CN100590589C - 多屏显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多屏显示方法，包括步骤：控制器获取各显示屏与使用者的视点角度；依据视点角度对图像进行变换，并将变换后的图像送往视点角度对应的显示屏显示。本发明通过对图像进行与视点角度适应性的变换，将变换后的图像传送给显示屏显示给使用者，保证了各显示屏显示的图像更为接近使用者的视角，使得图像更为真实，有效地解决了由于视点角度而引起的显示效果不理想的问题；特别对于三维显示而言，能够达到逼真、奇特的显示效果；本发明仅通过安装价格低廉的角度传感器就能够实现，不需要增加其它的硬件设备，经济实用；而且不需要使用者进行额外操作，非常方便。本发明还公开了一种多屏显示系统。

Description

多屏显示方法及系统

技术领域

本发明涉及图形处理和多屏显示技术领域，尤其涉及一种多屏显示方法及系统。

背景技术

人们在观看显示屏上的图像时，希望获得宽广的视觉效果。一种作法是将单个的显示屏尺寸加大，这种做法增加了显示屏价格，而且体积巨大的显示屏也不利于搬移和携带，特别是对于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)屏来说，从技术角度也很难实现；另一种作法是采用多屏显示，这种方式日渐普遍，能够为用户带来广阔的视野享受和更多的显示内容，而且各显示屏之间活动连接，可以折叠携带，非常方便。

在目前的多屏显示中，主要应用在两个方面：

一种是，各个显示屏显示相同内容的不同部分，不同的显示内容拼接成一个完整的图像。例如，向游戏玩家显示立体的赛车场景的不同部分：游戏玩家的行进情况、对手情况以及赛车道路沿途风光。

另一种是，各个屏幕显示不同的内容，这些内容可以相关，也可以不相关。例如，可以一边显示视频流，一边编辑Word文档，一边上网浏览网络上的信息。

不管哪种方式，由于是多个显示屏同时展现在使用者面前的，所以一般会将其摆放成U型，以便使各显示屏到使用者的距离大致相等。如图1，是多屏显示的一个典型场景示意图。在此场景中，显示屏101、显示屏102和显示屏103一起为使用者显示图像，使用者一般是在处于中间的显示屏102的正前方观看。

但是，这种多屏显示会带来侧屏显示效果不理想、甚至失真的问题。这是因为除了正对使用者的显示屏102外，其余的显示屏101和显示屏103与使用者存在一定的视点角度，会给使用者带来视觉上的“盲点”，从而造成观看到的图像效果不理想。

特别在显示三维图像时，这种问题更加突出。因为三维显示时，需要精确配置用来遮挡光线行进的“视差屏障”(Barrier)，如果视点角度不同，也就是图1中使用者观看显示屏101和显示屏103时，会导致视差屏障的效果减弱，从而看不出立体效果来。

可见，当使用者对显示屏的摆放角度进行调整时，图像显示效果就很难稳定，使用者只能被动地接受因视点角度改变而变差的图像，却没有办法主动对图像的显示效果进行改善。

中国申请号为00108005.9、名为《多屏显示装置》的专利，对平面显示器件的接合部分进行视觉补偿，从而改善画面的显示品质；而美国申请号为20030151562、名为《Computer display system using multiple screens》的专利，主要通过设置各显示屏的物理位置，从而达到良好的显示效果。而对于因视点角度而引起的显示图像失真的问题，却都没有涉及。

发明内容

本发明公开了一种多屏显示的方法和系统，用于改善多屏显示的效果，特别是解决由于视点角度而引起的显示图像效果差的问题。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种多屏显示方法，包括步骤：控制器通过在其自身内部解析机械调整参数获取各显示屏与使用者的视点角度，或者通过角度感应装置获取各显示屏与使用者的视点角度；依据视点角度对图像进行变换，并将变换后的图像送往视点角度对应的显示屏显示。

在获取各显示屏与使用者的视点角度之前，所述方法还包括：在显示屏上安装机械调整装置，所述控制器向机械调整装置提供机械调整参数，机械调整装置利用机械调整参数对显示屏的物理位置进行调整。

在获取各显示屏与使用者的视点角度之前，所述方法还包括：设置正对使用者的显示屏为所述视点角度的基准。

在设置正对使用者的显示屏为视点角度的基准之后，所述方法还包括：测量正对使用者的显示屏与其它显示屏的角度；或者，在除正对使用者的显示屏之外的显示屏上安装角度感应装置，用以自动感应角度。

在获取各显示屏与使用者的视点角度之前，所述方法还包括：设置使用者为所述视点角度的基准。

在设置使用者为视点角度的基准之后，所述方法还包括：在使用者座位上安装角度感应装置，用以自动感应角度。

在控制器接收到视点角度之后，所述方法还包括：在控制器中设置各显示屏序号、视点角度类型、视点角度及图像位置调整幅度的对应关系，用以作为控制器对图像进行变换的基准。

在控制器依据视点角度对图像进行变换之前，所述方法还包括：控制器获取图像，并确定图像所发往的显示屏。

所述视点角度，包括与水平方向的角度，或者与竖直方向的角度，或者与水平及竖直的角度。

所述控制器，包括中央处理器、图形处理器或者中央处理器与图形处理器的组合。

所述角度感应装置，包括角度传感器、摄像头或摄像机。

所述显示屏，包括液晶显示器、平面显示器、等离子显示器、背投显示器或投影仪。

一种多屏显示系统包括显示屏组、角度感应装置和控制器；所述显示屏组，包括至少两个显示屏；

所述控制器，用于通过在其自身内部解析机械调整参数获取各显示屏与使用者的视点角度，或者通过角度感应装置获取各显示屏与使用者的视点角度，并依据所述视点角度对图像进行变换，并将变换后的图像送往视点角度对应的显示屏显示。

所述系统还包括机械调整装置；所述机械调整装置，用于接收所述控制器提供的机械调整参数，并利用机械调整参数对显示屏的物理位置进行调整。

所述角度感应装置，用于感应显示屏与使用者的视点角度，并将视点角度提供给所述控制器。

所述控制器包括图像截取单元、机械参数单元和图像变换单元；所述图像截取单元，用于从图像源获取图像，并提供给图像变换单元；所述机械参数单元，保存有机械调整参数，并将机械调整参数提供给机械调整装置，作为对显示屏物理位置调整的依据；而且，将机械调整参数发送给图像变换单元；所述图像变换单元，用于解析机械调整参数，获得视点角度，利用视点角度对图像的显示位置进行调整，并将调整后的图像发送给显示屏显示。

所述控制器包括图像截取单元、角度存储单元和图像变换单元；所述图像截取单元，用于从图像源获取图像，并提供给图像变换单元；所述角度存储单元，用于保存角度感应装置提供的视点角度，并提供给图像变换单元；所述图像变换单元，利用视点角度对图像的显示位置进行调整，并将调整后的图像发送给显示屏显示。

所述控制器还包括机械参数单元；所述机械参数单元，保存有机械调整参数，并将机械调整参数提供给机械调整装置，作为对显示屏物理位置调整的依据。

所述角度感应装置，包括角度传感器、摄像头或摄像机。

对本发明带来的技术效果分析如下：

(1)通过对图像进行与视点角度适应性的变换，将变换后的图像传送给显示屏显示给使用者，保证了各显示屏显示的图像更为接近使用者的视角，使得图像更为真实，有效地解决了由于视点角度而引起的显示效果不理想的问题；

(2)特别对于三维显示而言，能够达到逼真、奇特的显示效果；

(3)优选地，仅通过安装价格低廉的角度传感器就能够实现，不需要增加其它的硬件设备，经济实用；而且不需要使用者进行额外操作，非常方便；

(4)可选地，仅在显示屏上安装机械调整装置，就能在控制器的控制下实现对显示屏与图像作适应性、协调性调整，简单易行。

附图说明

图1为现有技术多屏显示场景示意图；

图2为本发明实施例一多屏显示场景示意图；

图3为本发明实现实施例一的流程图；

图4为本发明实施例二多屏显示场景示意图；

图5为本发明实施例三多屏显示场景示意图；

图6为本发明中多屏显示系统结构示意图。

具体实施方式

通过背景技术中对现有多屏显示的分析可知，由于除使用者正面之外的显示屏都与之存在视点角度，就造成了图像显示效果下降的问题，本发明正是从这点出发，通过对图像在显示屏的显示位置进行与视点角度相适应的调整，从而达到改善显示效果的目的，使显示更为真实。

其中，对图像作适应性调整属于数字图像处理技术，可参见科学出版社出版的《数字图像处理基础》一书，此技术已经非常成熟，本发明对此不做过多描述。对于如何获得显示屏与使用者之间的视点角度以及整个方法的流程，则是本发明的关键。

下面详细介绍实施例一。

实施例一是利用使用者与基准屏位置相对固定出发的，通过获取参考屏与基准屏之间的角度，而实现对图像进行与视点角度相适应的调整和显示。

首先，设定使用者正前方的显示屏为基准屏，其余为参考屏，获取各参考屏与基准屏之间的角度，并将角度传送给控制器；然后，当有图像要在某参考屏上传输的时候，控制器利用获得的该参考屏与基准屏角度，对图像进行变换；最后，将变换后的图像传送给显示屏进行显示。

图2是本发明中多屏显示场景示意图，其中，显示屏202位于使用者的正前方，作为基准屏，相应地，显示屏201、203作为参考屏，而且各显示屏都是垂直地面放置的；坐标轴x、y分别代表基准屏202显示平面的水平方向和垂直方向，显示屏202作为基准屏它的默认坐标是(0，0)。由图2可知，基准屏与参考屏的y轴是重合的，所以只考虑在x轴方向的夹角即可。显示屏201与显示屏202之间的夹角为225°，显示屏203与显示屏202之间的夹角为-45°。参考屏与基准屏之间的角度可以通过测量得到，包括自动测量和手动测量；优选地，通过在每个参考屏上安装角度感应装置获得；或者，在基准屏上安装角度感应装置统一获得各参考屏相对角度。

在获取到参考屏与基准屏之间的角度之后，将此角度传送给控制器。此控制器对参考屏要显示的图像进行变换，变换的依据就是此参考屏与基准屏的角度。

如图3所示，实施例一的实现流程包括：

步骤301：设定一个基准屏，除基准屏外的作为参考屏；一般设定正面正对使用者的显示屏为基准屏，设置基准屏的基准角度X(0)，例如X(0)为0°；X代表此角度是与x轴方向的夹角；

步骤302：获取各参考屏与基准屏的角度X(1)、X(2)....X(n)，其中1，2...n代表参考屏序号；可利用在每个参考屏上安装角度感应装置，通过角度感应装置自动得到各角度；

步骤303：将X(1)、X(2)....X(n)传送给控制器；

步骤304：判断是否有传往第i个参考屏的图像，若有，执行步骤305，否则，执行步骤307；

步骤305：控制器利用X(i)对图像进行变换；如果X(i)为0°，直接传输；

步骤306：将变换后的图像发送给第i个参考屏显示；返回步骤304；

步骤307：结束。

本实施例采用基准屏作为参考屏的位置基准，利用参考屏与基准屏的角度，对图像进行变换，从而为使用者显示出接近视角的图像。而且优选采用角度感应装置获取参考屏与基准屏的角度，不但保证了准确性，而且非常简单和方便，不需要使用者做额外的设置。

下面介绍实施例二：

与实施例一通过获取参考屏与基准屏的角度不同，本实施例直接获取使用者与显示屏的角度；控制器根据参考屏与使用者的角度，对其要显示的图像做适应性调整，以保证显示效果。

如图4所示，显示屏401与显示屏402成一定角度放置在使用者前方，由于二者与使用者相对位置和角度相似，所以直接利用使用者作为角度基准；坐标轴x、y是以使用者为基准的，分别代表使用者两侧连线方向，以及从身体向头方向，若使用者端正站立或正坐，就可以得知他的默认坐标是(0，0)。可得到，显示屏401与x轴为225°，显示屏402与x轴为-45°。

显示屏401(402)与使用者之间的角度可以通过测量得到，包括自动测量和手动测量；优选地，通过在使用者401的座位上安装角度感应装置而实现。

对于实施例二的其余步骤，与实施例一类似，在此不再赘述。

下面介绍实施例三：

上面实施例一与实施例二都是对沿水平方向伸展的显示屏进行阐述，本发明还适用于沿竖直方向伸展的多屏显示。

如图5所示，包括作为基准屏的显示屏502，以及其两侧的显示屏501、503，还有在上方的显示屏504。对于这种多屏显示，两侧的显示屏501、503采用上述介绍的方法，而对显示屏504图像的调整方法与此类似，只不过是在确定其与基准屏或使用者的角度关系时，是通过y轴上的角度来确定的。显示屏504与显示屏502在y轴上的角度为45°，在x轴方向重合。其它步骤与实施例一或实施例二类似，在此不再赘述。

对于在x轴和y轴都与基准屏或使用者存在角度的显示屏，需要同时考虑两个方向的夹角，控制器在对发往此显示屏的图像进行变换时，变换依据也是x轴和y轴两个方向的夹角。

下面介绍实施例四。

与前面三个实施例不同，实施例四不需要采用角度感应装置，控制器直接在其内部对机械调整参数进行解析，就能获取各显示屏的视点角度，从而利用视点角度对图像进行相应变换。

对显示屏的位置进行调整，可以采用手动方式，优选地，实施例四在显示屏上安装机械调整装置，此机械装置在控制器的控制下对显示屏的物理位置进行调整，从而，显示屏与使用者的视点角度就发生了改变。具体是，控制器内部保存有机械调整参数，此机械调整参数可以预先设置，也可以由使用者实时更新和设置，可以由显示屏序号、调整方向和调整幅度等组成；在要对显示屏的位置进行调整时，将此机械调整参数发送给机械调整装置，驱动其执行调整动作。可见，控制器主动掌握显示屏的视点角度，就不需要角度感应装置为其提供。仍以图2为例，控制器设置显示屏202为基准屏，分别对显示屏201、203的机械调整参数进行设置：显示屏201：序号1、调整方向x轴、调整角度225°；显示屏203：序号3、调整方向x轴、调整角度-45°。控制器通过解析机械调整参数就能获知显示屏的视点角度，然后利用视点角度对图像作适应性调整。可见，由控制器统一控制，显示屏与图像的调整是相应、协调进行的，准确高效，不需要使用者介入，非常方便。

特别说明的是，安装机械调整装置对显示屏物理位置进行调整的方式，同样适用于实施例一至实施例三，只不过仍采用角度感应装置来向控制器提供视点角度而已。

通过以上四个实施例可知，本发明中的视点角度，按其类型分为三种，包括与使用者水平方向的角度(x方向)，或者，与使用者上下方向的角度(y方向)，或者，与使用者水平及上下方向的角度(x轴和y轴两个方向的夹角)。

本发明中，图像变换是指对图像的显示位置进行适当调整，调整幅度与显示屏序号、视点角度类型、视点角度具有一定的对应关系，此对应关系可以在控制器中预先设置，也可以根据一定时间内的统计监控结果进行更新。以图5为例，当得知有图像要经显示屏504显示时，控制器通过查找对应关系，得到显示屏504的序号、视点角度类型为y轴、角度为45°、以及调整幅度(例如Δ)；利用这些对应关系信息，控制器对图像的显示位置作相应调整，然后将处理后的图像传输给显示屏504。

本发明中，显示屏包括液晶显示器、平面显示器、等离子显示器、背投显示器和投影仪等；安装在显示屏或使用者座位上的角度感应装置可以是角度传感器或者摄像头与摄像机；而控制器包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)，或者二者结合。

本发明还公开了一种多屏显示系统，如图6所示，该系统包括显示屏组601和控制器602，控制器602获取显示屏组601中各显示屏与使用者的视点角度，并根据视点角度对图像进行变换，最后将变换后的图像发送给显示屏显示。

显示屏组601是图像显示装置，包括一组显示屏，各显示屏至少与一个其它显示屏活动连接，在使用时成一定角度摆放于使用者面前，一般来讲，各显示屏到使用者的距离大致相等。显示屏组601在控制器602的控制下对图像进行显示。

控制器602通过获取的视点角度对显示屏待显示的图形进行变换。图像变换主要是指对图像作显示位置的调整，调整的幅度可以预先设定，也可以随时更新。

控制器602获取视点角度，可以通过角度感应装置603来实现，此角度感应装置603安装于显示屏或使用者座位上，用以感应视点角度，并将各视点角度发送给控制器602。角度感应装置603可以是角度传感器，或者摄像头与摄像机等能够获得角度的装置。同时，可以在显示屏上安装机械调整装置604对显示屏的物理位置进行调整。

控制器602获取视点角度，还可以通过机械调整装置604的配合实现。机械调整装置604安装于显示屏上，利用控制器602提供的机械调整参数对显示屏的物理位置进行调整；在控制器602内部，对机械调整参数进行解析，得到视点角度等参数，并利用这些参数对图像作适应性调整。

进一步分析，如图6所示，控制器602包括图像截取单元611和图像变换单元612。图像截取单元611从图像源获取到显示屏组601要显示的图像，并解析、确定此图像发往的显示屏；图像变换单元612根据获取的视点角度，对图像进行变换，并负责将变换后的图像发送给显示屏显示。

优选地，控制器602还包括角度存储单元613，用于保存角度感应装置603提供的视点角度，同时存储视点角度与其显示屏序号、视点角度类型、图像位置调整幅度等信息；并在图像截取单元611获取到图像时，将存储的内容提供给图像变换单元612。其中，视点角度类型包括三种：与使用者水平方向的角度、与使用者上下方向的角度以及与使用者水平及上下方向的角度。

可选地，控制器602包括机械参数单元614，用于保存机械调整参数，并负责将此参数提供给机械调整装置604，作为对显示屏进行物理位置调整的依据。或者，机械参数单元614还用于向图像变换单元612提供机械调整参数，以便图像变换单元612解析出图像变换所需的视点角度等参数。

本系统通过控制器602对图像进行与视点角度适应性的变换，保证了各显示屏显示的图像更为接近使用者的视角，使得图像更为真实，有效地解决了由于视点角度而引起的显示效果不理想的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1、一种多屏显示方法，其特征在于包括：

控制器通过在其自身内部解析机械调整参数获取各显示屏与使用者的视点角度，或者通过角度感应装置获取各显示屏与使用者的视点角度；

依据视点角度对图像进行变换，并将变换后的图像送往视点角度对应的显示屏显示。

2、根据权利要求1所述的多屏显示方法，在获取各显示屏与使用者的视点角度之前，所述方法还包括：

在显示屏上安装机械调整装置，所述控制器向机械调整装置提供机械调整参数，机械调整装置利用机械调整参数对显示屏的物理位置进行调整。

3、根据权利要求1或2所述的多屏显示方法，其特征在于，在获取各显示屏与使用者的视点角度之前，所述方法还包括：

设置正对使用者的显示屏为所述视点角度的基准。

4、根据权利要求3所述的多屏显示方法，其特征在于，在设置正对使用者的显示屏为视点角度的基准之后，所述方法还包括：

测量正对使用者的显示屏与其它显示屏的角度；

或者，在除正对使用者的显示屏之外的显示屏上安装角度感应装置，用以自动感应角度。

5、根据权利要求1或2所述的多屏显示方法，其特征在于，在获取各显示屏与使用者的视点角度之前，所述方法还包括：

设置使用者为所述视点角度的基准。

6、根据权利要求5所述的多屏显示方法，其特征在于，在设置使用者为视点角度的基准之后，所述方法还包括：

在使用者座位上安装角度感应装置，用以自动感应角度。

7、根据权利要求1或2所述的多屏显示方法，其特征在于，在控制器接收到视点角度之后，所述方法还包括：

在控制器中设置各显示屏序号、视点角度类型、视点角度及图像位置调整幅度的对应关系，用以作为控制器对图像进行变换的基准。

8、根据权利要求7所述的多屏显示方法，其特征在于，在控制器依据视点角度对图像进行变换之前，所述方法还包括：

控制器获取图像，并确定图像所发往的显示屏。

9、根据权利要求7所述的多屏显示方法，其特征在于，所述视点角度，包括与水平方向的角度，或者与竖直方向的角度，或者与水平及竖直的角度。

10、根据权利要求7所述的多屏显示方法，其特征在于，所述控制器，包括中央处理器、图形处理器或者中央处理器与图形处理器的组合。

11、根据权利要求7所述的多屏显示方法，其特征在于，所述角度感应装置，包括角度传感器、摄像头或摄像机。

12、根据权利要求7所述的多屏显示方法，其特征在于，所述显示屏，包括液晶显示器、平面显示器、等离子显示器、背投显示器或投影仪。

13、一种多屏显示系统，其特征在于包括显示屏组、角度感应装置和控制器；

所述显示屏组，包括至少两个显示屏；

所述控制器，用于通过在其自身内部解析机械调整参数获取各显示屏与使用者的视点角度，或者通过角度感应装置获取各显示屏与使用者的视点角度，并依据所述视点角度对图像进行变换，并将变换后的图像送往视点角度对应的显示屏显示。

14、根据权利要求13所述的多屏显示系统，其特征在于，所述系统还包括机械调整装置；

所述机械调整装置，用于接收所述控制器提供的机械调整参数，并利用机械调整参数对显示屏的物理位置进行调整。

15、根据权利要求13或14所述的多屏显示系统，其特征在于，所述角度感应装置，用于感应显示屏与使用者的视点角度，并将视点角度提供给所述控制器。

16、根据权利要求14所述的多屏显示系统，其特征在于，所述控制器包括图像截取单元、机械参数单元和图像变换单元；

所述图像截取单元，用于从图像源获取图像，并提供给图像变换单元；

所述机械参数单元，保存有机械调整参数，并将机械调整参数提供给机械调整装置，作为对显示屏物理位置调整的依据；而且，将机械调整参数发送给图像变换单元；

所述图像变换单元，用于解析机械调整参数，获得视点角度，利用视点角度对图像的显示位置进行调整，并将调整后的图像发送给显示屏显示。

17、根据权利要求15所述的多屏显示系统，其特征在于，所述控制器包括图像截取单元、角度存储单元和图像变换单元；

所述图像截取单元，用于从图像源获取图像，并提供给图像变换单元；

所述角度存储单元，用于保存角度感应装置提供的视点角度，并提供给图像变换单元；

所述图像变换单元，利用视点角度对图像的显示位置进行调整，并将调整后的图像发送给显示屏显示。

18、根据权利要求17所述的多屏显示系统，其特征在于，所述控制器还包括机械参数单元；

所述机械参数单元，保存有机械调整参数，并将机械调整参数提供给机械调整装置，作为对显示屏物理位置调整的依据。

19、根据权利要求17或18所述的多屏显示系统，其特征在于，所述角度感应装置，包括角度传感器、摄像头或摄像机。

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