CN102256160B - 一种立体图像处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体图像处理设备及方法，根据图像显示信号采用的传输协议，将图像显示信号的驱动信号写入图像显示信号，并将图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备。本发明通过将驱动信号写入图像显示信号，对驱动信号和图像显示信号进行同步传输，解决了显示设备与光学器件动作不同步的问题，避免了立体图像显示过程中发生画面模糊、成像质量差，甚至无法得到正确的3D图像的问题。

Description

一种立体图像处理设备及方法

技术领域

本发明涉及立体图像显示技术领域，尤其涉及一种立体图像处理设备及方法。

背景技术

目前的3D显示系统有两种主流的实现方式，包括：戴眼镜的3D显示系统和不戴眼镜的3D显示系统。

在不戴眼镜的3D显示系统中，除了传统平面显示装置中存在的基本显示部件，还存在对光线的传播方向进行控制的光学部件。所以，在不戴眼镜的3D显示系统中，除了有显示内容的传输，还要有光学部件控制内容的传输。

现有的显示内容传输协议有很多，包括VGA(视频图形阵列)、LVDS(低压差分信号)、HDMI(高清晰度多媒体接口)和DisplayPort(显示接口)等，其中有些传输的是单纯的显示内容(VGA和LVDS)，有些包含了音频或其他内容(HDMI和DisplayPort)。

现有的光学部件控制内容的传输，大多采用旁路控制的方法，在显示内容传输信号之外增加一组信号来传输，其连接方式如图1所示，这种方式的缺点有以下两点：

第一，在立体图像显示设备与立体图像处理设备间需要增加额外的信号连接线，提高了系统实现的复杂度，降低了可靠性；

第二，由于不同传输协议的延迟时间不同，显示内容和光学控制内容的传输时间可能不一致，造成的后果是显示内容和光学控制的动作可能会不同步，在观察者的角度，不但无法得到正确的三维图像，还有可能得到混乱的二维和三维图像。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一种立体图像处理设备及方法，可以避免在立体图像显示的过程中发生画面模糊、成像质量差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种立体图像处理设备，用于根据图像显示信号采用的传输协议，将图像显示信号的驱动信号写入图像显示信号，并将图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备。

进一步地，立体图像处理设备是将驱动信号写入图像显示信号的以下一种或多种数据位中，包括：空闲位、保留位和非显要指示位。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用24位低压差分信号(LVDS)传输协议时，将驱动信号写入图像显示信号的保留位，传输驱动信号。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用18位LVDS传输协议时，将图像显示信号中的红色或蓝色分量数据中的最低位作为非显要指示位，将驱动信号写入图像显示信号的红色或蓝色分量数据中的最低位，传输驱动信号。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用高清晰度多媒体接口(HDMI)传输协议时，将驱动信号写入图像显示信号的数据岛中，传输驱动信号。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用显示接口(DisplayPort)传输协议时，将驱动信号写入图像显示信号的空闲位中，传输驱动信号。

进一步地，一种立体图像处理方法，包括：

立体图像处理设备根据图像显示信号采用的传输协议，将图像显示信号的驱动信号写入图像显示信号，并将图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备。

进一步地，立体图像处理设备是将驱动信号写入图像显示信号的以下一种或多种数据位中，包括：空闲位、保留位和非显要指示位。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用24位低压差分信号(LVDS)传输协议时，将驱动信号写入图像显示信号的保留位，传输驱动信号。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用18位LVDS传输协议时，将图像显示信号中的红色或蓝色分量数据中的最低位作为非显要指示位，将驱动信号写入图像显示信号的红色或蓝色分量数据中的最低位，传输驱动信号。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用高清晰度多媒体接口(HDMI)传输协议时，将驱动信号写入图像显示信号的数据岛中，传输驱动信号。

进一步地，立体图像处理设备在图像显示信号采用显示接口(DisplayPort)传输协议时，将驱动信号写入图像显示信号的空闲位中，传输驱动信号。

综上所述，本发明通过将驱动信号写入图像显示信号，对驱动信号和图像显示信号进行同步传输，解决了显示设备与光学器件动作不同步的问题，避免了立体图像显示过程中发生画面模糊、成像质量差，甚至无法得到正确的3D图像的问题。

附图说明

图1是现有立体显示系统信号传输方式的示意图；

图2是本发明实施方式的立体显示系统的架构图；

图3是本发明中采用24BPP LVDS中保留位传输驱动信号的示意图；

图4是本发明中采用18BPP LVDS中红色分量最低位传输驱动信号的示意图；

图5是本发明中采用18BPP LVDS中蓝色分量最低位传输驱动信号的示意图；

图6是本发明中采用HDMI中的数据岛传输驱动信号的示意图；

图7是本发明中采用DisplayPort中的保留位传输驱动信号的示意图；

图8是本发明中立体图像处理方法的流程图。

具体实施方式

图2为本实施方式的立体显示系统，包括：立体显示内容生成设备、立体图像处理设备以及立体显示设备，下面对系统中各设备进行逐一说明。

(一)立体显示内容生成设备：

立体显示内容生成设备，用于生成立体图像数据，将立体图像数据发送给立体图像处理设备，立体显示内容生成设备可以是计算机主机、视频解码器或其他应用处理器，是整个立体显示系统的起源(或者称为源头)。

立体显示内容生成设备在硬件结构上可以和现有平面显示系统的显示内容生成设备一致，与现有的平面显示系统的显示内容生成设备的区别有两点：

第一，在显示内容上有较大区别，显示内容包括立体图形显示信息和二维图像显示信息，对需要立体显示的区域，对要显示的每一帧图像要提供两幅或两幅以上的画面，才能经由立体图像处理设备和立体图像显示设备显示出立体图像。对于不需要立体显示的区域，可以选择性地提供单幅或者多幅画面。

第二，由于需要输出更多信息，可以采用更高的传输速度，更多的传输线，或对显示内容进行适当处理(如对显示内容进行压缩等)等方法来传输增加的数据量(见下文详述)。

对于第一点，立体显示内容生成设备可以通过已经存在的视频数据得到每一帧图像中的多幅图像，也可以通过立体图像制作软件来得到，还可以从其他软件或网络等得到。该设备得到立体图像数据的方法可以多样，并不限于以上所列。

对于第二点，为了能传输更多的数据量，立体显示内容生成设备可以有多种选择。

(1)可以在不提供更多连接信号的情况下，采用更高的数据信号传输频率，例如为了给每一帧图像提供两幅图像，需要把信号传输频率提高为原来的两倍。

(2)可以在不提高信号传输频率的情况下采用更多的连接信号，例如为了给每一帧图像提供四幅图像，连接信号线需要扩展为原来的四倍。

(3)可以在不提高传输带宽的情况下，通过图像压缩后传输的方式来传输立体图像，然后立体图像处理设备经过解压缩来得到原始数据。

(二)立体图像处理设备：

立体图像处理设备(也可以称为图形图像处理芯片)用于接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号，将图像显示信号和驱动信号同步传输给立体显示设备。

立体图像处理设备在生成图像显示信号和驱动信号后，对图像显示信号和驱动信号进行同步处理，以实现同步传输，包括：

根据图像显示信号采用的传输协议，对驱动信号进行构造，使得驱动信号的传输协议与图像显示信号的传输协议相同，再传输到立体显示设备。驱动信号与图像显示信号进行合并传输，并使用同一传输通路，或者驱动信号与图像显示信号分别传输，使用不同的传输通路。

立体图像处理设备是根据3D控制信息对立体显示内容生成设备传输的立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号；是根据3D控制信息，或根据3D控制信息和立体图像数据，生成驱动信号。

其中，立体图像处理设备对接收到的立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号的方法有多种，如像素插值的图像处理方式。

驱动信号包括控制被驱动组件的光栅宽度、光栅长度、和/或光栅方向，以及被驱动组件的亮度、透明度和其他特征等信息。

3D控制信息包括：3D显示窗口位置信息，3D显示窗口大小信息，2D/3D画面切换信息，3D窗口数量信息，3D窗口移动信息和3D窗口形状信息等。

3D控制信息的活动可以包括两种方式：

(a)3D控制信息可以由立体图像处理设备根据外部组件的输入生成，比如通过鼠标，键盘，触摸屏向立体图像处理设备进行输入，以生成3D控制信息，也可以是摄像头等跟踪设备跟踪观看者的头部或者眼睛位置，再采用预设的跟踪处理软件进行处理生成，并传输给立体图像处理设备。

(b)由立体显示内容生成设备生成3D控制信息，包含在立体图像数据中，发送给立体图像处理设备。立体图像处理设备接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，其中包括3D控制信息，进而生成图像显示信号和对应图像显示信号的驱动信号。

下面对显示信号和驱动信号的同步传输的方式进行说明。

目前的显示设备的输入接口有很多，如HDMI、VGA、LVDS、TMDS和DisplayPort等，这些传输协议均规定了显示内容，即各个显示像素的传输方式，有些还规定如字幕和音频信息等其他内容，但这些传输协议都没有对立体显示设备的驱动信号进行约定。

本实施方式在研究了现有数字接口的前提下，提出根据显示信号的传输协议，将驱动信号写入图像显示信号的保留位、空闲位或者借用图像显示信号中对显示结果影响最小的数据位(非显要指示位)，实现同步传输显示信号与驱动信号。

在24BPP(位)LVDS传输协议中，可以采用保留位来传输每个像素对应的驱动信号，如图3所示，在24BPP LVDS的显示信号中，有一位没有用到，因此，可以利用这个保留位来传输驱动信号。

在18BPP LVDS传输协议中，所有的数据位都进行了定义，没有可以用来传输驱动信号的保留位，但是，可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的最低的一位作为非显要指示位来传输驱动信号，如图4和图5所示，之所以没有借用像素中的绿色分量数据，是因为人眼对绿色的敏感度最高，会对显示结果造成较大影响。当然，不排除在本实施例中，也可以借用像素中的绿色分量数据的位来传输驱动信号。此外，特别需要指出的是，除了可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的最低的一位作为非显要指示位来传输驱动信号，也可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的其它位作为非显要指示位来传输驱动信号。

在HDMI传输协议中，如图6所示，除了显示内容外，还有数据岛可以用来传输显示内容以外的内容，所以，可以利用数据岛来传输驱动信号。

在DisplayPort传输协议中，如图7所示，有很多多余的带宽来传输空闲位，这些空闲位可以用来传输音频信号等内容，所以，可以利用这些空闲位来传输驱动信号。

(三)立体显示设备包括：相邻设置的光学器件和显示装置。

立体显示设备接收立体图像处理设备同步传输的图像显示信号和驱动信号，其中，图像显示信号用于显示装置，进行显示用途；驱动信号用于光学器件，进行驱动用途，将显示信号显示在屏幕上，并根据立体图像处理设备输出的驱动信号来进行光学部件的控制，打开或者关闭立体显示区域，实现立体显示。

显示装置包括任何合适在消费电子产品、专业设备、或其他需要信息显示系统中使用的显示装置，如等离子显示器(PDP)、阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、以及其他类型的显示器。

显示装置和光学器件结合来实现对被显示图像组的光线进行定向传播以分离图像组的图像，从而向观众显示基于此图像组的三维图像。即观众两个眼睛能够分别只看到对应的图像，从而形成立体视觉。

光学器件可包括任何可以用来通过定向光传输而分开分别为左眼和右眼观看的图像组以产生立体视觉的光学器件。例如，光学器件可包括一个视差屏障和/或透镜屏幕用来分开交错显示的左、右图像组以供单个或多个观众观看。光学器件也可包括其他类型的结构。在具体的应用中，光学器件可包括液晶透镜。

光学器件的系统参数可以被动态调节以提高三维图像的显示质量和/或用户的视觉体验。这些可动态调节的系统参数可包括光学器件的光栅宽度、光栅长度、和/或光栅方向，以及光学器件的亮度、透明度和其他特征。例如，光学器件可以被动态设置成普通透明状态，使其对光的传播不产生影响，这样立体显示设备就成为一个二维图像显示系统，或者光学器件可以被动态设置成视差屏障和/或透镜屏幕状态以便进行三维图像显示。

如图8所示，本实施方式的立体图像处理方法，包括：

步骤801：立体显示内容生成设备生成立体图像数据，将立体图像数据发送给立体图像处理设备；

步骤802：立体图像处理设备接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号；

立体图像处理设备生成图像显示信号和图像显示信号的驱动信号包括：从立体显示内容生成设备接收立体图像数据，根据3D控制信息对立体显示内容生成设备传输的立体图像数据进行重新构造，生成图像显示信号；根据3D控制信息，或根据3D控制信息和立体图像数据，生成驱动信号，针对每一帧需要显示的图像立体图像数据均包含多幅画面。

生成3D控制信息的方式可以包括：

(a)3D控制信息可以由立体图像处理设备根据外部组件的输入生成，比如通过鼠标，键盘，触摸屏向立体图像处理设备进行输入，以生成3D控制信息，也可以是摄像头等跟踪设备跟踪观看者的头部或者眼睛位置，再采用预设的跟踪处理软件进行处理生成，并传输给立体图像处理设备。

(b)由立体显示内容生成设备生成3D控制信息，包含在立体图像数据中，发送给立体图像处理设备。立体图像处理设备接收立体显示内容生成设备传输的立体图像数据，其中包括3D控制信息，提取出3D控制信息，进而生成图像显示信号和对应图像显示信号的驱动信号。

步骤803：立体图像处理设备根据图像显示信号采用的传输协议，将图像显示信号的驱动信号写入图像显示信号，并将图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备。

立体图像处理设备是将驱动信号写入图像显示信号的以下一种或多种数据位中，将图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备，包括：空闲位、保留位和非显要指示位。

立体图像处理设备在图像显示信号采用24位LVDS传输协议时，可以采用保留位来传输每个像素对应的驱动信号，如图3所示，在24BPP LVDS的显示信号中，有一位没有用到，因此，可以利用这个保留位来传输驱动信号。

立体图像处理设备在图像显示信号采用在18BPP LVDS传输协议时，可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的最低的一位作为非显要指示位来传输驱动信号，如图4和图5所示，之所以没有借用像素中的绿色分量数据，是因为人眼对绿色的敏感度最高，会对显示结果造成较大影响。当然，不排除在本实施例中，也可以借用像素中的绿色分量数据的位来传输驱动信号。此外，特别需要指出的是，除了可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的最低的一位作为非显要指示位来传输驱动信号，也可以将像素中红色或者蓝色分量数据中的其它位作为非显要指示位来传输驱动信号。

立体图像处理设备在图像显示信号采用HDMI传输协议时，如图6所示，除了显示内容外，还有数据岛可以用来传输显示内容以外的内容，所以，可以利用数据岛来传输驱动信号。

立体图像处理设备在图像显示信号采用DisplayPort传输协议时，如图7所示，DisplayPort传输协议有很多多余的带宽来传输空闲位，这些空闲位可以用来传输音频信号等内容，所以，可以利用这些空闲位来传输驱动信号。

立体显示设备包括：相邻设置的光学器件和显示装置。立体显示设备接收立体图像处理设备同步传输的图像显示信号和驱动信号，其中，图像显示信号传输至显示装置，进行显示用途；驱动信号传输至光学器件，进行驱动用途。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块、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各个集成电路模块，或者将它们的多个模块或者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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种立体图像处理设备，其特征在于：

所述立体图像处理设备，用于根据图像显示信号采用的传输协议，将所述图像显示信号的驱动信号写入所述图像显示信号，并将所述图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备；其中，

所述驱动信号包括控制被驱动组件的光栅宽度、光栅长度、和/或光栅方向，以及被驱动组件的亮度、透明度。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述立体图像处理设备是将所述驱动信号写入所述图像显示信号的以下一种或多种数据位中，包括：空闲位、保留位和非显要指示位。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用24位低压差分信号(LVDS)传输协议时，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的保留位，传输所述驱动信号。

4.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用18位LVDS传输协议时，将所述图像显示信号中的红色或蓝色分量数据中的最低位作为所述非显要指示位，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的红色或蓝色分量数据中的最低位，传输所述驱动信号。

5.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用高清晰度多媒体接口(HDMI)传输协议时，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的数据岛中，传输所述驱动信号。

6.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用显示接口(DisplayPort)传输协议时，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的空闲位中，传输所述驱动信号。

7.一种立体图像处理方法，其特征在于，包括：

立体图像处理设备根据图像显示信号采用的传输协议，将所述图像显示信号的驱动信号写入所述图像显示信号，并将所述图像显示信号和驱动信号传输给立体显示设备；其中，

所述驱动信号包括控制被驱动组件的光栅宽度、光栅长度、和/或光栅方向，以及被驱动组件的亮度、透明度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述立体图像处理设备是将所述驱动信号写入所述图像显示信号的以下一种或多种数据位中，包括：空闲位、保留位和非显要指示位。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用24位低压差分信号(LVDS)传输协议时，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的保留位，传输所述驱动信号。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用18位LVDS传输协议时，将所述图像显示信号中的红色或蓝色分量数据中的最低位作为所述非显要指示位，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的红色或蓝色分量数据中的最低位，传输所述驱动信号。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用高清晰度多媒体接口(HDMI)传输协议时，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的数据岛中，传输所述驱动信号。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述立体图像处理设备在所述图像显示信号采用显示接口(DisplayPort)传输协议时，将所述驱动信号写入所述图像显示信号的空闲位中，传输所述驱动信号。

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