CN101060641A

CN101060641A - 立体图像显示方法与系统

Info

Publication number: CN101060641A
Application number: CN 200710106109
Authority: CN
Inventors: 向亚峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: CN100594737C

Abstract

本发明公开了一种立体图像显示方法，涉及立体图像显示技术，为提高立体图像的质量而提出。其技术方案是：A.获得场景的二维左图象和右图像；B.将二维左图像与右图像转换合成处理，生成二维混合图像，混合图像中左图像的像素点与右图像的像素点以相互交替相间的方式均匀分布排列；C.使显示混合图像的显示屏上每个像素点所发出光的偏振方向与最邻近的像素点所发出光的偏振方向互相垂直；D.利用偏振滤光眼镜将显示屏上显示的混合图像分解为左图像和右图像。本发明同时公开了一种实现上述方法的系统。本发明通过改善图像像素的分布提高立体图像的质量。本发明的技术方案能够很好地与现有的二维图像和视频技术在格式、播放、显示上相兼容。

Description

立体图像显示方法与系统

技术领域

本发明涉及一种立体图像生成显示技术，尤其涉及一种立体图像显示方法与系统。

背景技术

人的眼睛看物体时，由于左右两眼所见角度不同，在两眼的视网膜上形成的像并不完全相同，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。立体图像的原理是，用两个摄像镜头仿照人的眼睛的视角同时拍摄景象，得到左右两幅图像。之后，让观看者的左右眼只分别看到相对应的左右的图像，观看者所看到的就是一幅立体的影像。

在各种立体图像显示系统中，目前已经达到实用化的方法之一是：将左右两幅图像同时在一个显示屏上显示，并且使显示屏上的像素点按像素行隔行交替显示左、右图像(图像经过传输、处理、显示后，被观看者左眼所看到的图像，简称为左图像；被右眼所看到的图像简称为右图像)，即如果显示屏上的某一像素行显示的是左图像，则相邻的像素行显示右图像。在像素行的前面加上旋光膜，使相邻像素行的光线的偏振方向互相垂直，戴上偏振滤光眼镜，就可以看到立体的图像。该方法存在的问题是，由于左右两眼看到图像中有被偏光镜片过滤掉的间隔行，所以眼睛所看到的图像会有明显的暗线条，使立体图像的质量受到影响。有关该技术方案的详细内容，请参考网页：http：//www.nhk-ts.cojp/gijutsu/gill-xpol.html。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种立体图像显示方法与系统，通过改变左右图像的显示方式达到改善立体图像的显示质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种立体图像显示方法，包括以下步骤：

A、制作所要显示的场景的二维左图像和右图像；

B、将所述二维左图像和右图像按左右图像像素点交替相间排布的方式合成为混合图像；

C、显示混合图像，所显示的每个像素点所发出光的偏振方向与同一行或同一列相邻像素点所发出光的偏振方向相互垂直；

D、利用偏振滤光眼镜将显示屏上显示的图像分解为左图像和右图像。

其中，步骤A具体为：

使用有左右摄像镜头的立体摄像装置，对实物场景进行拍摄得到左图像和右图像；或由三维虚拟系统自动生成虚拟场景的左图像和右图像。

其中，步骤B中所述混合图像中像素点交替相间排布方式具体为：每个像素行以及每个像素列上，任何相邻的像素点不同属于左图像或右图像。

其中，步骤C具体为：

在混合图像的显示屏上，使用偏振薄膜和旋光控制单元控制每个像素点所发出的光的亮度和偏振方向，使每个像素点发出的光的偏振方向与同一行及同一列的相邻像素点所发出光的偏振方向互相垂直。

其中，所述左图像、右图像和混合图像均为数字图像，其大小和分辨率均相同。

其中，所述左图像、右图像和混合图像为特定文件格式的图像文件或视频文件，或为特定文件格式的图像或视频的电子信号。

一种立体图像显示系统，包括：

左右图像制作单元，用于制作要显示场景的二维左图像和右图像；

混合图像合成单元，用于将所述二维左图像和右图像按像素点交替相间排布方式合成为混合图像；

混合图像显示与控制单元，用于在显示屏上显示混合图像，并使所显示的每个像素点所发出光的偏振方向与同一行或同一列的相邻像素点所发出光的偏振方向相互垂直；

混合图像偏振分解单元，用于将所显示的混合图像分解为左图像和右图像。

其中，所述混合图像显示与控制单元由设置于显示屏上的偏振薄膜和旋光控制单元组合构成，所述偏振薄膜用于使透射光产生偏振，所述旋光控制单元用于调节透射光的偏振角度和亮度。

其中，所述左右图像制作单元为立体摄像装置或三维虚拟系统，所述立体摄像装置包括有分别用于拍摄实物场景左图像和右图像的两个摄像镜头，所述三维虚拟系统用于自动生成虚拟场景的左图像和右图像。

其中，所述混合图像偏振分解单元包括左偏振镜片和右左偏振镜片，所述左偏振镜片的偏振方向与显示屏上显示左图像的像素点的偏振方向相同，所述右偏振镜片的偏振方向与显示屏上显示右图像的像素点的偏振方向相同。

本发明中，混合图像的左图像像素点与右图像像素点按相互交替相间的方式均匀分布排列，在同一像素行以及同一像素列中，相邻的像素点不会都同属于左图像或都同属于右图像。通过在显示屏上设置偏振薄膜和旋光装置单元，使显示屏上每个像素点发出的光的偏振方向与同一像素行以及同一像素列的相邻像素点所发出的光的偏振方向互相垂直。这样，左图像像素点发出光的偏振方向与右图像像素点发出光的偏振方向互相垂直，用户使用偏光滤光镜看混合图像，就可以看到有立体效果的图像。由于混合图像中的左图像像素点与右图像像素点以相互交替相间的方式均匀分布排列，通过偏光滤光镜后所得到的分解后的左图像和右图像的像素点分布均匀，因此用户能够享受到更好的图像质量。本发明在技术上比较容易实现，并能获得很好的图像质量。图像信息的保存、传输与现有的二维图像系统相兼容，容易实现与分时立体图像的兼容。

附图说明

图1为本发明立体图像显示系统的结构组成示意图；

图2为本发明立体图像合成、显示过程的示意图；

图3为本发明混合图像的像素分布示意图；

图4为本发明立体图像显示单元的核心结构组成示意图；

图5为本发明立体图像显示单元的核心结构另一组成示意图；

图6为本发明立体图像显示方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：将左图像和右图像同时显示在同一显示屏上，左图像的像素点与右图像的像素点以相互交替相间的方式均匀分布排列，并且左图像的像素点与右图像的像素点的偏振方向互相垂直，使用偏振滤光眼镜看显示屏上的图像，就可以看到立体的影像。由于眼睛所看到的左、右图像的像素分布均匀，因此能够获得更好的图像质量。

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为本发明立体图像显示系统的结构组成示意图。如图1所示，本发明的立体图像显示系统包括：左右图像制作单元100、混合图像合成单元110、混合图像显示控制单元120和混合图像偏振分解单元130。其中，左右图像制作单元100用于制作待成立体图像的二维左图像和右图像。作为实施实例之一，左右图像制作单元100为有左右两个摄像镜头的立体摄像机。立体摄像机所拍摄的左图像和右图像为数字图像，图像大小及分辨率均相同。左右图像制作单元100也可以是三维虚拟系统，该三维虚拟系统可根据虚拟场景自动生成左图像和右图像。图2为本发明立体图像合成、显示过程的示意图，如图2所示，标号为3、4的方框中的视图分别为拍摄出的左图像和右图像。由于左、右图像的拍摄技术以及利用三维虚拟系统生成左右图像的技术均属于本领域技术人员的公知技术，这里不再赘述。混合图像合成单元110用于将左、右图像合并成用于在混合图像显示控制单元120上显示的混合图像。混合图像显示单元120用于将混合图像合成单元110生成的混合图像在一个显示屏中显示，并使显示屏显示区域内每个像素点所发出的光的偏振方向与同一像素行以及同一像素列的相邻像素点所发出的光的偏振方向互相垂直。本发明中，混合图像显示控制单元120具体为液晶显示屏、等离子显示屏或阴极射线管显示器等。混合图像偏振分解单元130用于观看混合图像显示单元120显示的混合图像。混合图像偏振分解单元130包括左右两片偏光镜片的偏振滤光眼镜，两镜片的偏振方向互相垂直，并且左镜片的偏振方向与显示屏上左图像像素点的偏振方向一致，右镜片的偏振方向与显示屏上右图像像素点的偏振方向一致，这样，左镜片仅可透过左图像像素点所发的光，而右镜片仅可透过右图像像素点所发的光。使用偏振滤光眼镜看显示屏上的混合图像，就可以看到立体的影像。以下分别详细介绍混合图像合成单元110和混合图像显示控制单元120。

混合图像合成单元110用于将二维左图像和右图像进行变换合并处理，生成用于在混合图像显示控制单元120上显示的混合图像。一种比较容易说明的方法是，混合图像的图像大小及分辨率与二维左图像和右图像相同，混合图像中的左图像像素组的像素点与二维左图像上对应位置的像素点相同，混合图像中的右图像像素组的像素点与二维右图像上对应位置的像素点相同。但是，二维左图像中与混合图像中的右图像像素组的位置相对应的像素点，以及二维右图像中与混合图像中的左图像像素组的位置相对应的像素点的信息，在变换合成处理成混合图像的过程中会损失掉。由于在混合图像中，左、右图像像素组的像素点是交替相间均匀分布的，在高分辨率的情况下，这种像素信息的损失不会对图像质量有很大的影响。如图2所示，左图像3和右图像4经过变换合成处理后得到混合图像5。

为了降低像素信息的损失对图像质量的影响，作为另一个混合图像合成实施例，在前述的实施例的基础上，将二维左图像中与混合图像中的右图像像素组的位置相对应的像素点的信息(颜色、亮度)，加权叠加到混合图像中相应位置的相邻左图像像素组的像素点上。同样地，将二维右图像中与混合图像中的左图像像素组的位置相对应的像素点的信息，加权叠加到混合图像中相应位置的相邻左图像像素组的像素点上。这样可以有效地防止出现图像失真的现象。例如，对于左图像中的像素点，将与图3中的像素点1对应的像素点的各颜色通道的灰度，乘以加权系数0.5，将与图3中的像素点2对应的像素点的各颜色通道的灰度，乘以加权系数0.125，然后将一个与图3中的像素点1对应的像素点的与相邻四个与图3中的像素点2对应的像素点进行加权叠加，得到混合图像中对应像素1的一个像素点的信息。这样就可以降低在变换合并处理时由于图像信息丢失所产生的对图像质量的影响。

图3为本发明混合图像的像素分布示意图。如图3所示，图中每一个方块表示一个像素点，标记为1的方块表示混合图像中的左图像像素组的像素点，而标记为2的方块表示混合图像中的右图像像素组的像素点。左、右图像像素组的像素点互相间隔地分布：每个左图像像素点周围有四个最近的右图像像素点，同时，每个右图像像素点周围又有四个最近的左图像像素点。在同一像素行以及同一像素列上，相邻的像素点分别属于不同的像素组。

以下说明本发明的混合图像显示控制单元120。

图4为本发明混合图像显示控制单元120的实施例的核心结构组成示意图。本发明的混合图像显示控制单元120是在现有的液晶显示屏上加设偏振薄膜和旋光装置单元，作为示例说明，本说明中只以单色图像显示屏为例加以说明。如图4所示，混合图像显示控制单元120的核心部分包括背景光偏振膜10、旋光控制装置11、偏振滤光膜12，以及旋光控制装置13和偏振滤光膜14。与普通二维图像液晶显示器类似，背景光源光通过背景光偏振膜10、旋光控制装置11和偏振滤光膜12后发射出。背景光偏振膜10使背景光产生偏振，旋光控制装置11用来改变并控制偏振光的偏振角，经偏振滤光膜12滤光就可以控制像素点的亮度。与普通二维图像液晶显示屏不同的是，对于显示屏上的左图像像素组和右图像像素组，其中一组的像素点的前部，再设有一个旋光控制装置13和偏振滤光膜14，使该像素组的光的偏振方向旋转90度；另一像素组的光直接从偏振滤光膜14上的小孔15通过。这样，左图像像素组的光的偏振方向与右图像像素组的光的偏振方向就互相垂直了。观看者用偏振滤光眼镜看显示屏所显示的混合图像，就可以看到立体的图像了。偏振滤光膜14上的小孔分布与混合图像中的左、右图像像素组其中一组的像素点相对应。

上述的旋光装置单元即为旋光控制装置11、13，背景光偏振膜10与偏振滤光膜12、14都是上述的偏振薄膜。

图5为本发明混合图像显示控制单元120的另一实施例的核心结构组成示意图。如图5所示，本发明的混合图像显示控制单元120也是在显示立体图像的液晶显示屏的基础上加设偏振薄膜和旋光装置单元来实现的。其核心部分包括背景光偏振膜16、17，旋光控制装置18和偏振滤光膜19、20。其中显示屏中的背景光偏振膜由显示左图像用背景光偏振膜16和显示右图像用背景光偏振膜17组成，前置偏振滤光膜由显示左图像用的前置偏振滤光膜19和显示右图像用前置偏振滤光膜20组成。背景光偏振膜16和前置偏振滤光膜20的偏振方向与背景光偏振膜17和前置偏振滤光膜19的偏振方向垂直。旋光控制装置18用于控制像素点发出光的角度从而来控制其亮度。左图像像素组的光通过背景光偏振膜16、小孔22、旋光控制装置18、前置偏振滤光膜19和小孔24后发射出；右图像像素组的光通过小孔21、背景光偏振膜17、旋光控制装置18、小孔24和前置偏振滤光膜19后发射出。由于偏振滤光膜19、20的偏振方向互相垂直，显示屏上显示左、右图像的像素点所发出的光的偏振方向就互相垂直了，用偏振滤光眼镜看显示屏所显示的混合图像，就可以看到立体的图像了。

本发明的混合图像显示控制单元120也可以通过等离子显示屏实现，只要在等离子显示屏的前面加上图5中所示的前置偏振滤光膜19、20即可，用偏振滤光眼镜观看显示屏所显示的图像，就可以看到立体的图像。

如图2所示，用偏振滤光眼镜6、7看显示屏上的混合图像5，左眼看到的是图像8，右眼看到的是图像9。由于两眼看到的是不同的图像，所以能够产生看到立体图像的视觉效果。由于图像的像素点分布均匀，因此能够获得好的图像质量。

上述的立体图像显示单元也可以用于显示普通二维图像。观看普通二维图像时，不需要使用偏振滤光眼镜。

图6为本发明立体图像显示方法的一个实施例的流程图。如图6所示，立体图像显示方法包括以下步骤：

步骤601：制作所要显示的场景的二维左图像和右图像。使用装有左右两个可调整摄像镜头角度的立体摄像机，拍摄特定场景的二维左视频影像和右视频影像。所拍摄的左视频影像和右视频影像的图像大小及分辨率均相同，并用专用的视频格式保存以保证左右视频图像的同步。也可以使用三维虚拟系统可据虚拟场景自动生成左图像和右图像。

步骤602：将所述二维左图像和右图像进行变换合成处理，生成左右图像按像素点交替相间的方式排布的混合图像。对生成的左图像和右图像进行转换合成处理，生成混合图像格式的视频文件。具体转换合成处理的方法可参见前文本发明的立体图像显示系统部分的相关描述。转换合成后的视频文件用普通二维视频文件格式保存，以进行数据传输或播放等。

步骤603：在特制的显示屏上显示混合图像，使显示屏上的每个像素点所发出光的偏振方向与同一行或同一列的相邻像素点所发出光的偏振方向互相垂直。具体实现方式可参见前文本发明的立体图像显示系统部分的相关描述。

步骤604：将混合图像分解为左图像和右图像，以使用户感受到立体效果。具体实现方式可参见前文立体图像显示系统部分的相关描述。

以上所述，仅为对本发明进行说明的实施例，并非用来限定本发明的保护范围。

Claims

1、一种立体图像显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、制作所要显示的场景的二维左图像和右图像；

2、根据权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，步骤A具体为：

3、根据权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，步骤B中所述混合图像中像素点交替相间排布方式具体为：每个像素行以及每个像素列上，任何相邻的像素点不同属于左图像或右图像。

4、根据权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，步骤C具体为：

5、根据权利要求1至4中任一项所述的立体图像显示方法，其特征在于，所述左图像、右图像和混合图像均为数字图像，其大小和分辨率均相同。

6、根据权利要求1至4中任一项所述的立体图像显示方法，其特征在于，所述左图像、右图像和混合图像为特定文件格式的图像文件或视频文件，或为特定文件格式的图像或视频的电子信号。

7、一种立体图像显示系统，其特征在于，该系统包括：

8、根据权利要求7所述的立体图像显示系统，其特征在于，所述混合图像显示与控制单元由设置于显示屏上的偏振薄膜和旋光控制单元组合构成，所述偏振薄膜用于使透射光产生偏振，所述旋光控制单元用于调节透射光的偏振角度和亮度。

9、根据权利要求7所述的立体图像显示系统，其特征在于，所述左右图像制作单元为立体摄像装置或三维虚拟系统，所述立体摄像装置包括有分别用于拍摄实物场景左图像和右图像的两个摄像镜头，所述三维虚拟系统用于自动生成虚拟场景的左图像和右图像。

10、根据权利要求7所述的立体图像显示系统，其特征在于，所述混合图像偏振分解单元包括左偏振镜片和右左偏振镜片，所述左偏振镜片的偏振方向与显示屏上显示左图像的像素点的偏振方向相同，所述右偏振镜片的偏振方向与显示屏上显示右图像的像素点的偏振方向相同。