CN102196276B - 一种完全立体电视图像显示方案 - Google Patents
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Abstract
一种完全的立体电视图像显示，在电视广播领域及其他电视图像显示领域有着很广泛的用途。本发明的方案完全否定了”左右两幅图像来重现立体图像”的这一命题，而重新创建在普通电视屏幕前，设置一幅景深屏，使平面电视屏幕中的每一象素，在透射过景深屏已形成的潜像，到达观察者的眼晴时，发生一定规律的变化。这样，就形成了一幅立体的虚像。从而实现了一种全新的、完全的立体电视显示，既能裸眼观看立体图像，又可与现有的电视制度相兼容。这样让立体电视走进千家万户的愿望得以实现。本发明还论述了新型3D立体电视在通常的2D平面电视的基础上如何发展成的，以及它们之间的区别。同时，利用几何光学的原理，将电光器件构成的景深屏机理进行介绍。
Description
本发明是关于构建完全立体电视图像显示的一种方案。本专利申请主要是，在现有广播电视的基础上，发明了独一无二的立体图象的空间调制方法。完全立体电视图像显示在电视广播领域及其他电视图像显示领域有着很广泛的用途。可能受到立体画像和立体电影的启发，目前，通过传送有视差的左右两幅平面图像，一起投射到同一屏幕上，裸眼观察模糊不清，再需要借助于附加的，不同的左右眼镜特性，通过偏振式(相位调制)，快门式(时间调制)，分光式(频率调制)，或其他自由立体显示等方法，将左右双眼分别观察相应的有视差的，传送来的左右两幅平面图像，从而形成了立体景象。这种立体电视显示的方法，大部分是无法进行裸眼观察，又不能得到景深的信号。更无法与现有的电视制度相兼容，为了使立体电视能进入到千家万户，与现有的电视制度相兼容是必不可少的。所以，只有彻底否定”用左右两幅图像来传送的立体图像”的这一命题而建立的电视制度，才能创建在一幅平面图像基础上，构建成一个完全立体图像，是通向解决上述困惑的一条坦途。
本发明利用几何光学原理：如图1所示，物体S发出的光线分别为观察者的左右眼所接受，通过人们的视觉经验而判断出物体的心理上距离(下称景深).如果在物体S和观察者之间放置一幅光折射介质A，如图2所示，物体S发出的光线通过介质A，由于介质A的光折射率α关系，光线的方向就会发生改变，从而改变了左右眼接受光线的视角，观察者就认为物体的位置应在S’上，它的景深应该是L’.实际观察效果：物体从S后移到S’，物体S的景深L发生了变化.物体S与观察者的景深，是随着介质光折射率α的不同而变化，.如果，将介质的光折射率α根据一定的要求进行变化那未被折射的光线就会按我们的要求改变方向.设想有一幅平面的图像，在与观察者之间放置一幅光折射屏，其光折射率α随着某种要求(景深信号ε的变化)，而有规律的变化，那未，平面图像上的每一象素，在前后空间中都迁移到精确的位置，这样，在3D空间中就形成了一个立体虚像。观察者不但能感知左右上下的原来图像，还能感知前后方向的立体图像.这样就完成了裸眼观察的立体图像显示。
本发明利用电光材料制作成立体电视中的景深屏，它具有透射光线折射率α受电信号(景深信号ε)的控制。景深信号ε→景深屏的光线折射率α→观察者的视角→景深L。
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本发明包括发射部分和接收部分，二部分组成的。其具体技术方案是，在发射部分，如图3所示：主摄像机(1)和付摄像机(2)，在同步信号的启动下，同步进行两幅平面图像的行扫描和帧扫描，然后，在每一行扫描时，将主，付两摄像机的同步输出的略有差异的主，付两幅图像信号的相位φ1，φ2，经，运算分离器(3)进行运算分离得到即时的景深信号ε。如图4a，然后调制成全电视信号，经调制发射器(4)最后经由发射天线进行发射。在接收部份如图4b，从天线上接收到的立体电视信号，经接收解调器(5)输出全电视信号，经虚线部份的解调分离器(6)，输出景深信号ε和在普通平面电视屏幕(8)前安置的受景深信号ε控制的由电光器件构成的景深屏(7)。
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而主幅图象就是通常的平面电视图象。付幅图象信号的相位φ2主要用于与主幅图象信号的相位φ1进行运算分离出景深信号ε，进而，再去控制景深屏(7)的光折射率α，同时，在景深屏(7)上进行同步的帧、行扫描，使景深屏(7)上形成了由光折射率α不同，而组成的一幅潜像。这样，就会使普通平面屏幕(8)的图象上的每一象素与景深屏(7)潜像上的每一象素一一对应，这样，观察者的视角就会产生，在前后位置有规律的变化。那未，观察者的景深L也按原来的立体场景进行重现。在景深屏(7)后的空间中构建成一幅立体虚像。从而在观察者的双眼视网膜上形成了稍有差异的两幅图像，在观察者的大脑中重现立体的景场。假设，景深信号ε为一常量k，那未，景深屏(7)的光射率α也不发生变化，景深L也没有发生改变，这就显示出通常的平面电视图像。这样，就完成了立体电视与平面电视相兼容的任务。
由于系统的精度和人们眼晴的视觉生理特牲，对于一定距离以外的物体景深L无法很清淅的辨别，所以，景深信号ε只需要在一定距离作出响应就可以满足要求，这样景深信号ε的频宽就较小，更便利于将其调制到通常的全电视信号中.
通过上述的说明，本方案与通常的电视系统的区别如图4a和图4b所示：在图像信号发射系统，增加了虚线部份的付摄像机(2)和景深信号ε的运算分离器(3)。然后调制成全电视信号，经调制发射器(4)最后经由发射天线进行发射。.在图像接收部分，从天线上接收到的立体电视信号，经接收解调器(5)输出全电视信号，经虚线部份的解调分离器(6)，输出景深信号ε和在电视屏幕(8)前安置的受景深信号ε控制的由电光器件构成的景深屏(7).其余部份与现有的电视系统完全一致.显而易见，新型的立体电视系统更容易与通常的电视系统相兼容。
综上所述，新的立体电视系统就是普通的平面电视系统基础上，再增加了虚线部份，就形成了一种完全的立体电视系统。既能裸眼观看又可与现有的平面电视系统相兼容。使新型的立体电视走进千家万户铺平了道路。
附图说明：
图1是双眼观察物体的光路图；
图2是通过光折射介质双眼观察物体的光路图：
图3是景深信号ε产生的示意图：
图4a是传统电视与立体电视发射部份区别的示意图：
图4b是传统电视与立体电视接收部份区别的示意图。
Claims (3)
1.一种完全的立体电视图像显示方法，包括：
在普通的平面电视图像发射部分中增加了副摄像机(2)和分离景深信号ε的运算分离器(3)，用于兼容的立体电视信号形成和发射；
在普通的平面电视接收部分中增加了解调分离器(6)，受景深信号ε控制的景深屏(7)，用于兼容立体电视信号的解调和重现立体场景；
上述方法，其特征是：包括
a.所述的景深信号ε在发射部分，是由主摄像机(1)、副摄像机(2)经运算分离器(3)产生的；
b.所述的景深信号ε在接收部分，是由解调分离器(6)产生的；
c.所述的景深信号ε通过相应的电路，在对景深屏(7)进行控制时，在电视同步信号启动下，应同时进行帧扫描和行扫描；
d.所述的景深屏(7)是由电光器件构成的，其光折射率α随着景深信号ε的改变而发生变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：
景深屏(7)在电视同步信号启动下，同时进行帧、行扫描，并在景深信号ε的控制下，形成了一幅由不同光折射率α组成的一幅潜像，与普通平面屏幕(8)上的平面图像一一对应，从而，在景深屏(7)后的3D空间中，构建成了一幅立体虚像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：
景深屏(7)应安置在普通平面屏幕(8)和观察者之间，也就是在普通平面屏幕(8)之前。
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