CN102256152B - 一种立体图像处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体图像处理设备及方法，包括：信号生成单元和信号发送单元，其中：信号生成单元，用于生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号；信号发送单元，用于将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备。本发明通过在显示立体图像前对显示信号和驱动信号进行同步传输，解决了显示设备与光学器件动作不同步的问题，避免了立体图像显示过程中发生画面模糊、成像质量差，甚至无法得到正确的3D图像的问题。

Description

一种立体图像处理设备及方法

技术领域

本发明涉及立体图像显示技术领域，尤其涉及一种立体图像处理设备及方法。

背景技术

目前的平面显示系统由显示内容生成设备和图像显示设备组成。常见的显示内容生成设备有计算机主机、视频解码器和其他应用处理器等；常见的显示设备有阴极射线管显示器、液晶显示器和发光二极管显示器等。

目前的3D显示系统有两种主流的实现方式，包括：戴眼镜的3D显示系统和不戴眼镜的3D显示系统，其中：

戴眼镜的3D显示系统由显示设备和眼镜组成。戴眼镜的3D显示系统需要佩戴额外的观看辅助设备眼镜，会产生观看不方便，不符合消费者通常的观看习惯等问题。

不戴眼镜的3D显示系统(也称裸眼3D显示系统)，由显示设备和光学器件组成，光学器件将左图图像导向观看者的左眼，将右图图像导向观看者的右眼。

在实际使用中，不戴眼镜的3D显示系统，经常会出现画面模糊、成像质量差的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种立体显示系统，可以避免在立体图像显示的过程中发生画面模糊、成像质量差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种立体图像处理设备，包括：信号生成单元和信号发送单元，其中：

信号生成单元，用于生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号；

信号发送单元，用于将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备。

进一步地，还包括驱动信号构造单元；

驱动信号构造单元，用于在信号生成单元生成驱动信号后，根据图像显示信号采用的传输协议对驱动信号进行重新构造，使得驱动信号的传输协议与图像显示信号的传输协议相同。

进一步地，还包括信号接收单元，其中：

信号接收单元，用于从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，针对每一帧需要显示的图像立体图像数据均包含多幅画面；

信号生成单元在信号接收单元接收到立体图像数据后，根据3D控制信息对立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号；根据3D控制信息，或根据3D控制信息和立体图像数据，生成图像显示信号的驱动信号。

进一步地，还包括3D控制信息处理单元；

3D控制信息处理单元，用于根据外部组件的输入生成3D控制信息；或者接收由外部组件生成的3D控制信息；或者，从立体显示内容生成设备接收包含3D控制信息的立体图像数据，并提取出3D控制信息。

进一步地，立体显示设备包含显示装置和光学器件；

信号发送单元是将图像显示信号和驱动信号同步传输给显示装置和光学器件。

进一步地，一种立体图像处理方法，包括：

生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号；

将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备。

进一步地，将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备包括：

在生成驱动信号后，根据图像显示信号采用的传输协议对驱动信号进行重新构造，使得驱动信号的传输协议与图像显示信号的传输协议相同。

进一步地，还包括：

在生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号前，从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，针对每一帧需要显示的图像立体图像数据均包含多幅画面；

在接收到立体图像数据后，根据3D控制信息对立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号；根据3D控制信息，或根据3D控制信息和立体图像数据，生成图像显示信号的驱动信号。

进一步地，3D控制信息由立体图像处理设备根据外部组件的输入生成；或者由外部组件生成发送给立体图像处理设备；或者，由立体显示内容生成设备生成，并包含在立体图像数据中，发送给立体图像处理设备。

进一步地，立体显示设备包含显示装置和光学器件；

图像显示信号和图像显示信号的驱动信号是同步传输给显示装置和光学器件。

综上所述，本发明通过在显示立体图像前对显示信号和驱动信号进行同步传输，解决了显示设备与光学器件动作不同步的问题，避免了立体图像显示过程中发生画面模糊、成像质量差，甚至无法得到正确的3D图像的问题。

附图说明

图1为本发明实施方式的立体显示系统的架构图；

图2为本发明实施方式的立体显示方法的流程图。

具体实施方式

通过大量的测试及实验，发现在不戴眼镜的3D显示系统中，显示设备与光学器件动作的不同步，导致了显示画面模糊和成像质量差的问题，经过实验发现这种动作的不同步不仅会导致画面模糊和成像质量差的问题，在比较严重的情况下，甚至可能导致无法呈现三维图像。目前造成显示设备与光学器件动作不同步的主要原因为：显示信号与驱动信号采用了不同的传输协议，各有不同的传输路径，显示信号与驱动信号传输延迟时间的不一样，导致了显示设备与光学器件动作的不同步。

通过以上分析，本实施方式中将显示信号与驱动信号同步传输到立体显示设备，以实现显示设备与光学器件动作的同步，从而避免由于显示设备与光学器件动作的不同步导致的画面模糊和成像质量差等问题。

下面结合附图对本实施方式进行说明。

图1为本实施方式提供的立体显示系统，包括：立体显示内容生成设备、立体图像处理设备以及立体显示设备，下面对系统中各设备进行逐一说明。

(一)立体显示内容生成设备：

立体显示内容生成设备，用于生成立体图像数据，将立体图像数据发送给立体图像处理设备，立体显示内容生成设备可以是计算机主机、视频解码器或其他应用处理器，是整个立体显示系统的起源(或者称为源头)。它与现有的平面二维显示系统中的显示内容生成设备的区别有两点，第一，对于要显示的每一帧图像要提供两幅或两幅以上的画面；第二，需要传输增加的数据量(下文详述)。

对于第一点，立体显示内容生成设备可以通过已经存在的视频数据得到每一帧图像中的多幅图像，也可以通过立体图像制作软件来得到，还可以从其他软件或网络等得到。该设备得到立体图像数据的方法可以多样，并不限于以上所列。

对于第二点，为了能传输更多的数据量，立体显示内容生成设备可以有多种选择。

(1)可以在不提供更多连接信号的情况下，采用更高的数据信号传输频率，例如为了给每一帧图像提供两幅图像，需要把信号传输频率提高为原来的两倍。

(2)可以在不提高信号传输频率的情况下采用更多的连接信号，例如为了给每一帧图像提供四幅图像，连接信号线需要扩展为原来的四倍。

(3)可以在不提高传输带宽的情况下，通过图像压缩后传输的方式来传输立体图像，然后立体图像处理设备经过解压缩来得到原始数据。

(二)立体图像处理设备：

立体图像处理设备包括：信号生成单元和信号发送单元，信号生成单元用于接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号，信号发送单元用于将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备。

立体图像处理设备还包括驱动信号构造单元，在信号生成单元生成图像显示信号和驱动信号后，对图像显示信号和驱动信号进行同步处理，以实现同步传输，包括：

根据图像显示信号采用的传输协议，对该图像显示信号的驱动信号进行构造，使得该图像显示信号的驱动信号的传输协议与图像显示信号的传输协议相同，再由信号发送单元传输到立体显示设备。驱动信号与图像显示信号进行合并传输，并使用同一传输通路，或者驱动信号与图像显示信号分别传输，使用不同的传输通路。

此处仅仅是列举的一种方法，现有技术中将一种数据转换成另外一个格式的数据，就是一种“重构”的方法。

对驱动信号的构造，也可以是将驱动信号写入图像显示信号的空闲位、保留位或非显要指示位，然后将图像显示信号的显示数据位清零，保留写入到图像显示信号的空闲位、保留位或非显要指示位的驱动信号。

下面对图像显示信号和驱动信号的同步传输的方式进行说明。

目前的显示设备的输入接口有很多，如HDMI、VGA、LVDS、TMDS和DisplayPort等，这些传输协议均规定了显示内容，即各个显示像素的传输方式，有些还规定如字幕和音频信息等其他内容，但这些传输协议都没有对立体显示设备的驱动信号进行约定。

本实施方式在研究了现有数字接口的前提下，提出根据显示信号的传输协议，将驱动信号写入图像显示信号的保留位、空闲位或者借用图像显示信号中对显示结果影响最小的数据位(非显要指示位)，实现同步传输显示信号与驱动信号。

在24BPP(位)LVDS传输协议中，可以采用保留位来传输每个像素对应的驱动信号，在24BPP LVDS的显示信号中，有一位没有用到，因此，可以利用这个保留位来传输驱动信号。

在18BPP LVDS传输协议中，所有的数据位都进行了定义，没有可以用来传输驱动信号的保留位，但是，可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的最低的一位作为非显要指示位来传输驱动信号，之所以没有借用像素中的绿色分量数据，是因为人眼对绿色的敏感度最高，会对显示结果造成较大影响。当然，不排除在本实施例中，也可以借用像素中的绿色分量数据的位来传输驱动信号。此外，特别需要指出的是，除了可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的最低的一位作为非显要指示位来传输驱动信号，也可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的其它位作为非显要指示位来传输驱动信号。

在HDMI传输协议中，除了显示内容外，还有数据岛可以用来传输显示内容以外的内容，所以，可以利用数据岛来传输驱动信号。

在DisplayPort传输协议中，有很多多余的带宽来传输空闲位，这些空闲位可以用来传输音频信号等内容，所以，可以利用这些空闲位来传输驱动信号。

立体图像处理设备还包括信号接收单元，从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，针对每一帧需要显示的图像所述立体图像数据均包含多幅画面。

信号生成单元是根据3D控制信息对立体显示内容生成设备传输的立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号；信号生成单元是根据3D控制信息，或根据3D控制信息和立体图像数据，生成驱动信号。

其中，信号生成单元对接收到的立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号的方法有多种，如中国专利申请，申请号为201010511742.2，公开号为102004324A的《光栅、立体显示装置以及立体显示方法》所公开的像素插值的图像处理方式及其说明书附图16。

驱动信号包括控制被驱动组件的光栅宽度、光栅长度、和/或光栅方向，以及被驱动组件的亮度、透明度和其他特征等信息。

3D控制信息包括：3D显示窗口位置信息，3D显示窗口大小信息，2D/3D画面切换信息，3D窗口数量信息，3D窗口移动信息和3D窗口形状信息等。

立体图像处理设备还包括3D控制信息处理单元，生成3D控制信息的方式可以包括：

(a)3D控制信息可以由3D控制信息处理单元根据外部组件的输入生成，比如通过鼠标，键盘，触摸屏向立体图像处理设备进行输入，以生成3D控制信息，也可以是摄像头等跟踪设备跟踪观看者的头部或者眼睛位置，再采用预设的跟踪处理软件进行处理生成，并传输给3D控制信息处理单元。

(b)由立体显示内容生成设备生成3D控制信息，包含在立体图像数据中，发送给立体图像处理设备。3D控制信息处理单元从信号接收单元接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，其中包括3D控制信息，提取出所述3D控制信息，信号生成单元进而生成图像显示信号和对应图像显示信号的驱动信号。

(三)立体显示设备包括：相邻设置的光学器件和显示装置。

立体显示设备接收立体图像处理设备同步传输的图像显示信号和驱动信号，其中，图像显示信号传输至显示装置，进行显示用途；驱动信号传输至光学器件，进行驱动用途。

显示装置可以是任何合适在消费电子产品、专业设备、或其他需要信息显示系统中使用的显示装置，如等离子显示器(PDP)、阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、以及其他类型的显示器。

显示装置和光学器件结合来实现对被显示图像组的光线进行定向传播以分离图像组的图像，从而向观众显示基于此图像组的三维图像。即观众两个眼睛能够分别只看到对应的图像，从而形成立体视觉。

光学器件可以是任何可以用来通过定向光传输而分开分别为不同方向观看的图像组以产生立体视觉的光学器件。具体地说，光学器件可以是任何可以用来通过定向光传输而分开分别为左眼和右眼观看的图像组以产生立体视觉的光学器件。例如，光学器件可包括一个视差屏障和/或透镜屏幕用来分开交错显示的左、右图像组以供单个或多个观众观看。光学器件也可包括其他类型的结构。在具体的应用中，光学器件可包括固态透镜、液态透镜、液晶透镜、电润湿透镜、固态狭缝光栅、液态狭缝光栅、液晶狭缝光栅和/或电润湿狭缝光栅。

光学器件的系统参数可以被动态调节以提高三维图像的显示质量和/或用户的视觉体验。这些可动态调节的系统参数可包括光学器件的光栅宽度、光栅长度、和/或光栅方向，以及光学器件的亮度、透明度和其他特征。例如，光学器件可以被动态设置成普通透明状态，使其对光的传播不产生影响，这样立体显示设备就成为一个二维图像显示系统，或者光学器件可以被动态设置成视差屏障和/或透镜屏幕状态以便进行三维图像显示。

此外，除了根据图像显示信号对驱动信号进行构造的方式外，也可以由立体显示设备在接收到图像显示信号和驱动信号之后，对图像显示信号和驱动信号进行对应匹配，再将对应匹配的图像显示信号用于显示装置进行显示，对应匹配的驱动信号用于光学器件进行驱动。

图2为本实施方式的立体图像处理方法，包括：

步骤201：立体显示内容生成设备生成立体图像数据，将立体图像数据发送给立体图像处理设备；

步骤202：立体图像处理设备接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号；

立体图像处理设备生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号包括：从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，根据3D控制信息对立体显示内容生成设备传输的立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号；根据3D控制信息，或根据3D控制信息和立体图像数据，生成驱动信号，针对每一帧需要显示的图像立体图像数据均包含多幅画面。

生成3D控制信息的方式可以包括：

(a)3D控制信息可以由立体图像处理设备根据外部组件的输入生成，比如通过鼠标，键盘，触摸屏向立体图像处理设备进行输入，以生成3D控制信息，也可以是摄像头等跟踪设备跟踪观看者的头部或者眼睛位置，再采用预设的跟踪处理软件进行处理生成，并传输给立体图像处理设备。

(b)由立体显示内容生成设备生成3D控制信息，包含在立体图像数据中，发送给立体图像处理设备。立体图像处理设备接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，其中包括3D控制信息，提取出3D控制信息，进而生成图像显示信号和对应图像显示信号的驱动信号。

步骤203：立体图像处理设备在生成图像显示信号和驱动信号后，对图像显示信号和驱动信号进行同步处理，以实现同步传输；

对图像显示信号和驱动信号进行同步处理包括：根据图像显示信号采用的传输协议，对该图像显示信号的驱动信号进行构造，使得该图像显示信号的驱动信号的传输协议与图像显示信号的传输协议相同。

步骤204：立体图像处理设备将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备。

立体显示设备包括：相邻设置的光学器件和显示装置。立体显示设备接收立体图像处理设备同步传输的图像显示信号和驱动信号，其中，图像显示信号传输至显示装置，进行显示用途；驱动信号传输至光学器件，进行驱动用途。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块、各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们的多个模块或者步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种立体图像处理设备，包括：信号生成单元和信号发送单元，其中：

所述信号生成单元，用于生成图像显示信号和所述图像显示信号的驱动信号；

所述信号发送单元，用于将所述图像显示信号和所述驱动信号同步传输给立体显示设备；

所述立体图像处理设备还包括驱动信号构造单元；

所述驱动信号构造单元，用于在所述信号生成单元生成所述驱动信号后，根据所述图像显示信号采用的传输协议对所述驱动信号进行重新构造，使得所述驱动信号的传输协议与所述图像显示信号的传输协议相同；其中

对所述驱动信号进行重新构造是将驱动信号写入图像显示信号的空闲位、保留位或非显要指示位，然后将图像显示信号的显示数据位清零，保留写入到图像显示信号的空闲位、保留位或非显要指示位的驱动信号。

2.如权利要求1所述的立体图像处理设备，其特征在于，还包括信号接收单元，其中：

所述信号接收单元，用于从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，针对每一帧需要显示的图像所述立体图像数据均包含多幅画面；

所述信号生成单元在所述信号接收单元接收到所述立体图像数据后，根据3D控制信息对所述立体图像数据进行重新构造，生成所述图像显示信号；根据所述3D控制信息，或根据所述3D控制信息和所述立体图像数据，生成所述图像显示信号的驱动信号。

3.如权利要求2所述的立体图像处理设备，其特征在于，还包括3D控制信息处理单元；

所述3D控制信息处理单元，用于根据外部组件的输入生成所述3D控制信息；或者接收由外部组件生成的3D控制信息；或者，从所述立体显示内容生成设备接收包含所述3D控制信息的所述立体图像数据，并提取出所述3D控制信息。

4.如权利要求1所述的立体图像处理设备，其特征在于，所述立体显示设备包含显示装置和光学器件；

所述信号发送单元是将所述图像显示信号和驱动信号同步传输给所述显示装置和光学器件。

5.一种立体图像处理方法，包括：

生成图像显示信号和所述图像显示信号的驱动信号；

将所述图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备；其中，

所述将所述图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备包括：

在生成所述驱动信号后，根据所述图像显示信号采用的传输协议对所述驱动信号进行重新构造，使得所述驱动信号的传输协议与所述图像显示信号的传输协议相同；

对所述驱动信号进行重新构造是将驱动信号写入图像显示信号的空闲位、保留位或非显要指示位，然后将图像显示信号的显示数据位清零，保留写入到图像显示信号的空闲位、保留位或非显要指示位的驱动信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

在生成图像显示信号和所述图像显示信号的驱动信号前，从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，针对每一帧需要显示的图像所述立体图像数据均包含多幅画面；

在接收到所述立体图像数据后，根据3D控制信息对所述立体图像数据进行重新构造，生成所述图像显示信号；根据所述3D控制信息，或根据所述3D控制信息和所述立体图像数据，生成所述图像显示信号的驱动信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述3D控制信息由立体图像处理设备根据外部组件的输入生成；或者由外部组件生成发送给所述立体图像处理设备；或者，由所述立体显示内容生成设备生成，并包含在所述立体图像数据中，发送给所述立体图像处理设备。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述立体显示设备包含显示装置和光学器件；

所述图像显示信号和所述图像显示信号的驱动信号是同步传输给所述显示装置和光学器件。

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