示器廠商相繼推出自己的立體電視，并寄希望于立體電視市場的開發(fā)。
立體顯示技術(shù)經(jīng)歷了多年的發(fā)展，無論在顯示質(zhì)量，還是實現(xiàn)方法上都有了很大的進步，自由立體顯示由于不需要佩戴任何輔助工具，因此正在成為立體顯示發(fā)展的方向。其中，以LCD為基礎(chǔ)，基于視差的立體顯示技術(shù)由于技術(shù)成熟且實現(xiàn)工藝不復雜，成為最有可能實現(xiàn)商業(yè)化的熱門技術(shù)之一。基于AVR單片機的自由立體顯示系統(tǒng)正是在這一技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用特殊的光學部件和LED照明陣列實現(xiàn)的。
Kalman濾波是一種線性最小方差估計，算法采用遞推形式在時域內(nèi)濾波，數(shù)據(jù)存儲量小，預測精度高，適用于對多維隨機過程進行估計，這個估計可以是對當前目標位置的估計(濾波)，也可以是對于將來位置的估計(預測)。常用于從一組有限的，包含噪聲的，對物體位置的觀察序列中得到關(guān)于物體位置的好的估計。在自由立體顯示系統(tǒng)中，單片機在進行電路控制的同時還對人眼位置信息進行Kalman濾波和預測。

1 系統(tǒng)的工作原理及總體方案設(shè)計
1．1 立體顯示的實現(xiàn)原理
視差立體的實現(xiàn)原理是將一對立體圖像分別送入人的左右眼睛，經(jīng)過大腦融合后就可以產(chǎn)生立體效果。根據(jù)這一原理，設(shè)計了一款立體顯示器，17寸LCD的奇數(shù)行和偶數(shù)行分別顯示左右立體圖像，光學部分利用菲涅爾透鏡控制光路的走向，垂直分光裝置使位于不同垂直位置的兩組LED背光源只能分別照亮LCD屏幕的奇數(shù)行或偶數(shù)行，如圖1所示。同時，兩組光源的水平位置也有差別，這樣就為左右眼分別提供了只能看到奇數(shù)行或偶數(shù)行的可視區(qū)域，如圖2所示。當觀察者在屏幕前自由移動的時候，通過攝像頭探測到人眼的位置信息，用單片機控制LED照明陣列在適當?shù)牡胤近c亮，保證始終提供正確的可視區(qū)域，實現(xiàn)自由立體顯示。