CN102438165A

CN102438165A - 显示三维图像的设备和方法

Info

Publication number: CN102438165A
Application number: CN2011103001996A
Authority: CN
Inventors: 车烘来; 朴泰守; 李宰光
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-08-15
Also published as: EP2421275A3; US20120038634A1; CN102438165B; EP2421275A2; KR101695819B1; US9030534B2; KR20120016405A

Abstract

公开了一种显示三维图像的设备和方法。照相机单元用于拍摄观看者的图像。位置跟踪装置用于利用包括在所拍摄的图像中的视频帧来检测所述观看者的位置以及基于所述观看者的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的非透射区域的位置。显示单元用于根据所述3D图像过滤器的所述非透射区域的所计算出的位置来移动所述非透射区域。改变所述3D图像的最佳位置以适合于所述观看者的移动具有以下效果：即使在所述观看者移动时也能够扩大所述观看者的视角并且防止串扰和图像翻转。

Description

显示三维图像的设备和方法

技术领域

本文所述的一个或更多个实施方式涉及用于呈现(presentation)在显示设备上的三维图像的处理。

背景技术

近年来，已经在各种领域中研究和利用了用于表现(represent)三维(3D)图像的显示技术。具体地说，随着用于显示3D图像的技术的使用，用于显示3D的电子装置成为关注的焦点。

3D图像的显示是基于双目视差的。用于利用双目视差来显示3D图像的方法可分为快门眼镜方法(shutter glass method)、全息方法(holographic method)和自由立体方法(auto-stereoscopic method)。快门眼镜方法的缺点在于用户必须佩戴诸如偏振眼镜的附加设备，全息方法的缺点在于用户只能从特定的位置观看3D图像。由于快门眼镜方法和全息方法的这些缺点，近来对自由立体方法积极地进行了研究。

附图说明

参照以下附图来详细描述设置和实施方式，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，附图中：

图1是例示3D图像显示系统的示例性实施方式的结构的框图；

图2是例示位置跟踪装置的示例性实施方式的结构的框图；

图3是例示3D图像处理装置的示例性实施方式的结构的框图；

图4是函数W(x)的曲线图；

图5是例示显示设备的示例性实施方式的结构的框图；

图6是例示经由3D图像过滤器(3D image filter)进行图像分离的图示；

图7是例示根据3D图像过滤器的位置改变的最佳位置(sweet spot)的移动(shift)的图示；

图8A到图8D是例示通过利用3D图像显示系统拍摄观看者的图像所获得的视频帧的图示；

图9是例示屏障型(barrier type)3D图像过滤器的透射区域和非透射区域的运动的图示；

图10是例示液晶双凸透镜(lenticular lens)的原理的图示；

图11是例示3D图像过滤器的双凸透镜的运动的图示；

图12是例示屏障过滤器的电极结构的图示；

图13是例示屏障过滤器的驱动的图示；

图14是例示显示3D图像的方法的示例性实施方式的实现过程的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照设置和实施方式，附图中例示了这些设置和实施方式的示例。只要可能，在全部附图中，相同的附图标记用来指代相同或相似的部件。详细说明解释示例性设置和实施方式，而不是示出仅这些实施方式可以被实现。在以下说明中，当对这里并入的已知功能和结构的详细描述可能使得主题(subject matter)不清楚时，可以省略该详细描述。

这里所公开的术语被仔细地定义，这些术语可以与本领域公知的通用术语一致，也可以根据本领域技术人员的意图、惯常做法(usual practices)、和/或新技术的引入而被不同地确定。少数术语可以由本申请人根据需要来选择并在以下详细说明中公开。下文参照附图描述了数字广播接收机的操作以及用于提供图形用户界面的方法。

图1是例示3D图像显示系统的示例性实施方式的结构的框图。

参照图1，根据示例性实施方式的3D图像显示系统100可以包括照相机110、3D图像处理系统120和显示设备130。3D图像显示系统100可以是诸如台式计算机、膝上型计算机、平板计算机或手持式计算机的个人计算机。该3D图像显示系统还可以是诸如蜂窝电话、智能手机、数字多媒体广播(DMB)终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)或导航仪的移动终端，以及可以是诸如数字TV的固定电器。

照相机110拍摄观看者的图像。照相机110可以按照多种帧速率工作，并被配置为根据预设的或给定的帧速率来向3D图像处理系统120输出通过拍摄该观看者的图像所获得的视频帧。如果照相机110被设置为25Hz，则照相机110可以每秒拍摄25帧，以向3D图像处理系统120输出这些视频帧。

3D图像处理系统120可以经由从照相机110输出的这些视频帧来检测该观看者的位置，并且可以基于所检测到的位置来控制3D图像的显示。3D图像处理系统120可以经由所输出的视频帧来估计该观看者的经过预定的时间以后的位置，并且可以基于所估计出的位置来控制3D图像的显示。3D图像处理系统120可以包括位置跟踪装置121和3D图像处理装置122。3D图像处理系统120可以采用单个产品的形式。在一个示例中，3D图像处理系统120可以采用机顶盒的形式。

位置跟踪装置121从照相机110接收通过拍摄该观看者的图像所获得的视频帧，并且利用所接收到的视频帧来检测该观看者的位置。位置跟踪装置121可以基于该观看者的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的位置。3D图像过滤器的位置可以是屏障的位置或者透镜的位置。

位置跟踪装置121可以通过计算3D图像过滤器的所计算出的位置与该3D图像过滤器的当前位置之间的差异来计算该3D图像过滤器的位移(displacement)。该3D图像过滤器的位移可以是屏障的位移或者透镜的位移。

位置跟踪装置121可以利用该观看者的所检测到的位置或者该观看者的先前检测到的位置中的至少一个来计算该观看者的运动速度。位置跟踪装置121可以利用该观看者的所检测到的位置和该观看者的所计算出的运动速度来估计该观看者的经过预设的时间的位置，并且可以基于该观看者的所估计出的位置来计算该3D图像过滤器的位置和位移。

位置跟踪装置121可以是单个模块。模块式(modular)位置跟踪装置121可以被插入到3D图像处理装置122中并且可以被制造为单个产品。3D图像处理系统100可以在控制器的控制下执行用于执行位置跟踪装置121的功能的程序，因而可以起到位置跟踪装置121的作用。

3D图像处理装置122可以基于3D图像过滤器的由位置跟踪装置121计算出的位置和位移来生成用于请求3D图像过滤器的移动的控制信号，以向显示设备130输出该控制信号。3D图像处理装置122可以是用于对所接收到的3D图像信号或者所存储的3D图像文件进行编码的广播接收机。该广播接收机可以被配置为接收通过地面广播系统、卫星、线缆和互联网传输的广播业务。

该广播接收机可以被配置为向该观看者提供互联网业务。可以通过互联网来提供互联网业务，该互联网业务包括内容点播(CoD)业务、YouTube业务、用于提供天气、新闻和本地信息并实现信息检索等的信息业务、与游戏、唱歌等相关的娱乐业务、与TV邮件和TV短消息业务(SMS)等相关的通信业务。因而，在本实施方式中，该广播接收机包括网络TV、Web TV和宽带TV。

该广播接收机还可以是智能TV，该智能TV可以接收、安装和执行通过网络从服务器传输的应用业务。

除了通过地面广播系统、卫星和线缆传输的广播业务以外，3D图像处理装置122可以接收互联网业务。广播业务可以提供3D图像以及2D图像。该3D图像可以是多视点图像(multi-view image)。该多视点图像是指通过利用相对于单个对象保持预定的距离或角度的多个照相机来拍摄该对象的图像所获得的多个图像。通过各个照相机所获得的图像被称作视点图像(view image)。

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可以是被配置为显示2D图像或3D图像的屏障型快门眼镜3D显示器或双凸透镜型快门眼镜3D显示器。显示设备130可以被制造为独立的产品或者可以与3D图像处理系统120或3D图像处理装置122集成为一体。显示设备130可以是具有以子像素或像素为单位的观看格式(view format)的快门眼镜3D显示器。

图2是例示位置跟踪装置的示例性实施方式的结构的框图。

参照图2，位置跟踪装置121可以包括位置检测器210和位移计算器220。位置检测器210接收通过拍摄观看者的图像所获得的视频帧，并且利用所接收到的视频帧来检测该观看者的位置。位置检测器210可以通过识别脸部区域来检测该观看者的位置。位置检测器210可以基于利用脸部的对称性的算法、利用头发颜色和脸部颜色的算法以及利用脸部的轮廓的算法来识别脸部区域。位置检测器210还可以通过从该视频帧提取皮肤颜色信息来识别脸部区域。

位移计算器220基于该观看者的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的位置和位移，并输出该3D图像过滤器的所计算出的位移。位移计算器220可以通过以下步骤来计算该3D图像过滤器的位移：搜索具有与该观看者的所检测到的位置相对应的最佳位置的该3D图像过滤器的透射区域和非透射区域的位置；以及计算该3D图像过滤器的透射区域和非透射区域的曾处于的位置与当前的位置之间的差异。所述透射区域是指3D图像过滤器的通过光的区域，所述非透射区域是指3D图像过滤器的不通过光的区域。所述非透射区域可以是由屏障占据的区域。

在一些实施方式中，位移计算器220可以基于该观看者的所检测到的位置来计算透镜的位置和位移，以输出所计算出的透镜位置和透镜位移。所计算出的透镜位置和透镜位移可以输出到3D图像处理装置122，还可以输出到显示设备130。

图3是例示3D图像处理装置的示例性实施方式的结构的框图。

参照图3，3D图像处理装置122包括调谐器305、解调制器310、解复用器315、网络接口320、外部信号输入单元325、视频解码器330、音频解码器335、控制器340、存储单元345、缓冲器350、图形处理器360和图像驱动器370。

调谐器305从通过天线接收到的多个RF广播信号当中选择与用户所选择的频道相对应的射频(RF)广播信号，并将所选择的RF广播信号转换为中频(IF)信号或者基带视频或音频信号。调谐器305可以基于先进电视系统委员会(ATSC)方法接收单载波的RF广播信号，或者基于数字视频广播(DVB)方法接收多载波的RF广播信号。

在另一个实施方式中，3D图像处理装置122可以包括至少两个调谐器。当使用至少两个调谐器时，第一调谐器和第二调谐器类似地从通过天线接收到的多个RF广播信号当中选择与用户所选择的频道相对应的RF广播信号，并将所选择的RF广播信号转换为IF信号或者基带视频或音频信号。

第二调谐器可以顺序地从接收到的多个RF广播信号当中选择经由频道存储功能存储的所有广播频道的RF广播信号，并将所选择的RF广播信号转换为IF信号或者基带视频或音频信号。该第二调谐器可以周期性地在广播频道之间切换。因而，3D图像处理装置122可以显示经由该第一调谐器转换的广播信号的图像，并且还可以提供经由该第二调谐器转换的多个频道的图像的缩略图。在这种情况下，该第一调谐器可以将用户选择的主RF广播信号转换为IF信号或者基带视频或音频信号，并且该第二调谐器可以顺序地或者周期性地选择除主RF广播信号以外的所有RF广播信号，并将所选择的RF广播信号转换为IF信号或者基带视频或音频信号。

解调制器310接收由调谐器305转换的数字IF(DIF)信号，并对所述DIF信号进行解调制。在一个示例中，如果从调谐器305输出的DIF信号是ATSC信号，则解调制器310执行8残留边带(VSB)解调制。在另一个示例中，如果从调谐器305输出的DIF信号是DVB信号，则解调制器310执行编码正交频分多址(COFDMA)解调制。

解调制器310还可以执行信道解码。针对信道解码，解调制器310可以包括网格解码器(Trellis decoder)、解交织器和里德-所罗门解码器(Reed-Solomon decoder)以分别执行网格解码、解交织和里德-所罗门解码。

解调制器310在执行解调制和信道解码以后可以输出传输流(TS)信号。视频信号、音频信号或数据信号可以被复用在该TS信号中。在一个示例中，该TS信号可以是复用了运动图片专家组-2(MPEG-2)视频信号和杜比(Dolby)AC-3音频信号的MPEG-2TS。更具体地说，MPEG-2TS可以包括4字节的头和184字节的有效载荷。

解复用器315可以从解调制器310、网络接口320和外部信号输入单元325接收流信号。解复用器315可以将所接收到的流信号解复用为视频信号、音频信号和数据信号，以分别向视频解码器330、音频解码器335和控制器340输出所解复用的信号。

视频解码器330从解复用器315接收视频信号，并恢复所接收到的视频信号，以将所恢复的视频信号存储在缓冲器350中。所述视频信号可以包括3D视频信号。

音频解码器335从解复用器315接收音频信号，并恢复所接收到的音频信号，以向显示设备130输出所恢复的音频信号。

网络接口320从网络接收分组(packet)，并向网络发送分组。网络接口320可以接收通过网络从业务提供服务器发送广播数据的IP分组。所述广播分组包括内容、通知是否执行内容更新的更新消息、元数据、业务信息和软件代码。所述业务信息可以包括关于实时广播业务的业务信息和关于互联网业务的业务信息。可以通过互联网来提供互联网业务，该互联网业务包括CoD业务、YouTube业务、用于提供天气、新闻和本地信息并实现信息检索等的信息业务、与游戏、唱歌等相关的娱乐业务、与TV邮件和TV SMS业务等相关的通信业务。因而，在本实施方式中，该数字广播接收机包括网络TV、Web TV和宽带TV。广播业务可以包括互联网业务和通过地面广播系统、卫星和线缆传输的广播业务。

如果该IP分组包括流信号，则网络接口320可以从该IP分组提取该流信号，以向解复用器315输出该流信号。

外部信号输入单元325可以提供能够将外部装置与3D图像图像处理装置122互相连接的接口。外部装置是指各种类型的视频或音频输出装置，诸如数字通用光盘(DVD)播放器、Blu-ray播放器、游戏装置、可携式摄像机和计算机(例如，笔记本计算机)。3D图像处理装置122可以显示从外部信号输入单元325传输的视频和音频信号，并且可以存储或使用数据信号。

控制器340执行命令并且执行与3D图像处理装置122相关联的操作。例如，控制器340可以利用在存储单元345中找到的命令来控制数据接收和处理以及控制3D图像处理装置122的组成元件之间的信号的输入和输出。控制器340可以被实现为单个芯片、多个芯片或多个电子组件。例如，包括专用或嵌入式处理器、单一功能处理器(single purpose processor)、控制器、专用集成电路(ASIC)等的各种架构可以被用作控制器340。

控制器340与操作系统(OS)一起执行计算机代码，并生成和使用数据。该OS是公知的，因此省略其详细说明。该OS的示例可以包括Windows OS、Unix、Linux、Palm OS、DOS、Android和Mac OS。该OS、其它计算机代码和数据可以位于连接到控制器340并由控制器340操作的存储单元345中。

存储单元345通常存储由3D图像处理装置122使用的程序代码和数据。例如，存储单元345可以被实现为只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器等。程序代码和数据可以存储在可分离存储介质中，如果需要，则可以加载或安装到3D图像处理装置122中。所述可分离存储介质可以包括CD-ROM、PC卡、存储卡、软盘、磁带和网络组件。

图形处理器360控制显示设备130以显示存储在缓冲器350中的视频数据。图形处理器360可以包括掩模(mask)生成器362和复用器363。

掩模生成器362生成关于3D图像的视点掩模(view mask)。掩模生成器362可以利用下式1来根据每个视点生成掩模α：

[式1]

a(i，k)＝W(k-V_i)

在式1中，“i”表示子像素的水平编号，“Vi”表示在假设3D图像像素的周期为Q的情况下的子像素i的视点编号，而“k”是视点编号。函数W(x)的曲线图如图4所示。

复用器363可以利用由掩模生成器362生成的视点掩模来确定像素的最终颜色。复用器363可以利用下式2来确定所述最终颜色MCi：

[式2]

{MC}_{i} = Σ_{k = 0}^{N - 1} a (i, k) * C (i, k)

在式2中，“C(i，k)”表示具有视点编号k的图像的子像素i的颜色。

图像驱动器370可以向显示设备130输出控制信号以显示最终颜色MCi。图像驱动器370还可以向显示设备130输出3D图像过滤器的由图像跟踪装置121计算出的位置或位移。该3D图像过滤器的所输出的位置和位移可以经由通用输入/输出(GPIO)引脚(pin)输出到显示设备130。

在一些实施方式中，位置跟踪装置121可以直接向显示设备130输出3D图像的位置和位移。

图5是例示显示设备的示例性实施方式的结构的框图。

参照图5，显示设备130可以包括控制器510、显示面板520和3D图像过滤器530。

控制器510可以基于3D图像过滤器530的由位置跟踪装置121计算出的位置来控制该3D图像过滤器的屏障或透镜的移动。控制器510可以通过计算该3D图像过滤器的由位置跟踪装置121计算出的位置与该3D图像过滤器的当前位置之间的差异来计算该3D图像过滤器的位移，然后可以基于该3D图像过滤器的所计算出的位移来控制该屏障或透镜的移动。在一些实施方式中，控制器510可以基于3D图像过滤器530的非透射区域的由位置跟踪装置121计算出的位置来控制3D图像过滤器530的透射区域和非透射区域的移动。在一些实施方式中，控制器510可以基于3D图像过滤器530的透镜的由位置跟踪装置121计算出的位置来控制该透镜的移动。

控制器510可以基于3D图像过滤器530的由位置跟踪装置121计算出的位移来控制该3D图像过滤器的屏障或透镜的移动。

显示面板520可以根据从3D图像处理装置122输出的控制信号来在对应的像素或子像素上显示最终颜色MCi。也就是说，显示面板520可以显示左视点图像和右视点图像互相结合的视差图像。

3D图像过滤器530使得显示在显示面板520上的视差图像能够作为3D图像被观看者看到，并且3D图像过滤器530可以包括以恒定距离设置的透射区域和非透射区域。从显示面板520发出的光穿过透射区域到达该观看者的左眼或右眼。3D图像过滤器530可以是液晶视差屏障和液晶双凸透镜过滤器中的一种。

如果3D图像过滤器530是液晶视差屏障，则非透射区域可以形成屏障，并且一对透射区域和非透射区域可以被称为节距(pitch)。3D图像过滤器530的透射区域和非透射区域可以在控制器510的控制下移动。在这种情况下，3D图像过滤器530可以是固定的。

如果3D图像过滤器530是液晶双凸透镜过滤器，则可以通过透镜将透射区域和非透射区域彼此分开。一个透镜可被称作节距。3D图像过滤器530的透镜可以在控制器510的控制下移动。在这种情况下，3D图像过滤器530可以是固定的。

图6是例示经由3D图像过滤器进行图像分离的图示。

参照图6，3D图像面板600包括显示左视点图像L和右视点图像R互相结合的视差图像的显示面板610以及以恒定距离设置非透射区域621和透射区域622的3D图像过滤器620。显示面板610是图5中的显示面板520的一个示例，并且3D图像过滤器620是图5中的3D图像过滤器530的一个示例。

3D图像过滤器620按照预先确定的距离向前与显示面板610间隔开，以使得非透射区域621和透射区域622沿与显示面板610平行的方向交替地设置。

当显示面板610显示与左视点图像L和右视点图像R相对应的视差图像时，观看者通过3D图像过滤器620观看所显示的左视点图像L和右视点图像R，这使得该观看者的左眼和右眼能够独立地观看从显示面板610提供的左视点图像L和右视点图像R，使得该观看者能够感知(perceive)3D成像(imagery)。

观看者能够很好地观看3D图像的位置被称作最佳位置。也就是说，该最佳位置是指不会发生串扰(cross-talk)(左视点图像L与右视点图像R交叠)和图像翻转(flipping)(左视点图像L与右视点图像R反向)的位置。位置632和634可以与用于观看左视点图像L的最佳位置相对应，位置631和633可以与用于观看右视点图像R的最佳位置相对应。如果该观看者的右眼位于位置632或634，并且该观看者的左眼位于位置631或633，则会发生图像翻转。

图7是例示根据3D图像过滤器的位置改变的最佳位置的移动的图示。

参照图7，在3D图像过滤器710具有非透射区域711和透射区域712的阵列的情况下，提供了最佳位置715，在该最佳位置715中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置717和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置716。

在3D图像过滤器720具有非透射区域721和透射区域722的阵列的情况下，提供了最佳位置725，在该最佳位置725中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置727和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置726。

在3D图像过滤器730具有非透射区域731和透射区域732的阵列的情况下，提供了最佳位置735，在该最佳位置735中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置737和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置736。

在3D图像过滤器740具有非透射区域741和透射区域742的阵列的情况下，提供了最佳位置745，在该最佳位置745中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置747和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置746。

在3D图像过滤器750具有非透射区域751和透射区域752的阵列的情况下，提供了最佳位置755，在该最佳位置755中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置757和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置756。

在3D图像过滤器760具有非透射区域761和透射区域762的阵列的情况下，提供了最佳位置765，在该最佳位置765中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置767和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置766。

在3D图像过滤器770具有非透射区域771和透射区域772的阵列的情况下，提供了最佳位置775，在该最佳位置775中，交替设置用于观看显示在显示面板701上的左视点图像L的最佳位置777和用于观看显示在显示面板701上的右视点图像R的最佳位置776。

图8A到图8D是例示通过利用3D图像显示系统拍摄观看者的图像所获得的视频帧的图示。

参照图8A到图8D，3D图像处理系统120可以利用视频帧820检测观看者的位置821。3D图像处理系统120可以通过识别脸部区域来检测该观看者的位置821。3D图像处理系统120可以基于利用脸部的对称性的算法、利用头发颜色和脸部颜色的算法以及利用脸部的轮廓的算法来识别脸部区域。位置检测器210还可以通过从视频帧提取皮肤颜色信息来识别脸部区域。

3D图像处理系统120可以利用观看者的所检测到的位置821和该观看者的以前检测到的位置811来计算该观看者的运动速度V，如下式3所示：

[式3]

V＝H/T

在式3中，“H”表示该观看者的所检测到的位置821与该观看者的以前检测到的位置811之间的距离，“T”表示视频帧810和视频帧820之间的图像拍摄时间间隔。

3D图像处理系统120可以基于以下算法利用该观看者的所检测到的位置821和所计算出的运动速度V来计算该观看者在经过预设的时间时的位置。

[算法1]

for(k＝1，k＜N+1，k++)

{观看者在延迟时间+kt时的位置}

在算法1中，“延迟时间+kt”表示预设的时间。该延迟时间可能由于照相机拍摄延迟、检测处理延迟和图像驱动器帧速率延迟中的至少一个而引起。

延迟时间“t”可以通过下式4来确定。

[式4]

t＝(1/M)/N

在式4中，“M”表示照相机的最大帧速率，“N”可以通过下式5来确定。

[式5]

N＞(V*t)/T

在式5中，“T”是引起图像变化的、观看者的头部的位置改变阈值。

观看者在延迟时间+kt时的位置P可以通过下式6来计算。

[式6]

P＝P₀+VT

在式6中，“P₀”表示观看者的所检测到的位置，“T”是延迟时间+kt。

3D图像处理系统120可以基于以上算法1来估计观看者在用于拍摄视频帧的给定时间周期内的按照时间间隔t的N个位置。因而，当使用用于按照M Hz的帧速率拍摄图像的照相机时，该照相机可以表现出按照M*N Hz的帧速率拍摄图像的效果。

3D图像处理系统120可以检测观看者在拍摄图像帧830时的位置831，并且可以利用该观看者的以前检测到的位置811和821中的至少一个来计算该观看者的运动速度。

3D图像处理系统120可以检测观看者在拍摄图像帧840时的位置841，并且可以利用该观看者的以前检测到的位置811、821和831中的至少一个来计算该观看者的运动速度。

3D图像处理系统120可以基于在特定时间估计的观看者的位置来计算3D图像过滤器的透射区域和非透射区域在该对应时间的位置。当该观看者位于最佳位置715时，3D图像处理系统120计算3D图像过滤器710的非透射区域或透射区域的位置作为3D图像过滤器的非透射区域或透射区域的位置。该观看者位于最佳位置715是指该观看者的左眼位于位置717并且该观看者的右眼位于位置718。

如果观看者移动并位于最佳位置735，则3D图像处理系统120计算3D图像过滤器730的非透射区域或透射区域的位置作为3D图像过滤器的非透射区域或透射区域的位置。如图7所示的3D图像处理系统120可以存储表，在该表中，以每行为基础记录最佳位置和3D图像过滤器的非透射区域或透射区域的根据该最佳位置的位置。3D图像处理系统120可以从该表读取与该观看者的所估计出的或所检测到的位置相关联的3D图像过滤器的非透射区域或透射区域的位置。

如果该观看者移动并位于最佳位置775，则3D图像处理系统120计算3D图像过滤器770的非透射区域或透射区域的位置作为3D图像过滤器的非透射区域或透射区域的位置。

当观看者从最佳位置715移动到最佳位置735时，3D图像处理系统120可以通过计算非透射区域711的位置与非透射区域731的位置之间的差异来计算该3D图像过滤器的位移，还可以通过计算透射区域712的位置与透射区域732的位置之间的差异来计算该3D图像过滤器的位移。

图9是例示屏障型3D图像过滤器的透射区域和非透射区域的移动的图示。

参照图9，在3D图像过滤器910到960固定的状态下，屏障(即，LC滤波器的电极)可以被分开以在电力施加到分开的单元屏障(unit barrier)(即，单元电极)时移动。具体地说，随着施加到该单元屏障的电力被开启或关闭，实现了非透射区域901和透射区域902的移动。这些单元屏障的数量可以是每节距4个或更多个。如果每节距单元屏障的数量是两个，则该屏障在这些单元屏障被开启或关闭时不会移动，但是该屏障可以被驱动以使得该屏障的敞开区域和闭合区域被反转(reverse)。

3D图像过滤器910到960分别表示非透射区域901和透射区域902的位置。非透射区域901和透射区域902中的每一个包括三个单元屏障。当开启或关闭3D图像过滤器910的第一单元屏障和第四单元屏障时，3D图像过滤器910的非透射区域901移动到3D图像过滤器920的非透射区域901的位置。类似地，当开启或关闭3D图像过滤器920的第七单元屏障和第十单元屏障时，3D图像过滤器910的透射区域902移动到3D图像过滤器920的透射区域902的位置。

图10是例示液晶双凸透镜的原理的图示，图11是例示双凸透镜的移动的图示。

参照图10和图11，液晶双凸透镜1020可以由透明铟锡氧化物(ITO)电极和位于这些透明ITO电极之间的液晶构成。LC双凸透镜1020用于利用这些液晶来调节从显示面板1010发出的光的折射，以使得左视点图像和右视点图像能够位于合适的最佳位置。也就是说，这些液晶形成了用于折射光的单元透镜。液晶双凸透镜1020可以通过调节施加到这些透明ITO电极的电压来调节液晶的位置、方向(orientation)和排列(arrangement)。因而，透镜的位置可以根据液晶的位置、方向和排列而改变，进而相关联的最佳位置是可变的。

液晶双凸透镜1020可以包括单元透镜，各个单元透镜包括预设数量的分开的单元电极。当施加与要形成的透镜的形状相对应的电压以使得该电压以每单元电极为基础分布时，液晶的折射率被改变，从而实现该透镜的形成。在图11中，通过向九个单元电极1111施加电压来形成透镜1110。透镜1110可以是单个透射区域与单个非透射区域相互分离并且可以组成节距的单元透镜。单元透镜的移动引起透射区域和非透射区域的移动。

液晶双凸透镜1020可以通过调节施加到单元电极的电压来实现单元透镜的移动。具体地说，在液晶双凸透镜1020中，当分别被施加到组成单元透镜的预定数量的单元电极的电压被再次施加到所述预定数量的单元电极(所述预定数量的单元电极按照具有与给定位移相同的长度的单元电极的数量进行了移动)时，按照该位移移动该单元透镜。在一个示例中，如果分别被施加到组成透镜1110的九个单元电极1111的电压被再次施加到向左移动了两个单元电极的九个单元电极1121，则透镜1110向左移动两个单元电极到透镜1120的位置。在另一个示例中，如果分别被施加到组成透镜1120的九个单元电极1121的电压被再次施加到向左移动了一个单元电极的九个单元电极1131，则透镜1120向左移动一个单元电极到透镜1130的位置。

图12是例示屏障过滤器的电极结构的图示。

参照图12，单个屏障可以被分成多个单元电极。节距1210可以包括6个单元电极1211到1216。三个单元电极1211、1212和1213可以形成非透射区域1220，三个单元电极1214、1215和1216可以形成透射区域1230。这些单元电极可以根据是否施加有电压来选择性地形成非透射区域和透射区域。

电极间隙(gap)1240可以位于单元电极之间。在常黑模式下，电极间隙1240的电压总是关闭，因此，与电极间隙1240相对应的空间是黑色的。另一方面，在常白模式下，电极间隙1240的电压总是开启，因此，与电极间隙1240相对应的空间是白色的，这引起通过所述电极间隙1240的光泄漏。该光泄漏可能导致串扰。

为防止通过所述电极间隙1240的光泄漏，可以使用黑底(BM：Black Matrix)。当该电极间隙的面积是屏障过滤器的面积的1％或更多时可应用该BM。

图13是例示屏障过滤器的驱动的图示。

参照图13，在每节距存在六个单元屏障的情况下，可以根据该六个单元电极的顺序来重复电极驱动。在一个示例中，为按照单个单元屏障来移动屏障过滤器，各个节距的第一单元屏障1311、1321和1331可以从黑色(电压在常白模式下是开启的或者在常黑模式下是关闭的)改变为白色，并且各个节距的第四单元屏障1314和1324可以从白色(电压在常白模式下是关闭的或者在常黑模式下是开启的)改变为黑色。

屏障过滤器1300可以被配置为使得同时控制位于各个节距中的相同位置处的多个单元屏障。具体地说，位于各个节距中的相同位置处的多个单元屏障的电极可以通过共同接合(bind)到面板来被同时控制或者可以通过共同接合到柔性印刷电路(FPC)板来被驱动。与单独驱动所有单元电极相比，这样可以减少制造和驱动成本以及电力消耗，并且降低了电路复杂度。

参照图14，照相机110拍摄观看者的图像(S200)。照相机110可以根据预设的赫兹或给定的赫兹来拍摄该观看者的图像，并且可以实时地向3D图像处理系统120连续输出所拍摄的图像。

3D图像处理系统120利用包括在照相机110所拍摄的图像中的视频帧来检测该观看者的位置(S210)。3D图像处理系统120可以利用该观看者的先前检测到的多个位置中的至少一个和该观看者的所检测到的位置来计算该观看者的运动速度。然后，3D图像处理系统120可以利用该观看者的所检测到的位置和该观看者的所计算出的运动速度来估计该观看者在经过预设的时间时的位置。

3D图像处理系统120基于该用户的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的位置(S220)。该3D图像过滤器的位置可以与该3D图像过滤器的非透射区域的位置或者透镜的位置相对应。为了计算该3D图像过滤器的位置，3D图像处理系统120可以计算具有与该观看者的所检测到的位置相对应的最佳位置的透射区域和非透射区域的位置，或者可以从存储在存储单元845中的表读取与该观看者的所检测到的位置相关联的3D图像过滤器的位置。

3D图像处理系统120可以基于3D图像过滤器的所计算出的位置来计算该3D图像过滤器的位移。在一些实施方式中，3D图像处理系统120可以通过计算透射区域和非透射区域的所计算出的位置与透射区域和非透射区域的当前的位置之间的差异来计算该3D图像过滤器的位移。在一些实施方式中，3D图像处理系统120可以通过计算所计算出的透镜位置和当前的透镜位置之间的差异来计算该3D图像过滤器的位移。

显示设备130根据该3D图像过滤器的由3D图像处理系统120计算出的位移来移动该3D图像过滤器的透射区域和非透射区域(S230)。显示设备130可以利用图9所例示的方法来移动该透射区域和该非透射区域。在另选的实施方式中，显示设备130可以根据该3D图像过滤器的由3D图像处理系统120计算出的位移来移动该3D图像过滤器的透镜。在这种情况下，3D图像处理系统120可以利用图10所例示的方法来移动所述透镜。

3D图像处理系统120生成针对3D图像的视点掩模(S240)。3D图像处理系统120可以通过上述式1来以每视点为基础生成该掩模。

3D图像处理系统120利用所生成的视点掩模和像素的颜色来确定包括在3D图像中的各个视点图像的像素的最终颜色(S250)。3D图像处理系统120可以通过上述式2来确定所述最终颜色。

显示设备130显示通过3D图像处理系统120所确定的最终颜色(S260)。通过所显示的最终颜色产生的左视点图像和右视点图像可以分别被3D图像过滤器过滤(该3D图像过滤器的透射区域和非透射区域已经在步骤S230中被移动)，并且所过滤的图像可以到达观看者的左眼和右眼。因而，该3D图像显示系统可以调节最佳位置以适合于该观看者的位置，这使得即使在观看者移动的时候该观看者也能够观看到没有串扰或图像翻转的3D图像。

实施方式可以被实现为写入在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质可以是能够以计算机可读的方式存储数据的任何类型的记录装置。所述计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储器和载波(例如，通过互联网的数据传输)。所述计算机可读记录介质可以分布在连接到网络的多个计算机系统上，以使得按照分布式方式将计算机可读代码写入到所述计算机可读记录介质以及从所述计算机可读记录介质执行这些计算机可读代码。

根据以上描述明显的是，利用依照示例性实施方式的3D图像显示设备和3D图像显示方法，3D图像的最佳位置可以被控制为适应观看者的移动，这使得即使观看者移动的时候也可以扩大观看者的视角、防止串扰和图像翻转。

所述实施方式可以致力于用于显示三维图像的设备和方法，所述用于显示三维图像的设备和方法基本上消除了由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或更多个问题。

一实施方式可以提供一种能够防止在显示三维图像时发生串扰和图像翻转的设备、以及一种防止在显示三维图像时发生串扰和图像翻转的方法。

为实现这些目的和其它优点，如这里所具体实现和广泛描述的，一种显示三维(3D)图像的方法包括以下步骤：拍摄观看者的图像；利用包括在所拍摄的图像中的视频帧来检测所述观看者的位置；基于所述观看者的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的非透射区域的位置；以及根据所述3D图像过滤器的所述非透射区域的所计算出的位置来移动所述非透射区域。所述3D图像过滤器可以是固定的。所述3D图像过滤器的节距包括多个单元屏障。

可以转换所述多个单元屏障中的至少一个的电力，以移动所述非透射区域。

可以转换位于所述非透射区域的一侧的至少一个单元屏障的电力和包括在紧邻所述非透射区域的另一侧的透射区域中的至少一个单元屏障的电力，以移动所述非透射区域。

所施加的电力被转换的所述单元屏障的数量可以与所述非透射区域的位移成比例。

当所述非透射区域内的多个所述单元屏障的电力被转换时，所述单元屏障可以彼此相邻(neighbor)。

所述3D图像过滤器可以包括被配置为防止相邻单元屏障之间的光泄漏的黑底(BM)。

所述3D图像过滤器的各个节距中的具有相同顺序(order)的所述单元屏障的电力被共同控制。

根据另一个方面，一种显示三维(3D)图像的方法包括以下步骤：拍摄观看者的图像；利用包括在所拍摄的图像中的视频帧来检测所述观看者的位置；基于所述观看者的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的透镜的位置；以及根据所述3D图像过滤器的所述透镜的所计算出的位置来移动所述透镜。当液晶的折射率被施加到多个单元电极的电压改变时，可以形成所述透镜。可以基于每单元电极来移动所施加的电压的分布，以移动所述透镜。

根据另一个方面，一种显示三维(3D)图像的设备包括：照相机单元，其被配置为拍摄观看者的图像；位置跟踪装置，其被配置为利用包括在所拍摄的图像中的视频帧来检测所述观看者的位置以及基于所述观看者的所检测到的位置来计算3D图像过滤器的非透射区域的位置；以及显示单元，其被配置为根据所述3D图像过滤器的所述非透射区域的所计算出的位置来移动所述非透射区域。所述3D图像过滤器可以是固定的。所述3D图像过滤器的节距可以包括多个单元屏障。

所述显示单元可以通过以下步骤来移动所述非透射区域：转换所述多个单元屏障中的至少一个的电力。

所述显示单元可以通过以下步骤来移动所述非透射区域：转换位于所述非透射区域的一侧的至少一个单元屏障的电力和包括在紧邻所述非透射区域的另一侧的透射区域中的至少一个单元屏障的电力。

当所述非透射区域内的多个所述单元屏障的电力被转换时，所述单元屏障可以彼此相邻。

所述显示单元可以共同控制所述3D图像过滤器的各个节距中的具有相同顺序的所述单元屏障的电力。

本说明书中对“一个实施方式”、“一实施方式”、“示例实施方式”等的任意引用是指：结合该实施方式描述的特定的特征、结构或特性被包含在至少一个实施方式中。本说明书的各个位置中出现的这些术语不一定都指代同一个实施方式。此外，当结合任意实施方式来描述特定的特征、结构或特性时，认为在本领域技术人员的视野以内能够结合这些实施方式中的其它实施方式来实现这种特征、结构或特性。

虽然已经参照多个例示性实施方式描述了本发明的实施方式，但是应当理解，本领域技术人员能够设计落入本发明的原理的精神和范围以内的许多其它的修改和实施方式。更具体地说，在本说明书、附图和所附权利要求书的范围内，可以对主题组合装置的组成部件和/或装置做出各种变型和修改。除了在组成部件和/或装置方面的变型和修改以外，另选的用途对于本领域技术人员而言也是明显的。

本申请要求2010年8月16日提交的韩国专利申请No.10-2010-0078739的优先权，通过引用将其全部公开并入本文。

Claims

1.一种显示三维图像的方法，该方法包括以下步骤：

拍摄观看者的图像；

利用包括在所拍摄的图像中的视频帧来检测所述观看者的位置；

基于所述观看者的所检测到的位置来计算三维图像过滤器的非透射区域的位置；以及

根据所述三维图像过滤器的所述非透射区域的所计算出的位置来移动所述非透射区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三维图像过滤器是固定的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三维图像过滤器的节距包括多个单元屏障。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个单元屏障中的至少一个的电力被转换，以移动所述非透射区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所施加的电力被转换的所述单元屏障的数量与所述非透射区域的位移成比例。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述非透射区域内的多个所述单元屏障的电力被转换时，所述单元屏障彼此相邻。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述三维图像过滤器包括被配置为防止相邻单元屏障之间的光泄漏的黑底BM。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述三维图像过滤器的各个节距中的具有相同顺序的所述单元屏障的电力被共同控制。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，位于所述非透射区域的一侧的至少一个单元屏障的电力和包括在紧邻所述非透射区域的另一侧的透射区域中的至少一个单元屏障的电力被转换，以移动所述非透射区域。

10.一种显示三维图像的设备，该设备包括：

照相机单元，其被配置为拍摄观看者的图像；

位置跟踪装置，其被配置为利用包括在所拍摄的图像中的视频帧来检测所述观看者的位置以及基于所述观看者的所检测到的位置来计算三维图像过滤器的非透射区域的位置；以及

显示单元，其被配置为根据所述三维图像过滤器的所述非透射区域的所计算出的位置来移动所述非透射区域。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述三维图像过滤器的节距包括多个单元屏障。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述显示单元通过转换所述多个单元屏障中的至少一个的电力来移动所述非透射区域。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，当所述非透射区域内的多个所述单元屏障的电力被转换时，所述单元屏障彼此相邻。

14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述显示单元共同控制所述三维图像过滤器的各个节距中的具有相同顺序的所述单元屏障的电力。

15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述显示单元通过转换位于所述非透射区域的一侧的至少一个单元屏障的电力和包括在紧邻所述非透射区域的另一侧的透射区域中的至少一个单元屏障的电力来移动所述非透射区域。