CN102075776A - 一种立体显示的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示的控制方法及装置，所述方法包括：获取用户眼镜的位置变化信息；以及根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像。所述控制装置包括获取模块，用于获取所述用户眼镜位置变化信息；以及修正模块，用于根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像。与现有技术相比，本发明的有益效果是：改善用户在移动头部时，立体虚像的位置也随之移动所带来的立体感不真实的问题。

Description

一种立体显示的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及立体显示领域，具体地，尤其涉及一种立体显示的控制方法及装置。

背景技术

目前立体显示技术发展迅速，立体显示技术是利用双眼视差(binocular parallax)形成立体感。主流的立体显示技术是采用眼镜方式，它比裸眼方式更成熟也更经济。眼镜方式立体显示又包括红蓝方式、快门方式和偏光方式，分别是通过不同的方式(波长、时间、偏振的差异)令左右眼接收到不同的画面。参见图1所示，图1是人眼根据看到的左右眼图像，反向延长至图像重合，即立体虚像。从图1可以看出，虚像距离显示屏的距离不是固定的，而是根据人眼与显示屏的距离成正比。这样，当用户在移动头部时，立体虚像的位置也随之移动，而不是固定不变，这样就带给用户立体感不真实的问题。

现有技术中，为了改善立体虚像因用户位置变动所带来的立体感不真实，大都采用自动跟踪技术，如申请号为02803042.7，公开号为CN1476730A的发明专利，所述发明专利名称为具有观看者跟踪系统的自动立体图像显示装置，该装置通过观看点跟踪器来控制视差屏障的狭缝，以改变光束进入透镜的入射状态，从而影响在透镜内的折射角，使得承载左，右眼位置重合的至少一个特定的左眼视像焦点上和至少一个特定的右眼视像焦点上，从而改善立体虚像因用户位置变动所带来的不真实感。三星公司在申请号为200710180225.X的发明专利中，公开了一种名为用于调节三维图像中的视差的方法及其三维成像设备，所述方法采用了一个视差估计器和一个视差调节器，根据对视差的估计调整图像，从而使得用户提供最佳立体效果。

现有技术中对于立体虚像因用户位置变动所带来的立体感不真实问题的解决方案，虽然到起到了改善的效果，但对于保持虚像的真实立体感来说显然是不够的。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种立体显示的控制方法及装置，用以解决现有技术中因用户位置变动所带来的立体感不真实的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，采用了以下技术方案：

一种立体显示的控制方法，包括：获取用户眼镜的位置变化信息；以及根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像。

根据本发明的另外一个方面，提供一种立体显示的控制装置，包括：获取模块，用于获取所述用户眼镜位置变化信息；以及修正模块，用于根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像。

上述技术方案具有如下有益效果：一种立体显示的控制方法和装置因为采用了测距技术，根据测距结果准确计算出用户位置移动给虚像带来的变化，并计算出为保持虚像不变，对显示屏图像做成修正的数据信息，从而克服了因用户位置发生变化而带来的虚像立体感不真实的技术问题，进而对显示屏图像进行修正，达到了保持虚像不变的有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明型的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明背景技术的人眼根据看到的左右眼图像，反向延长至图像重合，产生的立体虚像图；

图2是根据本发明实施例的一种立体显示的控制方法的主要流程图；

图3是根据本发明实施例的图像不变，用户靠近时的虚像位置变化图；

图4是根据本发明实施例的保持虚像位置不动，用户靠近时，图像位置变化图；

图5是根据本发明实施例的保持虚像位置不动，用户平移时，图像位置变化图；

图6是根据本发明的立体显示的控制方法的优选实施例示意图；以及

图7是根据本发明实施例的一种立体显示的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是根据本发明实施例一种立体显示的控制方法的主要流程图，参见图2所示，一种立体显示的控制方法包括：

S101：获取用户眼镜30的位置变化信息。

优选地，可以通过以下方式来获取用户眼镜30的位置变化信息：

首先，判断用户眼镜30位置是否发生变化。

然后，在确定用户眼镜30位置发生变化时，获取用户眼镜30的位置变化信息。

具体地，可以利用测距技术，例如红外测距技术，监控用户眼镜30与显示屏10之间的距离，并时刻判断上述距离是否发生变化，在确定用户眼镜30位置发生变化的时候，首先获取用户所在的原始位置，即获取用户眼镜30的第一位置信息；然后获取用户眼镜30最终的位置信息，即用户眼镜30的第二位置信息；根据上述第一位置信息和第二位置信息可以得到用户眼镜30的位置变化信息。

本发明应用于眼镜立体的显示，上述测距技术主要监控眼镜与显示屏10之间的距离L，并在L发生变化的时候，获取用户眼镜30的第一位置信息和第二位置信息，实现获取位置变化信息。

S102：根据用户眼镜30的位置变化信息修正显示屏10的图像。

在上述L发生变化时，用户在原始位置看到的虚像位置20也发生变化。为了保证在L发生变化时，用户看到的虚像位置20没有发生变化，需要对显示屏10的图像进行修正。

并且，在用户的原始位置发生变化后，根据用户的最终位置，原始虚像的变化可能表现为二个方面：虚像放大和缩小以及虚像位置20上的变化，因此，为了保证用户位置发生变化后，所看到的虚像不发生变化，需要对显示屏10图像从这两个方面进行修正。

参见图3所示，图3即是图像不变，当用户位置靠近时，虚像位置20变化图，图31是用户在原始位置看到的虚像位置20，当用户向显示屏10靠近时，虚像位置20发生了变化，如图32所示为了产生立体的真实感，当用户移动时，虚像位置20应该不动，即以显示屏10作为参照物，虚像与显示屏10的距离应该不变。这时，为了保证用户在自己位置发生变化时，所看到的虚像仍然在原来位置，需要对显示屏10的图像进行修正。

具体的，可以包括：用户走近显示屏10和用户远离显示屏10两个方面：

当用户走近显示屏10时，要保持虚像的大小不变，图像的尺寸要放大l/l’倍，其中，l是用户与虚像的原始距离，l’是用户与虚像的最终距离。

而实际上，图像的尺寸放大了L/L’，其中，L是用户与显示屏10的原始距离，L’是用户与显示屏10的最终距离。

因此，当用户走近显示屏10时，为了保持虚像的大小不变，显示屏10上的图像最终应放大的倍数是通过公式：(l×L’)/(l’×L)计算得出，也就是(l×L’)/[l-(L-L’)]×L倍，(因为用户移动的距离m＝L-L’＝l-l’，也就是[(L-S)×L’]/[(L’-S)×L]倍(因为虚像与屏的距离，或深度S＝L-l)。

优选地，上述l与l’也可以通过测距技术获得，例如红外测距技术，在上述L发生变化时，需要获取的位置包括用户与显示屏10的原始距离L，用户与显示屏10的最终距离L’；并且，用户在原始位置看到的虚像位置20也发生变化，这时需要获取用户与虚像之间的距离l，以及在l发生变化的时候，获取l’，l’是用户与虚像的最终距离。

可见，图像画面中的不同物体部分应该根据其不同的虚像位置20进行不同的修正。也就是说，修正前必须知道图像中每个物体的立体深度。

同理，当用户走近显示屏10时，要保持虚像的位置不变，图像中每个物体要向远离显示屏10中心点(假设用户正对平面观看，即用户在显示屏10平面的投影点就是显示屏10中心点)的方向移动，参见图4所示，图4是根据本发明实施例保持虚像位置20不动，用户靠近时，图像位置变化图，图像方向移动的距离为[(d×S)/(L’-S)]-[(d×S)/(L-S)]＝[(L-L’)×d×S]/[(L’-S)×(L-S)]，其中，S是虚像与显示屏10的距离，d是虚像与屏中心点的距离，L是用户与显示屏10的原始距离，L’是用户与显示屏10的最终距离。

另外一个方面，当用户远离显示屏10时，要保持虚像的位置和大小都不发生变化，对显示屏10图像的修正方式和上述当用户靠近显示屏10的方法相同，即出屏为正，入屏为负。

具体的，当用户远离显示屏10时，要保持虚像的大小不变，图像的尺寸要缩小l/l’倍，其中，l是用户与虚像的原始距离，l’是用户与虚像的最终距离。

而实际上，图像的尺寸缩小了L/L’，其中，L是用户与显示屏10的原始距离，L’是用户与显示屏10的最终距离。

因此，当用户远离显示屏10时，为了保持虚像的大小不变，显示屏10上的图像最终应缩小的倍数是通过公式：(l×L’)/(l’×L)计算得出，也就是(l×L’)/[l-(L-L’)]×L倍，(因为用户移动的距离m＝L-L’＝l-l’，也就是[(L-S)×L’]/[(L’-S)×L]倍(因为虚像与屏的距离，或深度S＝L-l)。

同理，当用户远离显示屏10时，要保持虚像的位置不变，图像中每个物体要向靠近显示屏10中心点，用户远离时，图像位置变化图，图像方向移动的距离为[(d×S)/(L’-S)]-[(d×S)/(L-S)]＝[(L-L’)×d×S]/[(L’-S)×(L-S)]，其中，S是虚像与显示屏10的距离，d是虚像与屏中心点的距离，L是用户与显示屏10的原始距离，L’是用户与显示屏10的最终距离。

此外，当用户在正对显示屏10的小范围内进行平行于显示屏10平面的移动c时，要保持虚像的位置不变，图像中每个物体要沿相同方向移动(c×S)/(S-L)，参见图5所示，图5是根据本发明实施例保持虚像位置20不动，用户平移时，图像位置变化图。

同理，上述用户在正对显示屏10的小范围内进行平行于显示屏10平面的移动，也分为两个方面，即向左移动和向右移动，这时对图像的修正只要沿着用户移动的相同方向即可，移动的距离都是通过公式(c×S)/(S-L)计算得出。

综上，当用户移动(移动可分解为距离上的垂直移动和等距的水平移动)时，图像需要进行以上3个修正，即可保证虚像的大小和位置固定不变，提高真实感。

因此，需要根据用户眼镜30的位置变化信息获取虚像的修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息；以及根据修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息修正显示屏10的图像。

但实际中，对图像中每个物体进行不同的处理对处理能力要求很高，需要知道处理器区分出每个物体，该物体与图像中心点的距离d，以及其立体深度S。实际中获得所有这些参数是非常困难的。

当图像中的物体虚像相对于用户与显示屏10的距离可忽略不计(S远小于L)时，用户移动时虚像大小可以基本保持不变，因此只需对图像的位置进行修正。

假设显示图像画面中所有物体都在屏内，即入屏(S为负数)，且所有物体的S近似相差不大，则可继续近似简化为左右图像的相对位移。

优选地，用户相对于显示屏10的移动并不仅限于水平和垂直方向的移动，这时，需要将用户相对于显示屏10的位置变化信息进行分解，具体实施方式如下：利用测距技术，例如红外测距技术，监控眼镜与显示屏10之间的距离L，并在L发生变化的时候，获取用户眼镜30的第一位置信息和第二位置信息，实现获取位置变化信息，并将位置变化信息分解到水平和垂直方向，得到的水平方向位置变化信息和垂直方向位置变化信息。

对于水平方向位置变化信息，可以根据用户靠近或远离显示屏10的方法修正显示屏10图像，所以，要保持虚像的大小不变，图像的尺寸要根据水平方向位置变化的信息来放大或缩小图像倍数。

同理，当用户走近显示屏10时，要保持虚像的位置不变，图像中每个物体要向远离显示屏10中心点(假设用户正对平面观看，即用户在显示屏10平面的投影点就是显示屏10中心点)的方向移动，其中，图像方向移动的距离也根据公式：[(d×S)/(L’-S)]-[(d×S)/(L-S)]＝[(L-L’)×d×S]/[(L’-S)×(L-S)]，计算得出。其中，S是虚像与屏的距离(出屏为正，入屏为负)，d是虚像与屏中心点的距离，L是用户与显示屏10的原始距离，L’是用户与显示屏10的最终距离

对于垂直方向位置变化信息，可通过用户在正对显示屏10的小范围内进行平行于显示屏10平面的移动的情况来处理，因此，要保持虚像的位置不变，用户平移时，图像中每个物体要沿相同方向移。其中，移动的距离也根据公式：(c×S)/(S-L)计算得出。

最后，将上述对图像的修正信息进行合成，得到虚像最终的修正信息。

考虑到左右人眼的距离通常为65mm，上述相对位移不超过15mm，以保证位移后不会出现无法聚焦的情况。参见图6所示，图6为根据本发明的优选实施例示意图，当用户靠近m时，左右图像位移增大65×S×([1/(L-m)]-1/L}≈65×S×m/L2，即图像位移与用户距离成正比。因此可根据此式进行左右图像的位移修正。实际上左右图像是以相位差的方式进行调整的。由于显示屏10的显示区域大小不同，有42英寸、47英寸、55英寸等，所以不同显示屏10需要进行分别的像素位移修正，以47英寸为例，其水平显示长度约为1050mm，若根据计算得出需位移5mm，根据1920*1080的分辨率，需要移动5*1920/1050≈9个像素。因此需要处理器有逐帧刷新整屏像素移动的功能。

为此，可以在参数存储器(如E2PROM或FLASH等)中设置一个区域用于存储系数，通过实际调试来决定位移像素与移动距离m之间的系数即可方便地调试兼容。

从原理上看，由于通常用户越靠近显示屏10，则入屏物体的虚像越靠近用户，出屏物体的虚像越远离用户；而相位差越大(越接近65mm)，则物体的虚像越远离用户。所以入屏物体的偏差可以被抵消，而出屏物体偏差被放大。正是利用了前者可被抵消的原理，可以实现上述的3D显示修正方法。

根据上述的立体显示的控制方法设置的一种立体显示的控制装置，如图7所示，图7是根据本发明实施例的一种立体显示的控制装置的结构示意图，控制装置包括：获取模块101，用于获取用户眼镜30位置变化信息；以及修正模块102，用于根据用户眼镜30的位置变化信息修正显示屏10的图像。

优选地，上述的获取模块101还可以包括：判断模块1011，用于判断用户眼镜30位置是否发生变化；以及测距模块1012，用于获取用户眼镜30的第一位置信息和用户眼镜30的第二位置信息。

优选地，上述的测距模块1012还可以包括：分解模块10121，用于将用户眼镜30的位置变化信息分解为水平方向位置变化信息和垂直方向位置变化信息。

优选地，上述的修正模块102还可以包括：计算模块1021，用于根据用户眼镜30的位置变化信息计算虚像的修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息。

优选地，上述的修正模块102还可以包括：处理模块1022，用于根据计算虚像的修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息处理成修正信号。

优选地，立体显示的控制装置可以在处理模块1022中设置一参数存储器(如E2PROM或FLASH等)，并在参数存储器中设置一个区域用于存储系数，通过实际调试来决定位移像素与移动距离之间的系数即可方便地调试兼容。

根据虚像的位置与观看距离有关，因此，3D显示设备(显示器或电视)，根据改善用户在移动头部时，立体虚像的位置也随之移动所带来的立体感不真实的问题。应设计一个最佳观赏位(可通过理论计算或实际测量得出)推荐给用户，以便实现最佳的观看效果。

本技术方案通过自动感应测距，对3D立体图像内容进行处理，从而产生一个固定不变的虚像，从而提高3D立体的真实感。其中，根据不同的需求和系统复杂度，可实现位置、大小、出入屏都兼顾的高级处理方案和只对入屏立体图像位置进行处理的简易处理方案。适应不同应用情况。

可以看出，与现有技术相比，本发明的技术方案为了在用户位置发生移动时仍然保持真实的立体感，利用测距技术精确的计算出虚像位置20的变化，以及通过计算和修正显示屏10的图像，来使用户看到的虚像位置20不发生变化，提高了立体显示的真实感。

以上仅为本发明的优选实施例而已，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立体显示的控制方法，其特征在于，包括：

获取用户眼镜的位置变化信息；以及

根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像。

2.根据权利要求1所述的立体显示的控制方法，其特征在于，所述获取所述用户眼镜的位置变化信息包括：

判断所述用户眼镜位置是否发生变化；以及

在确定所述用户眼镜位置发生变化时，获取所述用户眼镜的位置变化信息。

3.根据权利要求1或2所述的立体显示的控制方法，其特征在于，获取所述用户眼镜的位置变化信息包括：

获取所述用户眼镜的第一位置信息；

获取所述用户眼镜的第二位置信息；以及

根据所述第一位置信息和所述第二位置信息获取所述用户眼镜的位置变化信息，其中，所述位置变化信息包括水平方向位置变化信息和垂直方向位置变化信息。

4.根据权利要求3所述的立体显示的控制方法，其特征在于，根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像包括：

根据所述用户眼镜的位置变化信息获取所述虚像的修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息；以及

根据所述修正倍数、所述水平修正信息和所述垂直修正信息修正显示屏的图像。

5.根据权利要求1或2所述的立体显示的控制方法，其特征在于，

所述水平方向位置变化信息包括：

所述用户眼镜相对于虚像的水平方向位置变化信息；以及

所述用户眼镜相对于所述显示屏的水平方向位置变化信息；

所述垂直方向位置变化信息包括：

所述用户眼镜相对于所述虚像的垂直方向位置变化信息；以及

所述用户眼镜相对于所述显示屏的垂直方向位置变化信息。

6.一种立体显示的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述用户眼镜位置变化信息；以及

修正模块，用于根据所述用户眼镜的位置变化信息修正显示屏的图像。

7.根据权利要求6所述的立体显示的控制装置，其特征在于，所述获取模块包括：

判断模块，用于判断所述用户眼镜位置是否发生变化；以及

测距模块，用于获取所述用户眼镜的第一位置信息和所述用户眼镜的第二位置信息。

8.根据权利要求7所述立体显示的控制装置，其特征在于，所述测距模块包括：

分解模块，用于将所述用户眼镜的位置变化信息分解为水平方向位置变化信息和垂直方向位置变化信息。

9.根据权利要求6所述立体显示的控制装置，其特征在于，所述修正模块包括：

计算模块，用于根据所述用户眼镜的位置变化信息计算所述虚像的修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息。

10.根据权利要求9所述立体显示的控制装置，其特征在于，

所述修正模块还包括：处理模块，用于将计算得到的所述虚像的修正倍数、水平修正信息和垂直修正信息处理成修正信号，所述修正模块根据所述修正信号修正显示屏的图像。

Images