CN102378032A - 显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备 - Google Patents

显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备 Download PDF

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Abstract

提供了显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备。位置跟踪单元接收通过拍摄用户的图像而获取到的图像帧，使用接收到的图像帧来检测用户的位置，使用检测到的用户的位置和至少一个以前检测到的用户的位置来计算移动速度，使用检测到的用户的位置以及计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处用户的位置，并基于预测出的用户的位置来计算三维图像改变量。图像处理单元基于计算出的三维图像改变量执行控制操作以显示三维图像。

Description

显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备
技术领域
本发明涉及一种显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备，更具体地讲，涉及一种裸眼(glassless)3D显示器。
背景技术
近年来，在多个领域中研究和利用用于呈现三维(3D)图像的显示技术。特别是使用3D显示技术显示3D图像的电子设备已经成为关注的焦点。
3D显示技术采用基于使用左眼和右眼的不同视图的用户提供立体感觉的方法的双目视差。3D显示技术分类为快门眼镜方法、裸眼方法以及完全立体方法。然而，快门眼镜方法具有以下缺点，即，用户必须佩戴诸如偏光眼镜之类的附加设备，并且裸眼方法具有以下缺点，即，用户只能够从特定的位置观看3D图像。由于快门眼镜方法和裸眼方法的这些缺点，使得近来积极地研究最近完全立体方法。
发明内容
因此，本发明致力于基本上消除了由相关技术的限制和缺点所引起的一个或多个问题的显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备。
本发明的一个目的是提供用于扩展视角的显示三维(3D)图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备。
本发明的另一个目的是提供用于防止当用户运动时发生3D图像闪烁和串扰的显示3D图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备。
本发明的附加的优点、目的以及特征将在接下来的说明书中被部分地阐明，并且在进行以下试验之后对本领域普通技术人员来讲将部分地变得清楚，或者可以通过对本发明的实施而获得了解。可以通过在此书写的说明书和权利要求以及附图中特别指出的结构实现并获得本发明的目的和其他优点。
为实现这些目的和其他的优点并且根据本发明的目的，如在此实施并广泛描述的，一种3D(3D)显示方法可以包括以下步骤：感测用户的步骤；获取用户位置信息的步骤，该步骤基于感测到的信息来获取与所述用户的位置相关的用户位置信息；计算用户位置预测信息的步骤，该步骤使用获取到的用户位置信息来计算与预测出的所述用户的位置相关的用户位置预测信息；根据计算出的用户位置预测信息来计算3D图像改变量的步骤；以及显示步骤，该步骤基于计算出的3D图像改变量来显示3D图像。在此，感测到的信息可以包括拍摄到的图像、通过红外光感测到的距离值或通过无线电波感测到的距离值中的至少一项。3D图像改变量可以是像素位移和子像素位移中的一项。所述感测用户的步骤包括：拍摄所述用户的图像。所述获取用户位置信息的步骤包括：使用拍摄到的图像中所包括的图像帧来检测所述用户的位置。所述计算用户位置预测信息的步骤包括：计算所述用户的移动速度的步骤，该步骤使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度；以及预测步骤，该步骤使用检测到的所述用户的位置和计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处所述用户的位置。
在本发明的另一方面中，一种三维(3D)显示方法可以包括以下步骤：拍摄用户的图像；使用拍摄到的图像中所包括的图像帧来检测所述用户的位置；使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度；使用检测到的所述用户的位置以及计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处所述用户的位置；基于预测出的所述用户的位置来计算3D图像改变量；以及基于计算出的3D图像改变量来显示3D图像。在此，3D图像改变量可以是像素位移和子像素位移中的一项。
优选地，所述显示步骤可以包括：通过根据所述3D图像改变量、对显示了在所述3D图像中所包括的像素颜色的像素位置或显示了在所述3D图像中所包括的子像素颜色的子像素位置中的一项进行移动，来显示所述3D图像。
优选地，所述预测步骤可以包括：预测在当经过了所述预定时间时与当拍摄了所述图像帧的下一图像帧时二者之间的一个或多个时间点处所述用户的位置。
优选地，所述预测步骤可以包括：预测在当经过了所述预定时间时与当拍摄了所述图像帧的下一图像帧时二者之间的预定时长的多个时间间隔的每个时间点处所述用户的位置。
优选地，所述预定时长可以短于所述3D图像改变的时间间隔的时长。
优选地，所述预定时间可以是在拍摄了所述图像帧之后经过的直到显示了所述3D图像的时间。
优选地，所述3D图像可以是二视角图像或多视角图像。
优选地，所述3D显示方法可以进一步包括以下步骤：生成所述3D图像的视图掩模；以及使用生成的视图掩模以及所述3D图像中所包括的视图图像的子像素的颜色二者来确定子像素的最终颜色。
优选地，所述显示步骤可以包括：在位于子像素已经根据所述3D图像改变量移动到的位置的所述子像素处，显示所述子像素的最终颜色。
在本发明的另一方面中，一种三维(3D)显示装置可以包括：位置跟踪单元，其被配置为接收通过拍摄用户的图像而获取的图像帧，使用接收到的图像帧来检测所述用户的位置，使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度，使用检测到的所述用户的位置以及计算出的移动速度来预测在经过了预定时间之后所述用户的位置，并基于预测出的所述用户的位置来计算3D图像改变量；以及图像处理单元，其被配置为基于计算出的3D图像改变量进行控制以显示3D图像。在此，3D改变量可以是像素位移和子像素位移中的一项。
优选地，所述图像处理单元可以执行以下控制操作，即，通过根据所述3D图像改变量、对显示了在所述3D图像中所包括的像素颜色的像素位置或显示了在所述3D图像中所包括的子像素颜色的子像素位置中的一项进行移动，来显示所述3D图像。
优选地，所述位置跟踪单元可以预测在当经过了所述预定时间时与当拍摄了所述图像帧的下一图像帧时二者之间的一个或多个时间点处所述用户的位置。
优选地，所述位置跟踪单元可以预测在当经过了所述预定时间时与当拍摄了所述图像帧的下一图像帧时二者之间的特定时长的多个时间间隔处所述用户的位置，并计算每个预测出的所述用户的位置的3D图像改变量。
优选地，所述特定时长可以短于所述3D图像改变的时间间隔的时长。
优选地，所述预定时间可以是在拍摄了所述图像帧之后经过的直到显示了所述3D图像的时间。
优选地，所述3D图像可以是二视角图像或多视角图像。
优选地，所述图像处理单元可以生成所述3D图像的视图掩模，并且使用生成的视图掩模以及所述3D图像中所包括的视图图像的子像素的颜色二者来确定子像素的最终颜色。
优选地，所述图像处理单元可以执行以下控制操作，即，在位于子像素已经根据所述3D图像改变量移动到的位置的所述子像素处，显示所述子像素的最终颜色。
在本发明的又一方面中，一种三维(3D)显示系统可以包括：照相机，其被配置为拍摄用户的图像；位置跟踪单元，其被配置为使用拍摄到的图像中所包括的图像帧来检测所述用户的位置，使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度，使用检测到的所述用户的位置以及计算出的移动速度来预测在经过了预定时间之后所述用户的位置，并基于预测出的所述用户的位置来计算3D图像改变量；图像处理设备，其被配置为基于计算出的3D图像改变量执行控制操作以显示3D图像；以及显示设备，其被配置为显示3D图像。
在本发明的另一方面中，位置跟踪设备可以包括：位置跟踪单元，其被配置为接收通过拍摄用户的图像而获取的图像帧并且使用接收到的图像帧来检测所述用户的位置；速度计算器，其被配置为使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度；位置估计器，其被配置为使用检测到的所述用户的位置和计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处所述用户的位置；以及改变量计算器，其被配置为基于预测出的所述用户的位置来计算3D图像改变量并输出计算出的3D图像改变量。
应该理解的是，本发明的前述的概要描述和下面的详细描述是示例性的和说明性的，并旨在对所要保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
本发明包括附图以提供对本发明的进一步的理解，所述附图被结合到本申请中并构成本申请的一部分，所述附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在所述附图中：
图1是示出了根据本发明的3D显示系统的优选实施方式的结构的框图；
图2是示出了执行根据本发明的优选实施方式的3D显示方法的过程的流程图；
图3示出了根据用户位置改变而计算出的3D图像改变量；
图4A至图4D示出了根据本发明的3D显示系统通过拍摄用户的图像而获取到的图像帧；
图5A和图5B示出了依赖用户的位置的被显示的3D图像的改变；
图6A和图6B示出了在屏障方案中根据用户位置的被显示的3D图像的改变；
图7是示出了根据本发明的位置跟踪设备的优选实施方式的结构的框图；
图8是示出了3D图像处理设备的优选实施方式的结构的框图；以及
图9示出了函数W(x)的坐标图。
具体实施方式
现在将参照附图来描述能够实现上述目的的本发明的优选实施方式。在不限制本发明的精神以及基本结构和操作的情况下，将使用至少一种实施方式来描述在附图中所示的以及以下参照附图描述的本发明的结构和操作。
尽管考虑到发明中的元素的功能从本领域广泛使用的通用术语中选择所述元素的大多数术语，但是术语也可以依据本领域技术人员的意图或惯例或者新技术的引进而被改变。根据需要，申请人已经任意选择了一些术语，并且在随后的描述中会详细解释它们的含义。因此，应该基于本说明书的整体内容结合本发明中所使用的术语的所期望的含义(而不是所述术语的简单的名称或含义)来确定所述术语的定义。
图1是示出了根据本发明的3D显示系统的优选实施方式的结构的框图。
如图1所示，根据本发明的3D显示系统100可以包括照相机110、3D图像处理系统120以及显示设备130。3D显示系统100可以是个人计算机，例如，台式计算机、膝上型计算机、平板计算机或手持计算机。3D显示系统100可以是移动终端，例如，移动电话、智能手机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)或导航终端，也可以是例如数字电视之类的固定的家用电器。3D显示系统100还可以包括至少一个照相机110、作为用于感测用户的位置的设备的红外辐射测距设备或无线电波测距设备。红外辐射测距设备输出红外辐射，接收用户反射的红外辐射并使用接收到的红外辐射来感测用户的距离值。无线电波测距设备接收由附着于用户的设备输出的无线电波并使用接收到的无线电波来感测用户的距离值。
照相机110拍摄用户的图像。照相机110可以具有不同的帧速率(用赫兹表示)，并向3D图像处理系统120输出通过根据设置的或给定的帧速率拍摄用户的图像而获取到的图像帧。当已经将照相机110的帧速率设置为25Hz时，照相机110每秒可以拍摄25个图像帧并向3D图像处理系统120输出所拍摄到的图像帧。
3D图像处理系统120通过从照相机110输出的图像帧预测在预定时间后用户的位置，并根据预测出的位置执行控制操作以显示3D图像。3D图像处理系统120可以包括位置跟踪设备121和3D图像处理设备122。3D图像处理系统120可被实现为一个产品。例如，3D图像处理系统120可以被实现为机顶盒。
位置跟踪设备121从照相机110接收通过拍摄用户的图像而获取到的图像帧，并且使用接收到的图像帧来检测用户的位置。位置跟踪设备121使用检测到的用户的位置以及至少一个以前检测到的用户的位置来计算用户的移动速度。位置跟踪设备121使用计算出的移动速度和检测到的用户的位置来预测在经过了预定时间之后用户的位置，并且基于预测出的用户位置来计算3D图像改变量。
位置跟踪设备121可被实现为一个模块，并且位置跟踪设备模块可被插入到3D图像处理设备122中以被提供为一个单独的产品。3D图像处理系统120可以通过执行程序来执行位置跟踪设备121的功能，3D图像处理系统120通过控制器来执行位置跟踪设备121的功能。
3D图像处理设备122基于由位置跟踪设备121计算出的3D图像改变量来执行控制操作以显示3D图像。3D图像处理设备122可以是对接收到的3D图像信号或存储的3D图像文件进行编码的广播接收机。广播接收机可以是能够接收通过地面波、卫星或线缆传输的广播和通过因特网传输的广播的广播接收机。
广播接收机可以是能够向用户提供因特网服务的广播接收机。因特网服务可以是通过因特网提供的任何服务，包括内容点播(Content on Demand，CoD)服务，YouTube服务，例如天气、新闻、本地信息的信息服务，或搜索服务，例如游戏服务或歌房(卡拉OK)服务的娱乐服务，或例如电视邮件服务或电视短消息(SMS)服务的通信服务。因此，在本申请中，广播接收机包括网络电视、万维网电视和宽带电视。
广播接收机可以是可通过网络从服务器接收应用并其后可安装和执行该应用的智能电视。
广播服务不但可以包括通过地面波、卫星和线缆提供的广播服务，而且可以包括因特网服务。广播服务不但可以提供2D图像，而且可以提供3D图像。3D图像可以是二视角或多视角图像。多视角图像包括通过使用多个照相机拍摄相同的对象而获取到的多个图像，该多个照相机具有特定的距离和角度，并且将通过每个照相机拍摄到的图像定义为一个视图图像。
显示设备130在3D图像处理系统120的控制下显示3D图像。显示设备130可以是多视角的基于屏障的裸眼3D显示器，也可以是基于透镜的裸眼3D显示器。显示设备130可以被实现为独立的产品，也可以与3D图像处理系统120或3D图像处理设备122实现为一个整体。显示设备130可以是其视图格式是基于子像素的或基于像素的裸眼3D显示器。
图2是示出了执行根据本发明的优选实施方式的3D显示方法的过程的流程图。
如图2所示，照相机110拍摄用户的图像(S200)。照相机110可以根据设置的帧速率或给定的帧速率拍摄用户的图像，并可以连续的实时向3D图像处理系统120输出拍摄到的图像。
3D图像处理系统120使用由照相机110拍摄到的图像中所包括的图像帧来检测用户的位置(S210)。在此，3D图像处理系统120可以获取与检测到的用户位置相关的用户位置信息。
3D图像处理系统120使用获取到的用户位置信息来计算用户的移动速度(S220)。获取到的用户位置信息指示检测到的用户位置以及至少一个以前检测到的用户位置。也就是说，3D图像处理系统120可以使用检测到的用户位置以及至少一个以前检测到的用户位置来计算用户的移动速度。在此，在一种实施方式中，3D图像处理系统120可以计算当前检测到的用户位置和以前检测到的用户位置二者之间的距离、以及基于当前检测到的用户位置和以前检测到的用户位置的用户移动方向，然后可以通过用计算出的距离除以各个图像帧拍摄之间的时间间隔来计算用户的移动速度。在另一种实施方式中，3D图像处理系统120可以获取当前计算出的速度和至少一个以前计算出的速度的矢量和。
3D图像处理系统120使用获取到的用户位置信息和计算出的移动速度来计算用户位置预测信息(S230)。用户位置预测信息指示预测出的用户位置。例如，用户位置预测信息可以指示在经过了预定时间的时间点的用户位置。3D图像处理系统120使用检测到的用户位置和计算出的用户移动速度来预测在经过了预定时间的时间点的用户位置。在此，3D图像处理系统120可以预测在各个图像帧拍摄时间之间的每一特定时间处用户的位置，并且可以预测在预定时长的间隔处用户的位置。
3D图像处理系统120可以预测在当于拍摄了图像帧之后经过了预定时间时与当拍摄了下一个图像帧时二者之间的每一特定时间处用户的位置，并且可以预测在特定时长的时间间隔处用户的位置。在此，所述预定时间可以是在拍摄了所述图像帧之后经过的直到根据3D图像改变量显示了3D图像的时间，该3D图像改变量是基于使用所述图像帧预测出的用户位置计算出的3D图像改变量。所述特定时长可以短于3D图像的显示位置改变的间隔的时长。
3D图像处理系统120根据计算出的用户位置预测信息来计算3D图像改变量(S240)。3D图像处理系统120基于由用户位置预测信息指示的预测出的用户位置来计算3D图像改变量。3D图像改变量可以是像素位移或者子像素位移中的一项。
3D图像处理系统120生成3D图像的视图掩模(S250)。
3D图像处理系统120使用子像素的当前颜色和生成的视图掩模来确定3D图像中所包括的每个视图图像的每个子像素的最终颜色(S260)。
3D图像处理系统120基于计算出的3D图像改变量来控制显示设备130，以显示3D图像(S270)。显示设备130可以通过将显示了3D图像的像素颜色的像素位置从像素的原始位置移动计算出的3D图像改变量来显示3D图像。此外，显示设备130可以通过将显示了3D图像的子像素颜色的子像素位置从子像素的原始位置移动计算出的3D图像改变量来显示3D图像。在此，3D图像的子像素颜色可以是在步骤S260计算出的最终颜色。
图3示出了根据用户位置改变而计算出的3D图像改变量。
如图3所示，当用户从位置330移动到位置340时，可以根据下面的表达式1计算出显示面板310上的视线位置的位移h。
[表达式1]
h＝H*d/D
在此，“H”表示用户的头部位移，“D”表示3D图像滤波器320和用户的眼睛之间的视距，“d”表示显示面板310和3D图像滤波器320之间的间隔。
当用户从位置330移动到位置340时，可以根据下面的表达式2计算作为3D图像改变量的一个例子的像素位移P。
[表达式2]
P＝Mod(h，Q)
在此，Q是3D图像像素周期
图4A至图4D示出了根据本发明的3D显示系统通过拍摄用户的图像而获取到的图像帧。
如图4A至图4D所示，3D图像处理系统120可以使用图像帧420来检测用户位置421。3D图像处理系统120可以识别图像帧420中的面部区域以检测用户位置421。在此，3D图像处理系统120可以使用使用了面部对称的算法、使用了头发颜色和面部颜色的算法、以及使用了面部轮廓的算法来识别面部区域。3D图像处理系统120可以根据图像帧420来计算皮肤颜色信息以识别面部区域。
3D图像处理系统120可以根据下面的表达式3，使用检测到的用户位置421和以前检测到的用户位置411来计算用户的移动速度V。
[表达式3]
V＝H/T
在此，“H”表示检测到的用户位置421和以前检测到的用户位置411之间的距离，并且“T”表示当拍摄了图像帧410时与当拍摄了图像帧420时之间的时间间隔。
3D图像处理系统120可以根据下面的算法使用检测到的用户位置421和移动速度V来计算经过预定时间之后的用户位置。
[算法1]
for(k＝1，k，N+1，k++)
{在延迟时间+kt处的用户位置}
在此，“延迟时间”是预定时间，并且延迟时间可以是由照相机拍摄延迟、检测处理延迟、和图像驱动器帧速率延迟中的至少一项所引起的延迟时间。
此外，可以基于下面的表达式4确定“t”。
[表达式4]
t＝(1/M)/N
在此，“M”是照相机的最大帧速率，并且可以基于下面的表达式5来确定“N”。
[表达式5]
N＞(V*t)/T
在此，“T”是引起图像改变的阈值头部位置改变。
可以基于下面的表达式6来计算在时间“延迟时间+kt”处的用户位置P。
[表达式6]
P＝P0+VT
在此，“P0”是检测到的用户位置，并且“T”是“延迟时间+kt”。
根据算法1，3D图像处理系统120可以预测在图像帧拍摄间隔期间的时间“t”的时间间隔处的N个用户位置。当使用以M Hz的帧速率拍摄图像的照相机时，可能实现与当使用以M*N Hz的帧速率拍摄图像的照相机时相同的效果。
在当拍摄图了像帧430时的时间点，3D图像处理系统120检测用户位置431并且可以使用以前检测到的用户位置411和421中至少一个来计算用户的移动速度。
此外，在当拍摄了图像帧440时的时间点，3D图像处理系统120检测用户位置441并且可以使用以前检测到的用户位置411、421和431中至少一个来计算用户的移动速度。
3D图像处理系统120可以基于使用表达式1和2在特定时间预测出的用户位置来计算在该特定时间的像素位移。如图5A所示，当用户位于位置510时，在显示面板上的位置511处显示右眼图像R。如图5B所示，3D图像处理系统120预测用户在特定时间将要移动到的用户位置520并根据预测出的位置520计算像素位移1。当用户已经从位置510移动到位置520时，3D图像处理系统120执行控制操作以根据针对特定时间计算出的像素位移1来移动3D图像，并且在显示面板上的位置511处显示左眼图像L。
图6A和图6B示出了在屏障方案中根据用户位置的被显示的3D图像的改变。
如图6A和图6B所示，屏障型3D显示器可以包括显示面板1和视差屏障2，显示面板1显示包括左眼图像L和右眼图像R的混合的视差图像，在视差屏障2上按特定间隔布置有透明区域3和非透明区域4以使用这样的多视角图像向用户提供3D图像。
视差屏障2可以被布置在距显示面板1特定距离处的显示面板1的前方，可以在水平方向上交替地布置透明区域3和非透明区域4。视差屏障2可以被实现为例如LCD面板之类的平板显示器。
当用户通过视差屏障2观看在显示面板1上显示的与用户的左眼L和右眼R相对应的视差图像时，用户分别观看从显示面板1提供的左眼图像L和右眼图像R以获得立体效果。
当用户位于位置610时，在显示面板1上与用户位置610相对应的位置610的左侧显示右眼图像R，在显示面板1上位置610的右侧显示左眼图像L。
当预计用户从位置610移动到位置620时，3D图像处理系统120预先计算3D图像改变量，使左眼图像L显示在显示面板1上位置610的左侧，并使右眼图像R显示在显示面板1上位置610的右侧。当用户位于位置620时，3D图像处理系统120可以控制显示面板1在显示面板1上位置610的左侧显示左眼图像L，并且在显示面板1上位置610的右侧显示右眼图像R。
图7是示出了根据本发明的位置跟踪设备的优选实施方式的结构的框图。
如图7所示，位置跟踪设备121可以包括位置检测器710、速度计算器720、位置估计器730和改变量计算器740。位置检测器基于感测到的信息获取与用户位置相关的用户位置信息。感测到的信息可以包括由照相机110拍摄到的图像、由红外辐射测距设备感测到的距离值、或由无线电波测距设备感测到的距离值中的至少一项。位置检测器710接收通过用户的图像拍摄而获取到的图像帧，并使用接收到的图像帧来检测用户的位置。位置检测器710可以通过识别面部区域来检测用户的位置。位置检测器710可以基于使用面部对称的算法、使用头发颜色和面部颜色的算法、以及使用面部轮廓的算法来识别面部区域。位置检测器710可以根据图像帧计算皮肤颜色信息以识别面部区域。
速度计算器720使用检测到的用户位置和至少一个以前检测到的用户位置来计算用户的移动速度。速度计算器720可以使用表达式3计算移动速度。
位置估计器730使用检测到的用户位置和计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处用户的位置。位置估计器730可以使用算法1和表达式6来预测在各个图像帧拍摄时间之间的N个时间点处用户的各个位置。
改变量计算器740基于预测出的用户位置来计算3D图像改变量并输出计算出的3D图像改变量。改变量计算器740计算3D图像改变量从而使3D图像被适当地显示在位置估计器730使用表达式1和表达式2预测出的位置上。然后，改变量计算器740可以向3D图像处理设备122输出计算出的3D图像改变量。在此，3D图像改变量可以是像素位移和子像素位移之一。
图8是示出了3D图像处理设备的优选实施方式的结构的框图。
如图8所示，3D图像处理设备122包括调谐器805、解调器810、解复用器815、网络接口单元820、外部信号输入单元825、视频解码器830、音频解码器835、控制器840、存储单元845、缓冲器850、图形处理器860和图像驱动器870。
调谐器805从通过天线接收到的射频(RF)广播信号中选择与由用户选择的频道相对应的RF广播信号，并将选择的RF广播信号转换为中频(IF)信号或基带视频或音频信号。调谐器805可以基于高级电视系统委员会(ATSC)方法接收单载波RF广播信号，或者基于数字视频广播(DVB)方法接收多载波RF广播信号。
在本发明的另一种实施方式中，3D图像处理设备122可以包括至少两个调谐器。当3D图像处理设备122包括至少两个调谐器时，第一和第二调谐器类似地从通过天线接收到的RF广播信号中选择与由用户选择的频道相对应的RF广播信号，并将选择的RF广播信号转换为IF信号或基带视频或音频信号。
第二调谐器可以顺序地从接收到的RF广播信号中选择通过频道存储功能存储的全部广播频道的RF广播信号，并将选择的RF广播信号转换为IF信号或基带视频或音频信号。第二调谐器可以周期性地对全部广播频道执行转换处理。因此，3D图像处理设备122可以显示通过第一调谐器转换而生成的广播信号的图像，同时提供通过第二调谐器转换而生成的多个频道的缩略图。在这种情况下，第一调谐器可以将用户选择的主RF广播信号转换为IF信号或基带视频或音频信号，并且第二调谐器可以顺序地或周期性地选择除了主RF广播信号以外的全部RF广播信号并将所选择的RF广播信号转换为IF信号或基带视频或音频信号。
解调器810接收通过调谐器805转换而生成的数字IF(DIF)信号并对DIF信号进行解调。在一个例子中，如果从调谐器805输出的DIF信号是ATSC信号，那么解调器810对DIF信号执行8残余边带(VSB)解调。在另一个例子中，如果从调谐器805输出的DIF信号是DVB信号，那么解调器810对DIF信号执行编码正交频分多址(COFDMA)解调。
解调器810还可以执行频道解码。为了频道解码，解调器810可以包括网格(Trellis)解码器、解交织器和里德-所罗门解码器以分别执行网格(Trellis)解码、解交织和里德-所罗门解码。
执行解调和频道解码后，解调器810可以输出传输流(TS)信号。可以在TS信号中复用视频信号、音频信号或数据信号。在一个例子中，TS信号可以是运动图像专家组-2(MPEG-2)TS，在MPEG-2TS中复用了MPEG-2视频信号和杜比AC-3音频信号。更具体地讲，MPEG-2TS可包括4字节头部和184字节有效负荷。
解复用器815可以从解调器810、网络接口单元820和外部信号输入单元825接收流信号。解复用器815可以将接收到的流信号解复用为视频信号、音频信号和数据信号并将视频信号、音频信号和数据信号分别输出给视频解码器830、音频解码器835和控制器840。
视频解码器830从解复用器815接收视频信号，对接收到的视频信号进行解码并将接收到的视频信号存储在缓冲器850。视频信号可包括3D图像信号。
音频解码器835从解复用器815接收音频信号，对接收到的音频信号解码并将接收到的音频信号输出给显示设备130。
网络接口单元820从网络接收包并将包传输给网络。更具体地讲，网络接口单元820通过网络从服务提供服务器接收携带广播数据的IP包。广播数据包括内容、提供内容更新通知的更新消息、元数据、服务信息和软件代码。服务信息可以包括与实时广播服务有关的服务信息以及与因特网服务有关的服务信息。因特网服务是可以通过因特网提供的服务，例如内容点播(CoD)服务，YouTube服务，例如天气、新闻、本地信息的信息服务，或搜索服务，例如游戏服务或歌房(卡拉OK)服务的娱乐服务，或例如电视邮件服务或电视短消息(SMS)服务的通信服务。因此，在本实施方式中，数字广播接收机包括网络电视、万维网电视和广播电视。广播服务不但可以包括通过地面波、卫星和线缆提供的广播服务，而且可以包括因特网服务。
如果IP包包括流信号，那么网络接口单元820可以从IP包中提取流信号并将流信号输出给解复用器815。
外部信号输入单元825可以提供能够使外部设备和3D图像处理设备122彼此连接的接口。外部设备指的是各种类型的视频或音频输出设备，例如数字多功能盘(DVD)播放器、蓝光播放器、游戏控制台、摄像机和计算机(例如笔记本计算机)。3D图像处理设备122可以显示从外部信号输入单元825传输的视频和音频信号，并可以存储或使用数据信号。
控制器840执行命令并执行与3D图像处理设备122有关的操作。例如，控制器840可以使用在存储单元845中找到的命令来控制数据接收和处理、以及在3D图像处理设备122的部件之间的信号输入和输出。控制器840可以被实现为单芯片、多芯片或多个电子部件。例如，包括专用处理器或嵌入处理器、单用途处理器、控制器专用集成电路(ASIC)或类似元件的各种结构可被用于控制器840。
控制器840与操作系统(OS)一起执行计算机代码并执行用于生成和使用数据的操作。OS是公知的，所以省略其详细说明。OS的例子可以包括Windows OS、Unix、Linux、Palm OS、DOS、Android和Mac OS。OS、其他计算机代码和数据可以存在于存储单元845中，存储单元845连接到控制器840并且在控制器840的控制下操作。
存储单元845通常提供用于存储3D图像处理设备122使用的程序代码和数据的位置。例如，存储单元845可以被实现为只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器。程序代码和数据可以被存储在可分离的存储介质中，并且在需要时，可以被加载或安装到3D图像处理设备122上。可分离的存储介质可以包括CD-ROM、PC卡、存储卡、软盘、磁带和网络部件。
图形处理器860控制显示设备130以显示存储在缓冲器850中的视频数据。图形处理器860可以包括掩模生成器862和复用器863。
掩模生成器862针对3D图像生成视图掩模。掩模生成器862可以使用下面的表达式7生成每个视图的掩模α。
[表达式7]
α(i，k)＝W(K-Vi)
在此，“i”表示子像素的水平号码，“Vi”表示当3D图像像素的周期为Q时，子像素i的视图号码，并且“k”是视图号码。图9示出了函数W(x)的图。
复用器863可以使用掩模生成器862生成的视图掩模来确定像素的最终颜色。复用器863可以使用下面的表达式8来确定最终颜色MCi。
[表达式8]
MC i = Σ k = 0 N - 1 α ( i , k ) * C ( i , k )
在此，“C(i，k)”表示视图号码为k的图像的子像素i的颜色。
图像驱动器870可以基于由位置跟踪设备121计算出的3D图像改变量来确定将要显示最终颜色MCi的子像素，并向显示设备130输出控制信号，以在确定的子像素处显示最终颜色MCi。在此，可以在位于子像素i根据3D图像改变量移动到的位置的子像素处显示最终颜色MCi。
本发明可被实现为存储在提供到图像显示装置中的计算机可读介质中的计算机可读代码。计算机可读介质包括存储了可由计算机读取的数据的任何类型的存储设备。计算机可读介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储设备等等。还能够以载波的形式(例如，以通过因特网传输的信号的形式)实现计算机可读介质。计算机可读介质还能够分布在耦接的计算机设备的网络上，从而以分布的方式存储和执行计算机可读代码。
从上述的描述中明显可见，根据本发明的显示三维图像的系统、装置和方法以及位置跟踪设备具有各种优点。例如，由于当用户运动时，3D图像的显示位置根据用户的运动而改变，所以可以扩展视角。此外，当用户运动时，由于预先预测了用户的位置，并且根据预测出的用户的位置来改变3D图像的显示位置，因此可以防止3D图像的闪烁和串扰出现。
尽管已经参照特定实施方式举例说明并描述了本发明，但是本发明不限于特定的优选实施方式，并且对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离所附权利要求中披露的本发明的精神和范围的情况下，能够对实施方式进行各种修改，并且这样的修改也被包括在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种三维显示方法，包括以下步骤：
感测用户的步骤；
获取用户位置信息的步骤，该步骤基于感测到的信息来获取与所述用户的位置相关的用户位置信息；
计算用户位置预测信息的步骤，该步骤使用获取到的用户位置信息来计算与预测出的所述用户的位置相关的用户位置预测信息；
根据计算出的用户位置预测信息来计算三维图像改变量的步骤；以及
显示步骤，该步骤基于计算出的三维图像改变量来显示三维图像。
2.根据权利要求1的三维显示方法，其中，所述感测用户的步骤包括：拍摄所述用户的图像。
3.根据权利要求1的三维显示方法，其中，所述三维图像改变量是像素位移或子像素位移中的一项。
4.根据权利要求1的三维显示方法，其中，所述显示步骤包括：通过根据所述三维图像改变量、对显示了在所述三维图像中所包括的像素颜色的像素位置或显示了在所述三维图像中所包括的子像素颜色的子像素位置中的一项进行移动，来显示所述三维图像。
5.根据权利要求1的三维显示方法，其中，所述获取用户位置信息的步骤包括：使用拍摄到的图像中所包括的图像帧来检测所述用户的位置。
6.根据权利要求5的三维显示方法，其中，所述计算用户位置预测信息的步骤包括：
计算所述用户的移动速度的步骤，该步骤使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度；以及
预测步骤，该步骤使用检测到的所述用户的位置和计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处所述用户的位置。
7.根据权利要求6的三维显示方法，其中，所述预测步骤包括：预测在当经过了所述预定时间时与当拍摄了所述图像帧的下一图像帧时二者之间的一个或多个时间点处所述用户的位置。
8.根据权利要求6的三维显示方法，其中，所述预测步骤包括：预测在当经过了所述预定时间时与当拍摄了所述图像帧的下一图像帧时二者之间的预定时长的多个时间间隔的每个时间点处所述用户的位置。
9.根据权利要求8的三维显示方法，其中，所述预定时长短于所述三维图像改变的时间间隔的时长。
10.根据权利要求6的三维显示方法，其中，所述预定时间是在拍摄了所述图像帧之后经过的直到显示了所述三维图像的时间。
11.根据权利要求1的三维显示方法，其中，所述三维图像是二视角图像或多视角图像。
12.根据权利要求1的三维显示方法，进一步包括以下步骤：
生成所述三维图像的视图掩模；以及
使用生成的视图掩模以及所述三维图像中所包括的视图图像的子像素的颜色二者来确定子像素的最终颜色。
13.根据权利要求12的三维显示方法，其中，所述显示步骤包括：在位于子像素已经根据所述三维图像改变量移动到的位置的所述子像素处，显示所述子像素的最终颜色。
14.一种三维显示装置，包括：
照相机，其被配置为拍摄观看者的图像；
位置跟踪单元，其被配置为使用拍摄到的图像中所包括的图像帧来检测所述用户的位置，使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度，使用检测到的所述用户的位置以及计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处所述用户的位置，并基于预测出的所述用户的位置来计算三维图像改变量；以及
图像处理单元，其被配置为基于计算出的三维图像改变量进行控制以显示三维图像。
15.根据权利要求14的三维显示装置，其中，所述位置跟踪单元包括：
位置跟踪单元，其被配置为从所述照相机接收所述图像帧并使用接收到的图像帧来检测所述用户的位置；
速度计算器，其被配置为使用检测到的所述用户的位置和至少一个以前检测到的所述用户的位置来计算所述用户的移动速度；
位置估计器，其被配置为使用检测到的所述用户的位置和计算出的移动速度来预测在经过了预定时间的时间点处所述用户的位置；以及
改变量计算器，其被配置为基于预测出的所述用户的位置来计算所述三维图像改变量并输出计算出的三维图像改变量。
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