基于AVR单片机的自由立体显示背光控制系统

理，然后按照一定的时序发送给驱动芯片。控制电路更新LED照明阵列时，按地址逐个发送数据“1”或“0”，控制每一列LED的点亮与否。

2 硬件设计
2．1 驱动电路
根据背光源亮度恒定的要求，LED阵列的驱动采用聚积科技生成的16位恒流LED驱动芯片MBI5026，其内建的CMOS移位缓存器与栓锁功能，可以将串行输入的数据转换成并行输出的格式，电流的输出值可以通过一个外接电阻进行调整，高达25 MHz的时钟频率可以满足大量数据传输的要求。
2．2 控制电路
ATmega128是ATMEL公司推出的一款8位RISC结构高速低功耗单片机，在16 MHz时钟频率时系统性能可达16 MIPS，内带128 KB的FLASHRO M，4 KB的E2PROM、4 KB系统SRAM；可扩展64 KB外部存储器；两个8位定时器／计数器，两个16位定时器／计数器；两路UART通信口，可工作在异步或同步方式。在与上位机通信的过程中，需要采用MAX232电平转换芯片将PC机串口输出的RS 232电平转换成单片机能接受的TTL电平。

3 软件设计
软件设计的总体思路是PC机检测到人眼的位置信息，给出左眼的位置数据和右眼的位置数据，单片机在得到这两个数据后，启动TC1开始t／2时间的定时，同时开始Kalman滤波，使用由式(8)得到的滤波值刷新LED照明阵列。定时器中断服务处理程序主要包括清零TCCR1B以停止定时器，按照t／2时刻人眼位置的预测值刷新LED照明阵列。这样，在人眼检测速率为每秒25帧的情况下，可以将LED的刷新速率提升到每秒50次，有效减轻了可视区域随观察者位置变化而带来的跳跃感。
程序实现对系统的初始化，包括I／O端口的初始化、TC1的初始化、中断设置、串行口工作方式选择、各种变量的初值装入。波特率设置为115 200 b／s，数据格式采用8位数据位，1位起始位，1位停止位。初始化完成后，程序进入等待状态，若上位机发送数据，则进入相应的串行口中断服务处理程序，如图4所示。

4 实验
在实验中采用NASA的航拍视差图像对，观看距离490～550 mm，观看视角±30°以内。实际得到的图像如图5所示，其中图5(a)是观察者左眼看到的图像。图5(b)是观察者右眼看到的图像，由于这两幅图像存在视差，最终就会在大脑中融合成一幅具有立体感的图像。

Kalman预测使得LED背光的刷新频率由25 Hz提高到50 Hz，跳动感有所减弱。此外，为了验证Kalman滤波算法的效果，手工标记了1 500帧图片中左右两眼的精确位置，单片机通过串口将滤波值以及1／2帧处的预测值回发给上位机。定义：

式中：△反映了与真实值的偏移程度。Kalman平衡滤波前，△1=25．56；滤波后，△2=20．45，检测偏差改善了19．99％，由图6可以直观地看出平衡Kalman滤波改善了定位的效果。

5 结语
本文介绍的自由立体显示系统只需要一对立体图片，就可以获得很好的立体效果。采用价格合理、性能优越的单片机控制系统，保证了性能与成本的兼顾。基于匀速运动模型的Kalman滤波器成功改善了系统的性能。