CN101632311A - 利用多个单独设置的图像观察 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于显示具有至少两种不同图像设置的图像的方法，该方法包括以下步骤：提供至少三个不同的分图像并显示所述至少三个分图像。第一对分图像和第二对分图像分别构成具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的同一幅图像，从而使具有这两种图像设置的图像都是可见的。可以同时或连贯地显示所述分图像。所述设置可以包括对比度、亮度和/或景深设置。

Description

利用多个单独设置的图像观察
发明领域
本发明涉及利用多个单独设置的图像观察。本发明尤其涉及一种用于允许两个或多个观众观看同一个显示屏上的同一个(静止和/或活动)图像并同时为所述每一个观众提供一个或多个单独设置的方法和设备。这些设置可以包括但不限于，景深、对比度，和/或亮度，并且限定了图像的再现性质。
背景技术
利用不同的设置(即，调整或者调谐)来显示一幅图像或连续的图像(如视频)是众所周知的。常规的电视装置例如能够显示图像，同时允许用户改变设置，如对比度、色彩(饱和度)和亮度。但是，虽然某种调整可能适合于一个观众，但是这种调整对于另一个观众来说可能是不希望的甚至是不适合的。由于观众们的偏爱和年龄可能会发生变化，因此当观众们共享一台公共显示器时通常必须达成一种折衷。但是，对于大多数观众来说，这种折衷设置可能不理想。
已经发现，在三维图像的情况下，一些观众对图像的景深特别敏感，甚至在三维效果太强时可能会感到极度不适，而其他观众可在没有感到任何副作用的情况下欣赏三维图像。因此，共享图像的折衷的景深设置可能会使几位观众不满意。
美国专利申请US 2005/0195330公开了一种显示系统，在该系统中，几位观众中的每一位都能够观看单独的图像：每位观众都获得图像内容的单独通道，并且在显示器上呈现组合图像。但是，该专利申请没有公开图像的设置。此外，US 2005/0195330的显示系统被设计用于为每位观众提供单独的图像内容，而不是为所有观众提供单个图像内容。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的这些和其他问题，并提供一种用于显示图像的设备和方法，该图像具有至少两种不同的图像设置以便使观众在观看相同内容时享受单独的图像设置。
因此，本发明提供一种用于显示图像的设备，该图像具有至少两种不同的图像设置，每种图像设置都限定了图像再现质量，该设备包括：
-用于提供至少三个不同的分图像的图像处理单元，第一对分图像共同构成具有第一图像设置的图像，第二对分图像共同构成具有第二图像设置的图像，以及
-用于显示所述至少三个分图像的显示单元，
从而使具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的图像对其各自的观众都是可见的。
通过提供两对分图像，其中每一对分图像都代表同一幅图像的完整版本但却具有单独的设置，对于两个或更多个观众来说可以观看同一幅图像同时享受单独的图像设置。通过提供至少三个不同的分图像，能够形成两对分图像，因为这两对分图像可以共享一个分图像。当这两对共享一个分图像时，不需要第四个分图像。但是，也可以利用四个分图像来形成这两对。当然，也可以利用采用至少四个分图像的三对或更多对分图像来提供三个或更多个单独的设置。本发明的分图像可以被认为是图像的多个阶段，所述阶段被空间上和/或时间上分开。
应当注意，本发明为同一幅图像提供多个设置，从而使多个观众能够观察所述图像，每个观众都利用共享图像的单独设置。不一定存在如分区屏幕(split-screen)布置中的或者在上面提到的US 2005/0195330的布置中的多个内容(即，不同的图像)。另外要注意，该图像可以是诸如照片的静止图像，或者是诸如视频序列(video sequence)的活动图像。
可以分别显示两对分图像，从而显示四个分图像，每个观众都可看到其中的两个分图像。但是，根据本发明的另一个方面，优选在这些观众当中共享一个分图像，即只为两个观众显示三个分图像。这种分图像的共享导致所需的分图像的数量减少同时仍然提供本发明的优点。因此，优选在所述至少两种图像设置之间共享一个分图像，因此允许仅利用三个不同的分图像来显示具有两种不同图像设置的一幅图像。
在第一实施例中，显示单元包括用于同时显示所述至少三个分图像的显示装置。这些装置例如可以包括透镜状或视差栅栏(parallax barrier)显示器，该视差栅栏显示器以不同角度投射这些分图像因此将这些分图像投射在分开的空间位置。按照这种方式，获得这些分图像的空间分离。
在第二实施例中，该显示单元包括用于连贯地显示至少一些图像并因此在分开的时刻显示所述至少一些分图像的装置。按照这种方式，得到这些分图像的时间分离。用于连贯地显示至少一些分图像的显示装置例如可以包括可交替性投射分图像的光闸。
图像可以是二维的，但优选是三维的。有利的是，当该图像是三维图像时，这些设置可以包括景深设置。也就是说，本发明允许观众具有单独的景深设置。这在不同观众不同地体验图像景深时是特别有利的。由于一些观众在观看三维图像，尤其是观看具有相当大的景深效果活动的图像时可能感觉不适，因此，有利的是，本发明能够用于为这些观众减小景深的量同时保留其他观众的景深设置不变。因此，观众之一可能感受相当大的图像景深，而正在观看同一幅图像的另一个观众可能感受较小的图像景深，甚至可能是非常小的图像景深。
除了对所感受到的景深总量进行控制的设置之外，或者代替对所感受到的景深总量进行控制的设置，这些景深设置可以包括对(一部分)图像被聚焦的景深范围进行控制的焦深设置，以及对该图像中的所感受到的物屏之间的距离进行控制的偏移设置。
应当理解，对特定用户可用的这些设置可以仅包括单一参数，例如总景深设置。但是，优选的是，为每个观众提供多于一种设置。
有利的是，本发明的设备可以进一步包括用于跟踪观众位置的跟踪单元，和用于根据观众位置而调整至少一个分图像的调整装置。这种跟踪单元尤其(但并不限于)在三维图像的情况下特别是当使用自动立体显示时是有利的。可以控制这种显示以调整分图像到观众方向，因此确保观众看到正确的分图像。调整装置可以响应于观众的位置变化而自动地调整分图像。
本发明的设备可以进一步配备至少一个控制单元，所述控制单元允许观众单独地控制他们的设置。这允许手动控制这些设置。所述控制单元可以包括用于存储观众偏好的设置的设置存储器。
本发明的设备可以进一步配备至少两对光闸镜片以允许观众选择性地看到连贯显示的分图像。在可替选的实施例中，该显示单元包括透镜状显示器或者视差显示器，在这种情况下可以免除光闸镜片。在又一个实施例中，可以使用提供空间分离(如透镜状或视差显示器)的显示器以及用于提供时间分离(如光闸镜片)的装置。
本发明还提供一种显示具有至少两种不同的图像设置的图像的方法，每种图像设置都限定了图像的再现质量，该方法包括以下步骤：
-提供至少三个不同的分图像，第一对分图像共同构成具有第一图像设置的图像，第二对分图像共同构成具有第二图像设置的图像，以及
-显示该至少三个分图像，
从而使具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的图像对其各自的观众都是可见的。
所述至少两种图像设置优选地共享一个分图像，因此允许仅利用三个不同的分图像来显示具有两种不同图像设置的图像。
在根据本发明的方法的第一实施例中，显示步骤包括同时显示所述至少三个分图像，而在第二实施例中，显示步骤包括连贯地显示至少一些分图像。第三实施例是第一实施例和第二实施例的组合。
有利的是，本发明的方法可以包括跟踪观众位置以及根据观众位置而调整至少一个分图像的其他步骤。
图像可以是三维图像，在这种情况下，这些设置可以包括景深设置。本发明方法的另外实施例从下面给出的对本发明的描述中显而易见。
另外，本发明提供一种用于实现如上所述的方法的计算机程序产品。一种计算机程序产品可以包括存储于譬如CD或DVD的数据载体上的一组计算机可执行指令。这组允许可编程计算机实现上述方法的计算机可执行指令也可以从远程服务器下载，例如经由因特网。
本发明还提供一种利用上述设备或方法而产生的图像。
附图简述
下面参照附图中图解说明的示范性的实施例来进一步解释本发明，在附图中：
图1示意性地示出根据本发明的设备的实施例；
图2示意性地示出根据本发明的连续地提供分图像的方法；
图3示意性地示出根据本发明同时提供分图像的方法；
图4示意性地示出根据本发明的消费设备。
具体实施方式
仅仅通过图1中的非限制性例子来示出本发明的设备1，该设备包括图像处理单元2、显示单元(DU)3、头部跟踪单元(HTU)4和控制单元5。头部跟踪单元4是可选的并且仅结合与方向有关的显示单元一起使用，所述随方向而变的显示器例如为具有透镜状显示屏的显示单元。设备1接收输入图像I0，该输入图像I0可以是诸如照片的静止图像，或者是诸如视频序列的活动图像。
图像处理单元2被设置为用于提供至少三个不同的分图像：第一对分图像共同构成具有第一图像设置的图像，第二对分图像共同构成具有第二图像设置的同一幅图像。为此目的，图1的图像处理单元2包括第一设置单元21、第二设置单元22和组合单元23。
第一设置单元21和第二设置单元22被平行地设置，每个设置单元都接收输入图像I0并且在控制单元5的控制下和/或利用预定设置而应用设置。输入图像I0可以包括图像数据(真实图像)和景深数据(景深图)。每个设置单元都将譬如总景深设置、焦深设置、偏移设置和/或一个或多个其他设置的设置应用于图像I0，从而产生一对分图像，这对分图像共同构成可能已调整过的原始图像。这些调整产生了可以具有与输入图像I0不同的设置的图像I1和I2。应当理解，“调整过的”图像I1和I2的一些或所有设置可以与输入图像I0的设置相同。
在本例中，设置装置21和22接收来自控制单元5的设置参数。在图1的实施例中，控制单元5包括两个独立的用户输入单元51和52。
调整过的图像I1和I2(其每一个都包括两个分图像)在组合单元23中被组合并传送到显示单元3。分图像的这种组合可以包含复用或类似的技术以保持分图像的信息分离，从而使显示单元3单独地渲染这些分图像。
显示单元3可以是透镜状显示器、视差栅栏显示器或者常规显示器，并且可以包括LCD(液晶显示)屏、等离子显示屏、CRT(阴极射线管)显示屏、电泳显示屏，或者由适当的投影器将图像投射到其上的无源屏。这些显示器和屏本身是已知的。显示单元3应当能够投射至少两个分图像以便显示完整的图像，所述图像优选地是三维图像。但是，优选的是，显示单元3能够同时或基本上同时显示至少三个分图像，从而使具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的图像都是可见的。
应当理解，基本上同时显示这些分图像包括快速连续地显示至少两个分图像，从而使这些图像看起来像是同时显示的。应当注意，显示单元3被设计为用于提供单一图像，并且应当注意对于产生这些分图像不需要分区屏幕的布置。
在图1中示出的实施例中，设备1配备了用于跟踪观众位置的跟踪单元4。本身可能是已知的跟踪单元4分别向第一设置单元21和第二设置单元22发送第一跟踪信号Ts1和第二跟踪信号Ts2。所述设置单元21和22包括用于根据观众位置来调整至少一个分图像的调整装置。
图2中图解说明了本发明的原理。图2的实施例中使用光闸镜片，这使显示单元3(图1)相对简单。图中示出了一对光闸镜片8，其包括左镜片81和右镜片82，这两个镜片能够被单独地控制。每个镜片都有透明状态和不透明状态，所述状态由设备1进行控制。例如，信号处理单元2(图1)传送的红外信号可以控制镜片81和82。应当注意，光闸镜片本身是已知的，并且例如可以包括具有受控偏振的镜片。
在图2的例子中示出了针对两个观众V1和V2的三个不同的阶段(phase)I、II和III，每个观众都佩戴着一对光闸镜片8。图2中的三个阶段的每个阶段中都示出了的不同分图像，每个分图像代表单只眼睛对整幅图像的作用。
在第一阶段I中，两个观众V1和V2的左镜片81都是透明的，右镜片都是不透明的。因此，两个观众都用左眼看到第一分图像(左分图像L)。在第二阶段II中，由于第一观众V1的左镜片81是不透明的而右镜片82是透明的，因此第一观众V1用右眼看到第二分图像(右分图像R1)。同时，由于第二观众V2的两个镜片都是不透明的，因此第二观众V2暂时看不到(分)图像。在第三阶段III中，第一观众V1的两个镜片都是不透明的。同时，第二观众V2的左镜片是不透明的而右镜片是透明的，从而使第二观众V2看到第三分图像(另外的右图像R2)。
根据本发明，第二分图像(在本例中是右图像R1)和第三分图像(在本例中是另外的右图像R2)可以是不同的，从而使观众V1和V2体验不同的图像。例如，第一和第二分图像(L和R1)可以共同构成具有很大景深的三维图像，而第一和第三图像(L和R2)可以共同构成景深较小的同一幅三维图像。
光闸镜片8迅速经过这三个阶段I、II和III，每个阶段都持续例如大约10或20ms。在阶段III之后，所述光闸镜片返回到阶段I以重复该过程，从而给观众提供连续图像的印象。
因此，在图2的例子中，每个阶段都向至少一个观众提供不同的分图像。第一阶段的左图像L被观众共享，而在其他两个阶段中，只有一个观众能够看到分图像。应当理解，“共享”阶段在本例中是第一阶段I，该“共享”阶段也可以作为替代地呈现共享的右图像R，同时在其余两个阶段中呈现不同的分图像L1和L2。
依照本发明，也可以利用四个阶段而不是三个阶段来产生同一幅图像的两个版本(即，具有两组不同设置的图像)，所述利用四个阶段例如采用两个左分图像L1和L2，以及两个右分图像R1和R2。但是，只利用三个阶段(以及三个相应的分图像)减少了图像的“消隐”，如在本例的第二阶段II中第二观众V2所出现的图像的“消隐”，并因此提高了光效率。此外，产生三个阶段而不是四个阶段在技术上复杂度更低，并同时保持了多阶段的优点。
应当理解，本发明的原理能够很容易地扩展为针对三个或更多个观众，并利用至少四个阶段和例如为L、R1、R2和R3的分图像。
在图2的例子中，假定该图像是三维图像，因此对每个用户需要两个不同的分图像。
在图2的实施例中，利用光闸镜片选择性地观看连续显示的分图像。该实施例的优点在于显示设备能够相对简单，为此可以使用常规的电视显示屏或计算机监视器。但是，一些观众不喜欢佩戴光闸镜片，在这种情况下必须使用其他显示设备。
图3示意性地图解说明了透镜状显示设备3。在图3的示范性实施例中，该显示设备面向观众91和92的一侧配备了基本上为柱面的透镜31，显示屏像素(未示出)设置在该柱面透镜之后。按照这种本身已知的方式，每个透镜产生多个图像投影位置71-79。
在图3中所示的实施例中，位置71-74产生具有第一组设置的图像，而位置75-79产生具有第二组设置的同一幅图像。为此目的，位置71-74提供第一对分图像(例如L和R1)，优选地以交替的方式(例如，L、R1、L、R1)提供第一对分图像，从而当观众V1的双眼位于(角)位置73和74时看到完整的一对分图像(L、R1)。类似的是，位置75-79的每一对位置都提供可替换的一对分图像(例如L和R2)。也就是说，对于位置71-74中的每一对位置来说，都显示第一分图像(L)和第二分图像(R1)，而对于位置75-79中的每一对位置来说，都显示第一分图像(L)和第三分图像(R2)。按照这种方式，能够获得与图2的实施例中相同的效果：第一分图像和第二分图像提供具有第一设置(或第一组设置)的图像，而第一分图像和第三分图像提供具有第二设置(或第二组设置)的同一幅图像。当然，如参照图2时要注意的一样，可以不是共享第一(或第二)分图像而是提供四个独立的分图像L1、L2、R1和R2。
显示单元3投射这些分图像的角度可以是固定的或者是可变的。优选的是，利用与头部跟踪单元(图3中的4)相结合的可变显示单元来确保观众看到正确的分图像对。
应当注意，参照图2的实施例中所述的阶段是时间阶段(在不同的时间点显示分图像)，而在图3的实施例中，这些阶段是空间阶段(在不同的空间点显示分图像)。可以设想由时间和空间所分开的阶段的实施例。
代替图2的光闸镜片布置和图3的透镜状(自动立体)显示布置，或者除了所述光闸镜片布置和透镜状(自动立体)显示布置之外，根据本发明的其他布置也是可能的。例如，可以用视差栅栏显示器来代替图3的透镜状显示器，所述视差隔栅显示器本身可以是已知的。也可以利用体积显示器，这种体积显示器利用例如旋转螺旋形屏或者旋转LED阵列屏(光学器件位于旋转LED阵列之上，其光引导到与瞬时LED平面基本正交)。本领域的技术人员将理解可以使用的各种显示器类型(例如窄光束扫过椭圆形镜面反射器的旋转部分)，并且可以理解，可以利用允许分图像的时间分离的其他布置(例如光谱分离)来代替或补充上面提到的光闸镜片。
在上面的论述中，假定两个或所有观众看到同一幅图像(单一内容)。在基本上同时显示两个或更多不同图像时的多个内容的情况下，也可以通过允许特殊图像(或连续图像)的观众享受其私人图像设置而应用本发明。如果基本上同时显示两个不同的图像，那么例如每个图像都可以包括三个或更多分图像，从而导致显示至少6个分图像。
本发明可以用于例如电视和家用视频系统、计算机显示装置、影院，和/或便携式消费者设备，如移动电话、PDA(个人数字助理)和电子游戏设备(如游戏机)、专业环境，如教学的专业环境，医学的专业环境，......
图4示意性地图解说明了包括根据本发明的设备1的装置100。本发明也可以用在医疗器械中，例如，在外科手术监控装置。
本发明可以概括为一种用于显示图像的设备和方法，所述图像具有至少两种不同的图像设置，所述方法包括如下步骤：提供至少三个不同的分图像，以及显示该至少三个分图像。第一对分图像和第二对分图像分别构成具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的同一幅图像，从而使具有这两种图像设置的图像都是可见的。可以同时或者连贯地显示这些分图像。这些设置可以包括各种景深设置，如总(感受到的)景深、焦深和偏移。
本发明基于以下理解，即通过提供共同构成一幅完整图像的两个或更多分图像并且通过选择性地显示这些分图像，多个用户能够观看同一幅图像的单独的版本。本发明得益于另一种理解，即仅改变一个分图像足以提供两个版本的完整图像。
应当注意，本文中所使用的任何术语不应当被解释为限制本发明的范围。特别是，词“包括”不意味着排除未明确指定的任何元件。单个(电路)元件可以用多个(电路)元件或其等价物来代替。
本领域的技术人员将理解，本发明不限于上面图解说明的实施例，并且可以理解，可以在不背离如所附的权利要求中所限定的本发明范围的情况下进行多种修改和增加。

Claims (20)

1.一种用于显示具有至少两种不同的图像设置的图像的设备(1)，每种图像设置都限定了图像的再现质量，该设备包括：
-用于提供至少三个不同的分图像的图像处理单元(2)，第一对分图像共同构成具有第一图像设置的图像，第二对分图像共同构成具有第二图像设置的图像，以及
-用于显示所述至少三个分图像的显示单元(3)，
从而使具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的图像对其各自的观众(V1，V2)都是可见的。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述至少两种图像设置之间共享一个分图像。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，该显示单元(3)包括用于同时显示所述至少三个分图像的装置。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，该显示单元(3)包括透镜状显示器或视差栅栏显示器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，该显示单元(3)包括用于连贯地显示至少一些图像的装置。
6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括跟踪单元(4)，该跟踪单元用于跟踪观众(V1，V2)的位置，其中，图像处理单元(2)包括用于根据观众的位置而调整至少一个分图像的调整装置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述图像是三维图像并且所述设置包括景深设置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中该景深设置包括总景深设置、焦深设置和/或偏移设置。
9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括至少一个控制单元(5)，所述控制单元允许观众(V1，V2)单独地控制其设置。
10.根据权利要求1所述的设备，进一步包括至少两对光闸镜片(8)。
11.一种用在根据权利要求1所述的设备中的图像处理单元(2)。
12.一种包括根据权利要求1所述的设备(1)或根据权利要求11所述的图像处理单元(2)的消费者设备(100)，如电视装置或移动电话装置。
13.一种显示具有至少两种不同的图像设置的图像的方法，所述图像设置的每种图像设置都限定了图像的再现质量，该方法包括以下步骤：
提供至少三个不同的分图像，第一对分图像共同构成具有第一图像设置的图像，第二对分图像共同构成具有第二图像设置的图像，以及
显示所述至少三个分图像，
从而使具有第一图像设置的图像和具有第二图像设置的图像对其各自的观众(V1，V2)都是可见的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述至少两种图像设置之间共享一个分图像。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，该显示步骤包括同时显示所述至少三个分图像。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，该显示步骤包括连贯地显示所述至少一些分图像。
17.根据权利要求13所述的方法，包括如下的其他步骤：
-跟踪观众(V1，V2)的位置，以及
-根据该观众的位置来调整至少一个分图像。
18.根据权利要求13的方法，其中，所述图像是三维图像并且所述设置包括景深设置。
19.根据权利要求18的方法，其中，所述景深设置包括总景深设置、焦深设置和/或偏移设置。
一种用于实现根据权利要求13所述的方法的计算机程序产品。
20.根据权利要求13所述的方法所产生的图像，尤其是三维图像。
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