第三章 研究方法
3.3 實驗步驟
3.3.3 堆疊立體圖像製作方法與步驟
3.3.3.1 設計立體圖形
本實驗首先挑選三款花朵圖的 3ds Max 檔案，如圖 3.18 為藍色小菊花、圖 3.19 為紫色小花及圖 3.20 為黃色大菊花，攝影機距離中心位置 400 mm，如圖 3.21 為攝影機與圖像位置示意圖，圖 3.22 為設定攝影機參數示意圖，圖 3.23 為三款 不同花朵輸出圖，輸出圖的檔案大小設定為 2048 pixel*1538 pixel。
圖 3.18 顯示藍色小菊花三維示意圖
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圖 3.19 紫色小花三維示意圖
圖 3.20 黃色大菊花三維示意圖
圖 3.21 攝影機與圖像位置示意圖
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圖 3.22 設定攝影機參數示意圖
圖 3.23 三款不同花朵輸出圖
3.3.3.2 輸出 10*10 矩陣圖
使用 3ds Max 軟體在三維空間取二維矩陣再選擇不同視角輸出圖像共有 100 張圖，以黃色大菊花如圖 3.24 所示。輸出設定參數最大視差為圖旋轉 2 個單位，
虛擬攝影機與圖距離為 400mm，輸出大小為 2048 pixel*1538pixel；然後將 100 張圖處理以燈箱規格輸出如圖 3.25，其輸出尺寸規格是 499.8mm*499.8mm，解 析度 298.9PPI，然後求得輸出矩陣位置圖像的前景最大視差是 15mm，背景最大 視 差 22mm ， iPad 2 輸 出 圖 像 規 格 是 1024pixel*768pixel ， 尺 寸 大 小 為 197mm*147.8mm，解析度 132PPI，然後求得輸出矩陣位置圖像的前景視差大小 4.5mm，背景最大視差 6.6mm，以前景為基準得知相鄰的兩張圖的前景視差是 0.5mm ， 背 景 視 差 是 0.733mm ， 所 以 實 驗 的 堆 疊 立 體 圖 前 景 視 差 將 落 在 0.5mm~4.5mm 之間，堆疊立體圖背景視差將落在 0.773mm~6.6mm 之間。
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圖 3.24 以 3ds Max 軟體輸出 100 張不同視角圖像
圖 3.25 10*10 燈箱規格堆疊立體圖
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3.3.3.3 選用(2*2) 矩陣方式與(3*3) 矩陣方式的不同視差圖
實驗分別選用(2*2)階不同視差的圖像，共有 9 組不同視差參數，第 1 組選 取圖像位置排列如圖 3.26，第 2 組選取圖像位置排列如圖 3.27，第 3 組選取圖像 位置排列如圖 3.28，第 4 組選取圖像位置排列如圖 3.29，第 5 組選取圖像位置排 列如圖 3.30，第 6 組選取圖像位置排列如圖 3.31，第 7 組選取圖像位置排列如圖 3.32，第 8 組選取圖像位置排列如圖 3.33，第 9 組選取圖像位置排列如圖 3.34。
另外，實驗也選用(3*3)階不同視差的圖像，共有 4 組不同視差參數，第 1 組選取圖像位置排列如圖 3.35，第 2 組選取圖像位置排列如圖 3.36，第 3 組選取 圖像位置排列如圖 3.37，第 4 組選取圖像位置排列如圖 3.38。
圖 3.26 選用(1,2)視差圖 圖 3.27 選用(1,3)視差圖
圖 3.28 選用(1,4)視差圖 圖 3.29 選用(1,5)視差圖
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圖 3.30 選用(1,6)視差圖 圖 3.31 選用(1,7)視差圖
圖 3.32 選用(1,8)視差圖 圖 3.33 選用(1,9)視差圖
圖 3.34 選用(1,10)視差圖
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圖 3.35 選用(1,2,3)視差圖 圖 3.36 選用(1,3,5)視差圖
圖 3.37 選用(1,4,7)視差圖 圖 3.38 選用(1,5,9)視差圖
3.3.3.4 製作 iPad 2 針孔薄膜
經方程式推算及 Pitch 測試條輸出幾張週期接近 0.3825mm (66.405LPI)及 0.5737mm (44.270LPI)針孔薄膜及不同開口規格的針孔陣列立體薄膜片，同時製 作檢測圖其檔案大小為 1024pixel*768pixel 解析度為 132PPI 置入 iPad 2 作為檢測 0.3825mm 及 0.5737mm 針孔薄膜是否正確。同時考量薄膜針孔大小是否會影響 堆疊立體成像清晰度，本研究將實驗比較兩種不同 Views 數對顯示器堆疊立體效 果的差異性，所以針孔陣列立體薄膜片實驗設計將製作兩種不同 LPI 數值，分別 是 66.405LPI (2 個 Views 用)三種不同開口大小分別是 0.13mm、0.1516mm 及 0.1912mm。如圖 3.39 為 66.405LPI 三個不同開口大小示意圖。另外規格是 44.270LPI (3 個 Views 用)，三種不同開口大小分別是 0.287mm、0.229mm 及 0.172mm。如圖 3.40 為 44.270LPI 三個不同開口大小示意圖。
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圖 3.39 66.405LPI 三個不同開口大小示意圖
圖 3.40 44.270LPI 三個不同開口大小示意圖
3.3.3.5 觀看立體效果
將製作好 13 組不同視差堆疊立體圖置入 iPad 2，並將兩種不同 LPI 數 6 種 不同的針孔陣列立體薄膜片放在 iPad 2 上面在一定距離觀察記錄結果，圖 3.41 為實際觀看堆疊立體圖效果情形。
圖 3.41 實際觀看堆疊立體圖效果情形
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第四章 研究成果與討論
本章節將對研究的結果做整理與分析，先從圓盤燈箱的堆疊立體實驗所觀察 到的立體效果與量測的數據做比對，然後在從 iPad 2 的堆疊立體實驗中觀察不同 視差大小對人眼舒視度影響，即找出在觀看 iPad 2 最佳距離範圍與視差大小，然 後分析量測立體薄膜的開口大小對堆疊立體成像的影響。
4.1 實驗結果
4.1.1 圓形燈箱堆疊立體實驗結果
在圓形燈箱的實驗中，首先依據選用的 5mm 壓克力材料及設定在 1200mm 觀看距離，製作 20LPI、25.4LPI、30LPI 3 種薄膜週期大小與測試條驗證是否正 確，如圖 4.1 為實際拍攝檢測 Pitch 值 30LPI 的實景圖，經量測結果正確 Pitch 值 落在第 6 與第 7 條之間，即 Pitch 值落在 29.871LPI~29.889LPI。三款花朵以 Pitch 值 29.89LPI 參數製作(10*10 矩陣圖共 100 張圖)，最後以合成軟體完成堆疊立體 圖，如圖 4.2 為黃色大菊花圓形堆疊立體圖、圖 4.3 為紫色小花圓形堆疊立體圖 及圖 4.4 為藍色小菊花圓形堆疊立體圖。
圖 4.1 實際拍攝檢測 Pitch 值 30LPI 的實景圖
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圖 4.2 黃色大菊花圓形堆疊立體圖
圖 4.3 紫色小花圓形堆疊立體圖
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圖 4.4 藍色小菊花圓形堆疊立體圖
實驗結果得到以方程式(2.4)及方程式(2.8)推算出的參數，應用在燈箱立體成 像技術正確可行，同時以數位噴墨印製 10*10 矩陣的堆疊立體圖確實可以得到很 好的立體效果，這也說明以印刷方式可以完成多 Views 的堆疊立體成像技術。
4.1.2 iPad 2 堆疊立體實驗結果
在 iPad 2 堆疊立體實驗中，主要是將完成不同視差大小的堆疊立體圖置放在 iPad 2 顯示設備，再加上針孔陣列立體薄膜片在一定距離觀看其立體效果及人眼 的舒適感。以 3ds Max 軟體完成輸出 10*10 共 100 張不同的圖以合成軟體選取 2views 不同視差的圖，共完成 9 張 2views 的堆疊立體圖，如圖 4.5~圖 4.13，再 來完成 3views 不同視差的堆疊立體圖共 4 張，如圖 4.14~圖 4.17。iPad 2 搭配的 針孔陣列立體薄膜片是依據 iPad 2 的規格，再以方程式(2.4)及方程式(2.8)推算出 製作參數，決定觀看距離設定在 600mm 左右，然後再以 Pitch 測試條找出正確 的 製 作 立 體 薄 膜 參 數 ， 從 表 3.5 推 算 製 作 立 體 薄 膜 參 數 應 該 是 0.3839mm(66.163LPI)
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圖 4.5 1,2 視差 2view 堆疊立體圖 圖 4.6 1,3 視差 2view 堆疊立體圖
圖 4.7 1,4 視差 2view 堆疊立體圖 圖 4.8 1,5 視差 2view 堆疊立體圖
圖 4.9 1,6 視差 2view 堆疊立體圖 圖 4.10 1,7 視差 2view 堆疊立體圖
圖 4.11 1,8 視差 2view 堆疊立體圖 圖 4.12 1,9 視差 2view 堆疊立體圖
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圖 4.13 1,10 視差 2view 堆疊立體圖 圖 4.14 1,2,3 視差 3view 堆疊立體圖
圖 4.15 1,3,5 視差 3view 堆疊立體圖 圖 4.16 1,4,7 視差 3view 堆疊立體圖
圖 4.17 1,5,9 視差 3view 堆疊立體圖
，但實際以 Pitch 測試條測出的值是 0.3825(66.405LPI)，雖然依公式求出的數值 有些微差異但不影響後續實驗結果(之前有說明影響 Pitch 值因素很多不在本研 究做深入的探討)，依針孔成像原理得知開口大小會影響成像清晰度，本實驗採 2 View 用三種不同開口大小分別是 0.13mm、0.1516mm 及 0.1912mm 及 3 View 用 三種不同開口大小分別是 0.287mm、0.229mm 及 0.172mm。將 6 種針孔陣列立
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體薄膜片放在 iPad 2 上會得到 39 種不同的立體效果，將從 39 種不同視差找出最 佳觀看舒適範圍，圖 4.18 開口大小 0.13mm (2x2)及 0.172mm (3x3)的薄膜在 iPad 2 上共 13 圖；圖 4.19 開口大小 0.1516mm (2x2)及 0.229mm (3x3)的薄膜在 iPad 2 上共 13 圖；圖 4.20 開口大小 0.1912mm (2x2)及 0.287mm (3x3)的薄膜在 iPad 2 上共 13 圖。
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圖 4.18 開口大小 0.13mm (2x2)及 0.172mm (3x3)的薄膜在 iPad 2 上共 13 圖
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圖 4.19 開口大小 0.1516mm (2x2)及 0.229mm (3x3)的薄膜在 iPad 2 上共 13 圖
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圖 4.20 開口大小 0.1912mm (2x2)及 0.287mm (3x3)的薄膜在 iPad 2 上共 13 圖
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從 3ds Max 軟體輸出的圖調整為 iPad 2 規格尺寸後，經比對後得知每張相鄰 的圖其前景視差是 0.500mm；背景視差是 0.733mm，實驗觀察分為兩個部份分 別是 2 View 與 3 View 的觀察，首先 2 View 實驗觀察將從 3 種不同的立體薄膜來
0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 背景視
差大小 (mm)
0.733 1.466 2.199 2.932 3.665 4.398 5.131 5.864 6.597
效 果 1 2 3 3 3 4 5 5 6
表 4.2 開口大小 0.1516mm 在 iPad 2 上觀察 9 組不同視差的堆疊圖像結果 前景視
差大小 (mm)
0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 背景視
差大小 (mm)
0.733 1.466 2.199 2.932 3.665 4.398 5.131 5.864 6.597
效 果 1 2 3 3 3 4 5 5 6
表 4.3 開口大小 0.1912mm 在 iPad 2 上觀察 9 組不同視差的堆疊圖像結果 前景視
差大小 (mm)
0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 背景視
差大小 (mm)
0.733 1.466 2.199 2.932 3.665 4.398 5.131 5.864 6.597
效 果 1 2 3 3 3 4 5 5 6
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對於觀看立體影像舒適度(重影大小)沒有明顯差異， 3 View 實驗是開口 0.287mm 優於開口 0.229mm 及開口 0.172mm，從整體觀察結果發現針孔開口大，沒有出 現明顯的顯示器 RGB 網花現象，針孔開口小有出現明顯的顯示器 RGB 網花現 象。若以 2 View 與 3 View 的比較則是 2 View 影像較為清晰，但觀看立體視角較 小。
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示器，還要有正確的針孔陣列立體薄膜片，再加上好的圖像設計，雖然本研究 沒有針對圖像設計做討論，但其設計將影響整體立體舒適效果與重影問題。
5.2 建議
從實驗的結果也觀察到一些問題有待釐清與驗證，可以做為後續研究者參 考，經整理歸納以下:
1.在 iPad 2 顯示器上觀看堆疊立體成像，觀看距離及視角都很窄，只要稍微改變 一下都會嚴重影響，再來就是影像容易出現 RGB 顏色網花干擾讓視覺不舒服，
這是未來要改善的地方，也是值得後續研究者參考及改善重點。
2.堆疊立體圖像的製作方面提出一些建議，目前在顯示器製作堆疊立體圖像是採 用軟體模擬製作，未來希望能朝實境立即拍攝即可轉換完成堆疊立體圖像方向 研究。
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參考文獻
[1] Roberts, D. E., “History of Lenticular and Related Autostereoscopic Methods,”
http://www.microlens.com/HistoryofLenticular.pdf, 2003.
[2] Roberts, D. E., “The History of Integral Print Methods,”
ftp://ftp.umiacs.umd.edu/pub/aagrawal/HistoryofIntegralImaging/
Integral History.pdf, 2011.
[3] Lippmann, M. G., “La photographie integral,” Comp. Rend., Vol. 146, pp.446-451, 1908.
[4] Wu, W. H., Yang, W. K., Cheng, S. H., Kuo M. K., Lee, H. W., Chang, C. C., Jeng, G.R., Liu C. P., “Optical Security and Anti-counterfeiting using 3D Screen Printing,” Proc. SPIE Vol. 6558, 65580N, 2007.
[5] 孫弘道、王希俊、吳文和，“網版印刷製作微透鏡陣列之最佳化研究”，印 刷科技(中央印製廠)，台北，第 48-66 頁，2011。
[6] Javidi, B., Okano, F., Son, J. Y., Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display, Springer, New York, 2009.
[7] 王宇，“全景成像的計算機重構技術研究”，博士論文，長春理工大學，2010。
[8] 伍春洪，游福成，楊揚，“一種基於3维全景圖像技術的深度測量方法”，中 國圖象圖形學報，第11卷，第四期，2006。
[9] 伍春洪，楊揚，游福成，“一種基於Integral Imaging和多基線立體匹配演算 法的深度測量方法”，電子學報，第6期，2007。
60
[15] 劉軼群，明海，“計算機輔助立體全像技術研究進展”，大氣與環境光學學 報，第1卷第二期，2006。
[16] 朴燕，“基於立體像素匹配的圖像重構技術研究”，光子學報
，
Vol . 37 No.12,2008。
[17] Faris, S., “Multi-Mode Stereoscopic Imaging,” USA Patent5,264,964, Nov. 23, 1993。
[18] 吳文和，“隨機點立體成像技術及其應用於光柵板立體印刷之研究”，碩士 論文，世新大學圖文傳播暨數位出版研究所，台北，2004。
[19] Adrin C., “Le relief en vision directe par le procédé du réseau ligné,” Juin, 2004。
[20] 網址: http://www.lenstar.org, July 01, 2012。
[21] 黃乙白，“消費性 3D 裸眼式顯示器之關鍵技術發展與智權布局分析”，通 大學光電所，2010。
[22] 楊錫杭，黃俊瑋，“紫外光固化膠製作微透鏡陣列之新式製程研究”，中 國機械工程學會，學術研討會論文集，臺灣，2004。
[23] Cox, W. R., Chen, T. and Hayes, D., “Micro-Optics Fabrication by Ink-jet Printing,” Optics & Photonics News, Vol. 12, No. 6, pp. 32-35(2001).
[24] 任智斌，“折射型微透鏡及微透鏡陣列光學性質與制作”，博士論文，中
[24] 任智斌，“折射型微透鏡及微透鏡陣列光學性質與制作”，博士論文，中