CN102158721A - 调节三维立体图像的方法、装置及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节三维立体图像的方法、装置及电视机。其中，该方法包括：显示终端接收并显示三维立体图像；距离传感器发出传感信号，根据传感信号来获取显示终端与用户之间的视距；根据视距调节三维立体图像的大小。通过本发明，能够减少甚至消除立体几何失真，提高3D立体显示的观看真实体验感。

Description

调节三维立体图像的方法、装置及电视机

技术领域

本发明涉及电器领域，具体而言，涉及一种调节三维立体图像的方法、装置及电视机。

背景技术

目前3D立体显示技术发展迅速，3D立体视觉的原理是通过把有细微不同的两幅图像分别送给左、右眼，让人眼反向延长至图像重合，看到立体“虚像”，从而产生立体感。而由于技术发展快，其相应的标准，尤其是评测标准相对不成熟，无法指导3D立体显示产品的设计开发中对于3D立体显示效果的评估。

3D立体显示的体验目的是产生可以“以假乱真”的沉浸性体验感受。3D立体视觉的原理，是通过把有细微不同的图像分别送给左右眼，让人眼反向延长至图像重合，看到立体“虚像”，从而产生立体感。

3D立体显示需要产生一个真实比例的立体虚像需要考虑到如下因素：

首先，从26寸到32寸、42寸、50寸、60寸到电影屏幕，显示屏的大小差别很大，而图像内容都是塞满整个屏幕的。图像通过双眼形成虚像，因而虚像的大小与屏幕大小成比例，也是无法统一的。此时，若50寸屏幕能达到最佳3D显示效果，则看32寸屏幕有看“小人国”的感觉，而看70寸屏幕有看“大人国”的感觉。

其次，摄影师在拍摄中，出于艺术加工目的，可能从鸟瞰或仰视等特殊视角等手法表现其艺术内涵，此时，是否是以人的视觉角度来感知虚像尺寸已经不重要。

因此，3D立体显示中，立体虚像的真实比例比真实尺寸更重要。

图1是根据相关技术的观看立体图像的示意图。如图1所示，观看3D立体显示，人眼通常位于屏幕的中垂线上。即人眼视线垂直于屏幕平面，且在屏幕平面的投影就在屏幕的中心点。

垂直于视线的2D屏幕平面，通常不会出现比例失真(如前所述，图像已经填充满整个屏幕，所以只要屏幕宽高比保持不变，如16∶9，图像在此x-y 2D方向已经不会失真)。而对于3D图像则在z方向则有可能出现几何失真。

如图1所示，当人眼沿z轴方向移动时，虚像在z方向的位置和尺寸会有变化。具体来说，当人眼靠近“0”点时，虚像在z方向会压缩；而当人眼远离“0”点时，虚像在z方向会伸展。虚像的压缩与伸展比等于人眼与屏幕的压缩与伸展比。

针对上述现有技术的由于环境等因素的限制，导致3D立体图像几何失真，降低了观看3D立体显示效果的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种调节三维立体图像的方法、装置及电视机，以解决现有技术的由于环境等因素的限制，导致3D立体图像几何失真，降低了观看3D立体显示效果的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种调节三维立体图像的方法。

根据本发明调节三维立体图像的方法的包括：显示终端接收并显示三维立体图像；获取显示终端与用户之间的视距；根据视距调节三维立体图像的大小。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种调节三维立体图像的装置。

根据本发明的调节三维立体图像的装置包括：接收模块，用于接收并显示三维立体图像；检测模块，用于发出传感信号，根据传感信号来获取显示终端与用户之间的视距；调节模块，用于根据视距调节三维立体图像的大小。

为了实现上述目的，根据本发明的又一个方面，提供了一种调节三维立体图像的系统。

根据本发明的调节三维立体图像的系统包括：显示终端，接收并显示三维立体图像，同时发出传感信号，并根据传感信号来获取视距，以调节三维立体图像的大小；立体眼镜，接收传感信号，并将传感信号的反馈信号返回至显示终端。

为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种电视机，该电视机包括上述任意一种调节三维立体图像的装置。

为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种立体眼镜，该立体眼镜包括：距离传感器，用于检测显示终端与用户之间的视距；处理装置，用于根据视距与最佳视距的比较结果发出提示信息，以提示用户调整视距。

通过本发明，采用显示终端接收并显示三维立体图像；距离传感器发出传感信号，根据传感信号来获取显示终端与用户之间的视距；根据视距调节三维立体图像的大小，解决了现有技术的由于环境等因素的限制，导致3D立体图像几何失真，降低了观看3D立体显示效果的问题，达到了减少甚至消除立体几何失真，提高3D立体显示的观看真实体验感的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是根据相关技术的观看立体图像的示意图；

图2是根据本发明实施例的调节三维立体图像的装置结构示意图；

图3是根据图1所示实施例的立体测试图像的示意图；

图4是根据图1所示实施例的观看者观看3D立体图像的示意图；

图5是根据图4所示实施例的获取立体测试图像景深的剖面结构示意图；以及

图6是根据本发明实施例的调节三维立体图像的方法的工作流程图。

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。

本发明提供了一种调节三维立体图像的装置。图1是根据本发明实施例的调节三维立体图像的装置结构示意图。如图1所示，该装置包括：接收模块10，用于接收并显示三维立体图像；检测模块30，用于发出传感信号，根据传感信号来获取显示终端与用户之间的视距；调节模块50，用于根据视距调节三维立体图像的大小。

本发明上述实施例通过检测模块30来获得观看三维立体图像的用户与显示终端之间的视距，根据获得的视距来调整三维立体图像的大小，实现减少甚至消除立体几何失真的立体显示效果，从而提高了3D立体显示效果，也提高了用户观看3D立体显示的观看真实感体验。

本发明上述实施例中的调节模块50可以包括：第一判断模块，用于判断视距与最佳视距的差值是否在预定范围之内，其中，当差值在预定范围之内时，保持三维立体图像，否则，根据最佳视距调整三维立体图像的大小；或第二判断模块，用于判断视距是否与最佳视距相同，其中，在相同的情况下，保持三维立体图像，否则，根据最佳视距调整三维立体图像的大小。该实施例中的调解模块50中的第一判断模块或第二判断模块来确定一个如果要获得最佳视距则3D视图所在的点。最佳视距是指当人眼在此位置观看3D画面时，立体图像是没有失真的。而在这个点之外则会出现失真，例如，当一个正方体旋转过程中，会变成长方体的现象。

综上，用户的观看距离影响立体几何失真，影响3D立体显示效果，为了减小甚至消除立体几何失真，可以根据最佳视距来调节图像的大小，通常是采用等比缩放的技术使得在用户现有的视距的情况下，通过调节图像的大小来获得最佳视距。

优选的，在上述第一判断模块或第二判断模块中还可以包括：比较模块，用于比较视距与最佳视距的大小，以获取比较结果；放大模块，用于当比较结果为视距大于最佳视距时，根据缩放公式来放大三维立体图像；缩小模块，用于当比较结果为视距小于最佳视距时，根据缩放公式来缩小三维立体图像。

具体来说，本专利提出显示终端可以通过如下方法测定最佳视距：

首先，设计立体图卡(对于快门式、偏光式、红蓝式等3D测试图卡的具体制作方法不同，但原理都可以适用)。图3是根据图1所示实施例的立体测试图像的示意图。如图3所示，本发明设计的图卡可以为一个半透明球体，球心在屏幕平面。在x-y轴平面的直径等于屏幕高度，z轴直径应使用户在3倍屏幕高度的距离(对于16∶9的显示屏)观看时等于x-y平面的直径。以上为校准准备过程，即最佳视距采用国际无线电咨询委员会(CCIR)对平板电视的最佳视距的定义：当观看距离为屏幕高度的三倍时，平板电视系统显示效果应该等于或接近于一名正常视力者在观看原视景物或演示时的临场感觉。

然后，可以通过测量最近点(出屏)与最远点(入屏)的景深，获得景深差即球体z轴直径，以球体在x-y平面的直径(由于垂直无失真，x轴y轴直径应相等)作为基准对视距进行调节，直至球体z轴直径等于球体在x-y平面的直径。

图4是根据图1所示实施例的观看者观看3D立体图像的示意图。如图4所示，令左右眼图像在屏幕上的视差距离为lout(出屏)，lin(入屏)。d为视距distance缩写。Dout、Din分别是出屏景深(出屏虚像与显示屏之间距离)和入屏景深(入屏虚像与显示屏之间的距离)。S为双眼距离(一般人在65mm左右)，可得：

lout/Dout＝S/(d-Dout)＝(S+lout)/d

lin/Din＝S/(d+Din)＝(S-lin)/d

注：上式中各数值为正值。若将Dout定义为正，Din定义为负，则上两式可以统一成一个公式。方便起见，还是用两式。

由前所述的最佳视距原则，可知d应为3倍屏幕高度，而立体球体图卡制作中，球直径等于屏高度。令球半径为D，故：Dout＝Din＝D；d＝3*2*Dout＝3*2*Din＝6*D。

其中，若取S＝65mm，则lout＝S*Dout/(d-Dout)＝65*D/(6*D-D)＝13mm，而lin＝S*Din/(d+Dout)＝65*D/(6*D+D)＝9.3mm。具体的，研发人员可以根据上述公式制作立体球体图卡。但信号源与显示屏不完全统一，信号源无尺寸概念，而是用像素表示。

以主流的55寸16∶91080P电视为准，lout 13mm，lin 9.3mm分别对应11个像素和8个像素。所以，可据此制作简化的3D测试图卡。

本发明上述实施例中，用于测量景深的方法可以采用“立体尺”方法。如图3和4所示，该方法详细描述如下：

对于出屏点，即上图中的四角形，可以直接用软尺测量dout。测量中，人眼位置须固定不能移动。人眼通常位于屏幕的中垂线上。即人眼视线垂直于屏幕平面，且在屏幕平面的投影就在屏幕的中心点。用软尺测量，测量零点位于虚像在屏幕平面的投影点上。可以找一个细小标记物，如笔尖进行定位标记，当笔尖与虚像重合时，对笔尖与屏幕距离进行测量。

标记与虚像重合的判断，有时不易判断。这时可以采用单目判断：闭上一只眼，只用另一只眼瞄准标记物和物像(此时没有立体虚像，但是有单目物像)在一条直线上；然后交换观察眼，若标记物和物像仍在一条直线，即可判断标记与虚像重合。

由于人眼对活动物体比较敏感，而当人眼横向(平行屏幕平面)移动时，景深是不变的。所以也可以通过左右来回平移人眼，判断虚像的景深以及与标记物的重合。

对于入屏点，即图4中的三角形。须将人眼固定在屏幕上边中点的中垂线上。

用软尺测量，测量零点位于虚像在屏幕上边中点。此时，尽量保持虚像与软尺(或标记物)同时可见。然后，当标记物与虚像重合时，对标记物笔尖与屏幕距离进行测量。

本发明中对于3D立体显示效果的评估，是在目前的客观测量指标：亮度、串扰度(crosstalk)等之外的从观看者视觉角度出发的测量方法。具体使用中，可以在上述客观测量指标基础上，增加立体几何失真作为测量项目，从而改善用户对于3D立体显示的体验。

本发明还提供了一种调节三维立体图像的方法。图6是根据本发明实施例的调节三维立体图像的方法的工作流程图。如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，通过显示终端接收并显示三维立体图像。

步骤S104，通过距离传感器发出传感信号，根据传感信号来获取显示终端与用户之间的视距。

步骤S106，根据视距调节三维立体图像的大小。

本发明上述实施例通过获得观看三维立体图像的用户与显示终端之间的视距，根据获得的视距来调整三维立体图像的大小，实现减少甚至消除立体几何失真的立体显示效果，从而提高了3D立体显示效果，也提高了用户观看3D立体显示的观看真实感体验。

本发明上述实施例中，根据视距调节三维立体图像的大小的步骤可以包括：判断视距与最佳视距的差值是否在预定范围之内，其中，当差值在预定范围之内时，保持三维立体图像，否则，根据最佳视距调整三维立体图像的大小。该实施例实现较宽范围的失真度调整，即当视距与最佳视距不相同时，如果误差在预定的工作范围内，则可以不需要调整三维图像大小，改善了用户体验。

另外的，根据视距调节三维立体图像的大小的步骤还可以是包括：判断视距是否与最佳视距相同，其中，在相同的情况下，保持三维立体图像，否则，根据最佳视距调整三维立体图像的大小。本发明上述实施例通过精确方式，使得将用户的视距精确为最佳视距，完全消除了三维图像的失真。

上述各个实施例中的根据最佳视距调整三维立体图像的大小的步骤包括：比较视距与最佳视距的大小，其中，当视距大于最佳视距时，根据缩放公式来放大三维立体图像；当视距小于最佳视距时，根据缩放公式来缩小三维立体图像。其中，当三维立体图像为球体时，通过以下公式获得最佳视距d：

其中，Dout是出屏景深，Din是入屏景深，D是球体的半径。在具体的实际应用中，研发人员可以根据一幅3D球体图像作为标准来获取最佳视距，然后该最佳视距可以作为观看其他三维立体图像的最佳视距，即可以通过最简单的方式计算得到最佳视距，然后用户可以根据这个最佳视距来观看其它立体图像，降低了开发成本，提高了研发人员的工作效率和准确度。

优选的，上述实施例中涉及到的缩放公式是：缩放比例＝视距/最佳视距。

作为本方法的延伸，可以制作简化的3D测试图卡。

图5是根据图4所示实施例的获取立体测试图像景深的剖面结构示意图。如图4所示，本发明在制作3D测试图卡时，可以采用仅将球体最近点和最远点制作成3D测试图卡，即不用球而用点来进行景深测量。考虑点太小不方便，又考虑到人眼对于y方向的一致性，可以进一步在球体最近点和最外点制作y方向的直线用来进行景深测量。最终，就形成了两幅测试图卡就可以用来进行测量(为方便说明，采用上下立体格式top-bottom，由于目前3D解码器多为全格式解码器，故具体立体格式没有影响)。

测量时，直接测出最近点直线和最远点直线的景深。调节失真时，直接将测得景深与标准的景深进行对比，反复调节视距直至与标准相等。

在用前述信号源进行校准时，由之前公式可知，出屏景深Dout＝lout*d/(S+lout)，入屏景深Din＝lin*d/(S-lin)，针对本发明的球体三维立体图，当满足Dout＝Din＝D时，此时用户的视距d为最佳视距，可得：lout*d/(S+lout)＝lin*d/(S-lin)＝D，由上分析可知必须满足此式才能保证显示端还原图像没有失真。

本发明上述实施例实现当立体图像发生几何失真时，可以通过调节左右眼整幅图像的距离差来实现校正。由于对于同一幅左右眼立体图像来说，不可能分别调整lout和lin，即lout增大x时，lin也同样增大x，反之亦然。因此，本发明通过调节左右眼整幅图像的缩放比例来实现校正，由此来提高用户的易用性，使得电视机具有智能的调节用户和电视机的最佳视距，改善用户观看三维图像的用户体验。

本发明可以提供一种调节三维立体图像的系统，该系统可以包括：显示终端，接收并显示三维立体图像，同时发出传感信号，并根据传感信号来获取视距，以调节三维立体图像的大小；立体眼镜，接收传感信号，并将传感信号的反馈信号返回至显示终端。

优选的，上述显示终端可以包括：距离传感器，用于发出传感信号至立体眼镜，并接收立体眼镜返回的反馈信号；处理器，用于计算距离传感器发出传感信号和反馈信号的间隔时间，以获取视距。上述系统中用于调节立体图像大小的方式可以采用图6所述的调节三维立体图像的方法的实施例，获取最佳视距的方法也相同。

为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种电视机，该电视机包括上述任意一种调节三维立体图像的装置。

为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种立体眼镜，该立体眼镜包括：距离传感器，用于检测显示终端与用户之间的视距；处理装置，用于根据视距与最佳视距的比较结果发出提示信息，以提示用户调整视距。

优选的，上述处理装置可以包括：计算器，用于计算视距与最佳视距的差值；语音装置，用于在差值在超出预定范围或差值不为零的情况下，发出语音提示该差值。该方案可以实现立体眼镜通过简单的语音提示装置将获取到的最佳视距与现有视距的计算结果，用语言的方式提示给用户是否处于合适的观看位置，用户可以根据这个提示信息来调整与电视机的位置，并且可以控制是否开启这个提示功能。

另外的，上述立体眼镜的处理装置也可以是包括：计算器，用于计算视距与最佳视距的差值；显示装置，用于在差值在超出预定范围或差值不为零的情况下，显示该差值。该方案可以实现立体眼镜通过软件或硬件实现的显示装置(可以内置或外置在立体眼镜中)将获取到的最佳视距与现有视距的计算结果进行显示，该装置从视距的角度来提示用户是否出于合时的观看位置，用户可以根据这个显示信息来调整与电视机的位置，并且用户可以控制是否开启这个显示功能。

具体的，在实际应用过程中，立体图像具有两种来源方式，一种是图像或视频的回放(比如蓝光DVD回放)，一种是实时计算的图形生成(如3D虚拟现实游戏)。对于回放，除了尽量保证播放参数不变也减轻失真之外，也可以在立体眼镜或者电视机上增加距离传感器，根据距离检测，当用户视距大于最佳视距时，可以使用显示方式或者声音方式来提醒用户应靠近一些；而当用户视距小于最佳视距时，则自动缩小图像显示比例，实现减轻以及消除失真的效果。

另外的，本发明也可以在增加距离传感器的基础之上，利用计算机强大的实时计算能力，根据测量的距离参数调节图像显示内容。此方式针对实时生成的三维立体图像而不是预先录制的图像，所以可以分别调节lout*d/(S+lout)＝lin*d/(S-lin)＝D式中lout和lin，获得最佳的立体效果。

总之，本专利提出了一种制作立体测试图卡的方法，并相应地，给出了3D生成中和3D显示中的校正方法。

从以上的实施例描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：通过测量3D立体虚像的景深，规范显示参数指标，提高立体显示效果的一致性。同时，增加了景深指标，细化3D显示参数，从而为3D效果评估提供依据。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或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多个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或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)

1.一种调节三维立体图像的方法，其特征在于，包括：

显示终端接收并显示三维立体图像；

获取所述显示终端与用户之间的视距；

根据所述视距调节所述三维立体图像的大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述视距调节所述三维立体图像的大小的步骤包括：

判断所述视距与最佳视距的差值是否在预定范围之内，其中，

当所述差值在所述预定范围之内时，保持所述三维立体图像，否则，根据所述最佳视距调整所述三维立体图像的大小。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述视距调节所述三维立体图像的大小的步骤包括：

判断所述视距是否与最佳视距相同，其中，

在相同的情况下，保持所述三维立体图像，否则，根据所述最佳视距调整所述三维立体图像的大小。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据所述最佳视距调整所述三维立体图像的大小的步骤包括：

比较所述视距与所述最佳视距的大小，其中，

当所述视距大于所述最佳视距时，根据缩放公式来放大所述三维立体图像；

当所述视距小于所述最佳视距时，根据所述缩放公式来缩小所述三维立体图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三维立体图像为球体时，通过以下公式获得所述最佳视距d：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Dout}=\mathrm{Din}=D\\ d=6D\end{array}\right.$

其中，Dout是出屏景深，Din是入屏景深，D是所述球体的半径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述缩放公式是：缩放比例＝视距/最佳视距。

7.一种调节三维立体图像的装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收并显示三维立体图像；

检测模块，用于发出传感信号，根据所述传感信号来获取所述显示终端与用户之间的视距；

调节模块，用于根据所述视距调节所述三维立体图像的大小。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调节模块包括：

第一判断模块，用于判断所述视距与最佳视距的差值是否在预定范围之内，其中，当所述差值在所述预定范围之内时，保持所述三维立体图像，否则，根据所述最佳视距调整所述三维立体图像的大小；或

第二判断模块，用于判断所述视距是否与所述最佳视距相同，其中，在相同的情况下，保持所述三维立体图像，否则，根据所述最佳视距调整所述三维立体图像的大小。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块或第二判断模块包括：

比较模块，用于比较所述视距与所述最佳视距的大小，以获取比较结果；

放大模块，用于所述比较结果为所述视距大于所述最佳视距时，根据缩放公式来放大所述三维立体图像；

缩小模块，用于所述比较结果为所述视距小于所述最佳视距时，根据所述缩放公式来缩小所述三维立体图像。

10.一种电视机，其特征在于，包括权利要求7-9中任一项所述的调节三维立体图像的装置。

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