CN102576154A - 立体显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明的各种实施例针对立体显示系统。在一个实施例中，立体显示系统包括显示器（402）、观看区（404）以及一对或多对立体投影仪（409～411）。每对立体投影仪对应于观看区的子区域。另外，每对立体投影仪向显示器上投射矫正的图像对，从而使得位于相应子区域中的一个或多个观看者专有地观看该图像对，使得子区域中的观看者能够感知呈现在显示器上的三维图像。

Description

立体显示系统

技术领域

本发明的实施例涉及立体显示技术。

背景技术

立体观测是其中观看者通过向观看者的左眼视点呈现图像的第一投影并向观看者的右眼视点呈现相同场景的但不同的第二投影来感知在二维显示器上展现的图像中的深度的视觉过程。立体观测在观看者的两个眼睛中的不同水平位置中具有感受域的双眼细胞中的视觉皮层中被处理。双眼细胞只有在它的优选刺激处于左眼中的正确位置中和右眼中的正确位置中、使双眼细胞成为差异检测器时才是活动的。当观看者盯住主要对象时，观看者的两个眼睛会聚，使得对象出现在两个眼睛中的视网膜的中心处。该主要对象周围的其它对象看起来关于主要对象移位。由于每个眼睛处于不同的水平位置中，所以每个眼睛对提供不同的视网膜图像的场景具有略微不同的远景（perspective）。当这两个投影的相对取向是正确的时候，观看者的大脑理想地将图像之间的视差解释为单个无失真三维图像。

近年来，使得观看者能够用二维显示器来执行立体观测的立体显示技术的到来已被赢得关注和接受。使用典型的立体显示技术，要求观看者佩戴控制被递送到每个眼睛的视觉内容的眼镜。然而，通常情况是，仅对于某些观看位置（诸如其中观看者的视野与显示器的中心正交的位置）而言，被观看者接收到的投影的相对取向是正确的。相反，在这些观看位置外面观看同一显示器的观看者经历重投影误差，其表现为被观看者的眼睛接收到的视觉内容的垂直不对准。如果图像是很不同的，则在某些情况下，每次可以看到一个图像，称为双眼竞争的现象。这些种类的视觉伪像对于大多数观看者而言是渐增的，导致眼疲劳、恶心、疲乏并且可能拒绝立体显示技术。因此，仅仅在阈值以下的令人不愉快可能不足以允许其存在。

立体显示系统的设计者和制造商继续寻求减少与典型立体显示技术相关联的不利影响的改进。

附图说明

图1示出单个兴趣点的两个视点。

图2示出两个不同图像平面中的兴趣点的各种位置。

图3A～3B示出两个图像平面的不对准和对准的核线的示例。

图4示出依照本发明的一个或多个实施例配置的立体显示系统的一般示意性表示。

图5A～5C示出依照本发明的一个或多个实施例产生的矫正图像的示例。

图6示出依照本发明的一个或多个实施例配置的第二立体显示系统的示例。

图7示出依照本发明的一个或多个实施例的用于立体显示系统的3个子区域的色彩过滤方案的示例。

图8示出依照本发明的一个或多个实施例配置的第三立体显示系统的示例。

图9示出依照本发明的一个或多个实施例的用来创建场景的三个视图区的四个照相机的示例。

图10示出依照本发明的一个或多个实施例的用于观看三维图像的方法的控制流程图。

具体实施方式

本发明的各种实施例针对立体显示系统，其矫正并对准被投射到观看者的眼睛上的图像对，从而使得显示器的每个观看者正确地感知三维图像。特别地，显示器观看区域被划分成子区域或子观看区。本发明的立体显示系统被配置为使得位于每个观看区内的观看者被呈现以从其位置看起来被矫正且对准的图像对，使得每个观看区内的观看者能够正确地感知呈现在立体显示系统的显示器上的三维图像。

核面几何的概述

已经熟悉核面几何和立体观测的其它相关概念的读者可以跳过本小节并前进至标题为立体显示系统实施例的下一小节。本小节旨在为不熟悉核面几何和立体观测的读者提供用于理解相关术语和标记法的基础，并旨在提供用于理解下述本发明的各种实施例的基础。

核面几何表征立体视觉的几何结构。特别地，核面几何表征在两个照相机或观看者的两个眼睛从两个不同位置观看三维场景时创建的几何关系和约束。图1示出单个兴趣点P的两个视点V₁和V₂。图1包括位于点P与视点V₁之间的第一虚拟图像平面101和位于点P与视点V₂之间的第二图像平面102。图像点x₁和x₂分别是点P到图像平面101和102上的投影。点P及视点V₁和视点V₂形成称为“核面”的平面104。由于两个视点V₁和V₂是不同的，所以每个视点投射到另一视点的图像平面的不同点上。这两个点在图1中被表示为e₁和e₂并被称为“核点”。换言之，视点V₁作为核点e₂投射到图像平面102上，并且视点V₂作为核点e₁投射到图像平面101上。视点V₁和V₂及核点e₁和e₂位于称为“基线”的同一条线106上。

如图1的示例中所示，从V₁前进至P的线108在图像平面101中从视点V₁被看成单个图像点x₁。沿着线108存在的诸如点P₁和P₂的任何点在图像平面101中也被看成单个图像点x₁。相反，同一条线108在图像平面102中从视点V₂被看成从e₂前进至x₂的线110，其中点P₁和P₂分别作为图像点112和114出现在图像平面102中。图像平面102中的线110被称为“核线”。对称地，从V₂前进至P的线116在图像平面102中从视点V₂被看成单个图像点x₂，但是在图像平面101中被看成从e₁前进至x₁的核线118。

当图像点x₁是已知的时，连同161 & 102与V₁和V₂之间的相对几何结构一起，能够确定核线110且点P投射到图像平面102的图像点x₂上，图像点x₂位于核线110上。因此，对于在一个图像平面中观察到的每个点而言，能够在另一图像平面中在已知核线上观察到相同的图像点。这提供了相应图像点满足的“核线约束”。因此，可以测试两个图像点是否实际上对应于三维空间中的同一个点。还可以如下那样通过使两个图像点相关的3×3基本矩阵                                                

来描述核线约束：

换言之，当两个图像点x₁和x₂满足核线约束时，则由图像点x₁和x₂定义的射线是共面的。

所有核面和核线在核点处相交（即共享同一条基线），无论P位于何处。图2示出两个不同图像平面中的点P的各种位置。最初，点P在位置202处位于第一核面θ₁内。核面θ₁与图像平面101和102相交，形成第一对核线204和206。点P被分别投射到核线204和206的图像点208和210上。当点P移动时，点P在第二位置处位于第二核面θ₂内。平面θ₁和θ₂共享同一条基线。共享同一条基线的核面族被称为“核心束（pencil）”或仅仅为“束”。核面θ₂与图像平面101和102相交，形成第二对核线214和216。从视点V₁看，图像点208从核线204移动至核线214上的图像点218，并且从视点V₂看，图像点210垂直地从核线206移动至核线216上的图像点220。另一方面，当点P在核面θ2内水平地移动至第三位置222时，点P看起来是在各图像平面中沿着核线移动。特别地，从视点V₁看，图像点218看起来横向地沿着核线214移动至图像点224。相反，从视点V₂看，图像点220看起来横向地沿着核线216移动至图像点226。

立体图像捕获

在捕获并观看三维视频呈现时有三个主要因素要考虑。首先，照相机的相对取向通常优选地应被对称地配置为具有在无限远处的任一平行观看或以某聚散度内倾（toe in）。其次，显示器表面相对于照相机捕获和投影的取向应理想地与照相机之间的基线成直角。这导致显示器表面上的核线是平行的且被水平地布置。第三，在他/她在观看区的中心位置中看三维呈现时观察者与显示器表面的相对取向，观看者与场景成直角地看，这是最佳的。然而，当观看者偏离中心定位时，该观看者仍可以以直角来观看，而正常的将注意显示器的中心，在那里展现大部分动作。

图3A示出两个不对称地定位的照相机的示例。在图3A的示例中，视点V₁和V₂表示两个照相机的投影中心。图像平面301和302对应于由第一和第二照相机收集的图像。对于场景中的每个点P和两个视点V₁和V₂而言，存在穿过P和连接视点V₁和V₂的基线304的核面。基线304对应于贯穿照相机的投影中心的线。在图3A中表示的结构将场景划分成穿过基线304的核面的束，其中的许多被标识为θ₁、θ₂、θ₃、θ_n、θ_n+1、θ_n+2和θ_n+3。从视点V₁看，图像平面301被定向为使得核面与图像平面相交，创建对应于每个核面的平行核线。例如，对应于与图像平面301相交的核面θ₃的核线306和对应于与图像平面301相交的核面θ₂的核虚线307是平行的。另一方面，从视点V₂看，图像平面302被定向为使得所述核面与图像平面302相交，创建源自于位于基线304上的点的核线。例如，对应于与图像平面302相交的核面θ₃的核线308和对应于与图像平面302相交的核面θ₂的核虚线309不是平行的且看起来源自于同一点。

如图3A的示例中所示，图像点310对应于被投射到图像平面301上的点P，并且图像点312对应于被投射到图像平面302上的点P。然而，当由两个照相机捕获的在核面θ₃中移动的点P的图像被投射到公共显示器表面上时，图像平面301和302中的核线的不同取向在图像平面中产生点的不同移动。例如，如图3A中所示，考虑在核面θ₃中与基线304平行地移动点P。当点P在核面θ3内从位置314移动至新位置316时，从视点V₁看，图像点310看起来水平地移动至新位置318。换言之，图像点310沿着核线306移动。相反，从视点V₂看，点P向下移动至新位置320的左侧。换言之，图像点312沿着核线308移动，其不与在图像平面301中观察到的图像点的移动对准。由于两个图像平面301和302的核线之间的不对准，如果观看者将如在这些图像中捕获的那样进行观察，则他/她将看到点P的两个不同类型的移动，并且这些将与良好的三维感知不相容。因此，观看者随着时间的推移将可能经历眼疲劳、疲乏和恶心。显示系统实施例的作用将是通过使这些核线在两个眼睛之间达到一致来改善这种状况，如图3B中所示。

为了避免上述问题，应针对对称捕获来对照相机进行定向（即平行或内倾）。可以使用称为“矫正单应性”的变换来校正由照相机产生的图像。例如，图3B示出可以如何使用矫正单应性来用平行于图像平面301的核线且平行于基线304的核线从图3A的图像平面302产生合成的图像平面322的示例。此图像现在被适当地结构化以用于显示。无论什么相对照相机取向（诸如图3A），几乎始终都存在提供（deliver）此平行结构化的矫正变换（例外的是当核点实际上在图像中时，在这种情况下，映射不再是单射的）。图像点310沿着核线306在图像平面301中的移动未改变，并且现在在合成的图像平面322中，点320还水平地移动至新位置324。因此，由两个照相机捕获的点314的移动是一致的，因为图像平面301和322的核线处于一致，并且与基线304处于一致，消除了眼疲劳、疲乏和恶心。

立体显示系统

为了改善的立体视觉体验，本发明的实施例针对使得在观看区的特定位置中分组的观看者能够接收单独的左眼和右眼矫正图像以用于被投射到显示器上的图像的三维观看的立体显示系统。图4示出依照本发明的一个或多个实施例配置的立体显示系统400。显示系统400包括显示器402、被划分成诸如左、中心和右子区域405～407的子区域的观看区404以及成对的立体投影仪409～411，每对立体投影仪对应于子区域中的一个。显示器402可以是能够在那里投射图像以便被位于观看区404中的观看者观看的白色或银白色表面。每对立体投影仪包括由P_L表示的左眼投影仪，其向显示器402上投射用于在相应的子区域中分组的观看者的左眼的图像，以及由P_R表示的右眼投影仪，其向显示器402上投射用于在相应的子区域中分组的观看者的右眼的图像。由单个立体投影仪产生的用于左眼和右眼的单独图像称为“图像对”。例如，如图4中所示，立体投影仪409包括向显示器402上投射用于在子区域405中分组的观看者的左眼图像的左眼投影仪412和向显示器402上投射用于在子区域405中分组的观看者的右眼图像的右眼投影仪414。每对投影仪被配置并定向为使得观看区404的相应子区域中的观看者接收到图3B中所示的水平结构。

请注意，本发明的立体显示系统实施例不限于被再分成仅三个观看子区域的观看区和三个相应的立体投影仪。可以将显示系统实施例配置为在观看区的任何适当配置中具有任何适当数目的观看子区域和相应的立体投影仪。然而，为了简单起见，下面针对具有仅被再分成三个子区域的观看区的立体显示系统来描述本发明的实施例，每个子区域具有相应的一对立体投影仪。

可以通过确定被封装在可以从上述基本矩阵

和核点导出的照相机投影矩阵

中的一组参数来实现捕获及显示已矫正图像对的处理。照相机矩阵

是视点从实际三维场景到二维图像中的点的映射。照相机矩阵

使得能够实现所获取图像的重新投影以匹配观看区的各种子区域中的观看者的观看要求。例如，虽然观看者的眼睛之间的基线与观察照相机之间的基线是固定的，但合成投影的取向可以是可变的。特别地，遥摄合成图像平面使得能够实现具有与任何观看姿势相当的核线对准的图像对。因此，可以使用照相机矩阵

来对用立体照相机捕获的两个图像进行重新采样和矫正以满足与如下观看区的特定子区域相关联的观看要求。

由于预期观看者朝着显示器的中心看且处于直角，所以与每个子区域相关联的投影仪被设立为产生基本上相同的水平结构。观看者的眼睛具有与照相机类似的扫描线结构，虽然观看者在球的内侧上而不是如照相机那样在图像平面上创建图像。对于第一种近似而言，并且为了简单起见，可以将观看者的眼睛视为平面。当观看者定位于中心的侧面并与屏幕的中心成非直角地观看显示器时，此模型开始失效。

返回到图4，位于中心子区域406中的观看者以与显示器402的中心成基本上直角看显示器402。每个观看者的眼睛扫描线被以与显示器的表面反射捕获和矫正的图像扫描线近似相同的方式定向。对于每个视野而言，眼球至眼球基线平行于屏幕（例如在上文参考图3B所述的照相机捕获情况下）且不存在垂直差异或不对准。图5示出针对位于中心子区域406中的成组的观看者的左眼和右眼创建的合成图像平面501和502的示例。视点V_L和V_P表示观看者的眼睛的左眼和右眼视点。对于位于图4中所示的中心子区域406中的一组观看者而言，立体投影仪410被配置和定向为使得观看者接收具有平行核线的左眼图像和右眼图像。用于左眼视点V_L的图像平面501的核线是平行的，并且用于右眼视点V_R的图像平面502的核线也是平行的。图5还揭示了图像平面501和502的核线基本上平行于在该组观看者的眼睛之间延伸的基线503。

另一方面，对应于在中心子区域406的左侧和右侧定位的子区域的立体投影仪被配置并定向为调整被投射到显示器上的图像的核线以映射到位于各子区域中的观看者的每个眼睛中的核线。例如，考虑位于左子区域405中的观看者并假设该观看者在显示器402的中心处向右看（即，观看者不是正在以直角观看显示器402）。图5B示出位于观看区中的中心的左边的观看者的示例视野。在图5B的示例中，观看者通过由圆圈507和508表示的左和右眼球看到显示屏506。图5B还包括近似观看者的眼睛的实际图像区域的左眼和右眼图像平面509和510。不同于位于诸如子区域406的中心子区域中的观看者，对于位于左子区域中的观看者而言，观看者的眼球至眼球基线512不平行于显示屏506；而是，其与屏幕相交。结果，从左子区域中的观看者的观察点看，在显示器506上展现的对象经历投影变换，其使某些部分相对于他的眼球扫描线垂直地移动，被投射到屏幕上的任何平行线看起来朝着显示器506的右侧会聚。例如，如图5B中所示，交错的平行线518看起来朝着显示器506的右侧520会聚。头和眼球旋转可以改善此效应—在观看者注视的地方，将不存在垂直不对准，但是将存在此位置的左侧和右侧的不对准。

图5C示出采用依照本发明的实施例中的一个或多个执行的图像校正的位于观看区中的中心的左边的同一观看者的示例视野。为了针对图5B中所示的视觉分散进行校正，如图5C的示例中所示，诸如投影仪409的相应的左眼和右眼投影仪被配置为使被投射到显示器506上的图像对沿着垂直方向朝着显示器506的右侧伸展，如由方向箭头522所指示的，并且使图像对朝着显示器的左侧收缩，如由方向箭头524所指示的，从而使得显示器506上的核线映射到每个观看者的眼睛中的核线。换言之，如图5C的示例中所示，由观看者的眼睛507和508捕获且被显示在左眼和右眼图像平面509和510上的线518的图像看起来被校正了（即，平行），如同观看者正坐在观看区的中心子区域中一样。

对于位于右子区域407中的观看者而言，观看者的眼球至眼球基线也以与位于左子区域405中的观看者类似的方式不平行于屏幕，如图5B中所示。从右子区域407中的观看者的观察点看，被投射到屏幕上的任何平行线看起来朝着显示器402的左侧会聚。如同位于左子区域405中的观看者一样，在观看者注视的地方，将存在类似的视觉效果；在左侧和右侧将发生误差。为了校正这些视觉分散，类似于在图5C中呈现的图像校正，相应的投影仪411被配置为使被投射到显示器402上的图像对沿着垂直方向朝着显示器402的左侧伸展并使图像对朝着显示器的右侧收缩，从而使得显示器402上的核线映射到子区域407的每个观看者的眼睛中的核线。由观看者的眼睛捕获的图像也看起来被校正了，如同观看者正坐在观看区的中心子区域中一样。

产生从显示屏到观看者的眼球的投影以改善任何对准问题。换言之，应将显示器上的图像预配置为使得其核线与该观看区中的观看者的等同观看核线结构（epipolar structuring）最好地对准。此处理是近似的，因为不同的观看者将具有不同的取向。目标是在一般意义上使不舒适最小化，并且通过提供观看者在其内部将具有可接受的感知的区来完成这一点。

返回到图4，显示系统400还包括由观看者佩戴的眼镜416。该眼镜被配置为具有与成对的立体投影仪中的一个或多个的左眼和右眼滤光器相对应的左眼和右眼滤光透镜。如图4中所示，由F_L来表示左滤光器，并由F_R来表示右滤光器。为了使每个观看者体验在显示器402上显示的图像的立体视觉，每个观看者佩戴一对眼镜416，从而使得由左眼投影仪产生的左眼图像到达观看者的左眼而不是观看者的右眼，并且由右眼投影仪产生的右眼图像到达观看者的右眼而不是观看者的左眼。例如，当位于左子区域405中的一组观看者中的每个佩戴一副眼镜416时，由左眼投影仪412产生的图像进入每个观看者的左眼且由右眼投影仪414产生的图像进入每个观看者的右眼但反之不是这样，确保了位于左子区域405中的该组观看者中的每个体验到立体视觉。

本发明的实施例确保了位于一个观看子区域中的各组观看者专有地看到意图用于该子区域的投影且并不是也看到意图用于其它子区域的投影。例如，如果位于中心子区域406中的该组观看者还能够看到意图用于位于左子区域405中的该组观看者的投影，则中心子区域中的该组观看者将看到由立体投影仪410产生的被正确地矫正的图像对，但是他们还将看到由立体投影仪409产生的图像对。意图用于位于左子区域中的观看者的图像对于位于中心子区域中的观看者而言将看起来是失真的，导致混淆、视觉分散和包括眼疲劳、疲乏和恶心的可能的其它令人不愉快的副作用。

图6示出依照本发明的一个或多个实施例配置的立体显示系统600的示例。显示系统600包括显示器602、被划分成观看子区域A、B和C的观看区604、以及对应的立体投影仪A、B和C。显示器602可以是能够在那里投射图像以便被观看区604中的观看者观看的白色或银白色表面。在本实施例中，可以将立体投影仪A、B和C放置在一个位置中。每对立体投影仪被配置为投射已矫正的左眼和右眼图像，其包括用于位于相应观看子区域中的各组观看者的图像对，如上所述的那样。例如，立体投影仪P_AL和P_AR针对位于子区域A中的所述组观看者向显示器602上投射已矫正的左眼和右眼图像。如图6的示例中所示，每对立体投影仪还包括对应于特定子区域的左眼和右眼滤光器。例如，左眼投影仪P_AL包括左眼滤光器F_AL且右眼投影仪P_AR包括右眼滤光器F_AR。在本实施例中，位于观看子区域中的每个观看者还佩戴具有与立体投影仪的左眼和右眼滤光器相对应的左眼和右眼透镜滤光器的一副眼镜，形成与每个子区域相关联的滤光器系统。例如，位于子区域A中的该组观看者中的每个佩戴一副眼镜A，该眼镜A被配置有与左眼投影仪P_AL的左眼滤光器F_AL匹配的左眼滤光透镜F_AL，且被配置有与右眼投影仪P_AR的右眼滤光器F_AR匹配的右眼滤光透镜F_AR。眼镜和立体投影仪的相应的左眼和右眼滤光器确保了由立体投影仪产生的图像对到达相应子区域中的观看者的左眼和右眼，并且还不能被位于其它子区域中的观看者看到。例如，左眼投影仪P_BL的左眼滤光器F_BL和一副眼镜B的左眼滤光透镜F_BL确保了被左眼投影仪P_BL投射到显示器602上的左眼图像能够在位于子区域B中的观看者的左眼中被观看。其余滤光器防止由左眼投影仪P_BL投射的左眼图像被观看到。

可以标记与每个子区域相关联的眼镜，从而使得选择从特定子区域观看显示器602的观看者选择与该子区域相关联的适当的一副眼镜。例如，可以使用彩色编码（color coding）来使眼镜与观看区的特定子区域匹配。

在某些实施例中，为了确保位于特定子区域中的一组观看者能够专有地观看意图用于该子区域的图像对，每个子区域可以具有不同的一对关联的快门眼镜（shutter glass）。该快门眼镜被用来通过使左眼和右眼透镜透明度和暗度与由相应的左眼和右眼投影仪投射的图像同步来创建三维图像的幻影。特别地，一对快门眼镜的每个透镜包括具有偏振滤光器的液晶层，所述偏振滤光器具有透镜在施加适当电压时变暗、但透镜以其它方式为透明的的性质。通过在右眼上暗和左眼上透明之间交替来操作快门眼镜，并且然后该快门眼镜被突然与右眼上透明和左眼上暗进行切换。一只眼睛上透明和另一只眼睛上暗之间的切换与相应的投影仪对的刷新率同步。例如，当右眼是透明的，相应的右眼投影仪向显示器602上投射用于右眼的图像时，左眼是暗的，并且左眼投影仪不在进行投射。透镜被切换，从而使得当左眼是透明的，相应的左眼投影仪向显示器602上投射用于左眼的图像时，而右眼是暗的，并且右眼投影仪不在进行投射。当然，必须选择视图集成时间和亮度水平以保证连续无闪烁的接收，其影响快门频率和展宽（dwell）。

在其它实施例中，每个子区域可以具有配置有偏振的左眼和右眼滤光器的不同的一副关联眼镜。例如，可以将立体投影仪A和眼镜A的左眼和右眼滤光器F_AL和F_AR配置为分别透射左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；可以将立体投影仪B和眼镜B的左眼和右眼滤光器F_BL和F_BR配置为分别透射水平偏振光和垂直偏振光；并且可以将立体投影仪C和眼镜C的左眼和右眼滤光器F_CL和F_CR配置为分别透射45°偏振光和-45°偏振光。在其它实施例中，可以使用偏振滤光器的不同组合且可以使用具有其它偏振角的滤光器，虽然用于偏振的两个相移的线性组合在单独使用时并不支持超过两个离散化。

在其它实施例中，为了确保位于特定子区域中的一组观看者能够专有地观看意图用于该子区域的图像对，每个子区域可以具有不同的一对关联的左眼和右眼滤色器。图7示出依照本发明的一个或多个实施例的用于三个子区域A、B和C的滤色方案的示例。在图7的示例中，在原色区域被识别为红色、绿色和蓝色的情况下示出了可见电磁光谱的一部分700。蓝色光具有从约450 nm至约495 nm范围的波长，绿色光具有从约495 nm至约570 nm范围的波长，而红色光具有从约620至约750 nm范围的波长。可以使用适当的蓝色、绿色和红色光的强度来产生有用范围的色彩。可以将被选择用于每个子区域的左眼和右眼滤光器配置为透射在可见光谱的红色、绿色和蓝色部分的不同段内的波长，以便确保位于特定子区域中的一组观看者能够专有地观看在色彩上意图用于该子区域的图像对。图7包括能够用来识别与子区域A、B和C的左眼和右眼滤光器相对应的可见光谱的各段的图案的图例702。例如，如图7中所示，立体投影仪P_AL和眼镜A的左眼滤光器F_AL通过对应于可见光谱的第一组的蓝色、绿色和红色波长范围的各段704～706，并且立体投影仪P_AR和眼镜A的右眼滤光器F_AR通过对应于可见光谱的第二组的蓝色、绿色和红色波长范围的各段707～709。第一和第二组的蓝色、绿色和红色波长范围确保了子区域A中的每个观看者的左眼看到投影仪P_AL的彩色投影而不是投影仪P_AR的投影，并且子区域A中的每个观看者的右眼看到投影仪P_AR的彩色投影而不是投影仪P_AL的投影。现在考虑立体投影仪P_CL和眼镜C的左眼滤光器F_CL通过对应于可见光谱的第三组的蓝色、绿色和红色波长范围的各段710～712，并且立体投影仪P_CR和眼镜C的右眼滤光器F_CR通过对应于可见光谱的第四组的蓝色、绿色和红色波长范围的各段713～715。第三和第四组不同于第一和第二组，确保了子区域A中的观看者不能看到在子区域C中投射的图像对，并且反之亦然。

请注意本发明的实施例不限于从观看区604的后面向显示器602上投射，如在典型的剧院环境中那样。在其它实施例中，立体投影仪可以位于观看区之上的任何地方并向显示器602上进行投射。仍在其它实施例中，立体投影仪可以位于观看区604的前面和显示器602的后面。图8示出依照本发明的一个或多个实施例配置的立体显示系统800的示例。显示系统800与上述显示系统600几乎相同，除了显示器802位于立体投影仪A、B和C与观看区604之间之外。眼镜滤光器和与立体投影仪相关联的滤光器被以与上文参考立体显示系统600所述的滤光器相同的方式配置和操作。

可以一起采用此滤光和遮蔽机构（shuttering mechanism）的组合以提供图像视图区（view zone）的组合选择。例如，可以存在4频率下的遮蔽（2个视图区），每个使用12波段的滤色（4组3波段RGB滤光器，再次地2个视图区），并且因此支持观看区内的四个观看子区域。

本发明的实施例还包括提供其它视点，两者都投影地提供（delivery）对准的核线且与从观看环境中的观看者的角度看的感知取向匹配。这可以针对n个立体视图区用n+1个照相机来实现，其中，相邻照相机提供能够被独立于其它各对矫正并重新采样以匹配其预定观看取向的不同视图对。图9示出依照本发明的一个或多个实施例的用来创建场景的三个视图区的四个照相机的示例。如图9的示例中所示，相邻照相机C₁和C₂形成第一立体视图区902，相邻照相机C₂和C₃形成第二立体视图区904，并且相邻照相机C₃和C₄形成第三立体视图区906。每个立体视图区中的成对的照相机可以被配置和定向为捕获在无限远处的任一平行的观看，或者在采用一用以聚焦的聚散度观看时被倾斜（toe），如上文参考图3A所述。可以对由照相机C₁和C₂捕获的图像对进行矫正和重新采样以产生由上文所述的立体投影仪P_AL和P_AR投射的左眼和右眼图像；可以对由照相机C₂和C₃捕获的图像对进行矫正和重新采样以产生由上文所述的立体投影仪P_BL和P_BR投射的左眼和右眼图像；以及可以对由照相机C₃和C₄捕获的图像对进行矫正和重新采样以产生由上文所述的立体投影仪P_CL和P_CR投射的左眼和右眼图像。

图10示出依照本发明的一个或多个实施例的用于观看三维图像的方法的控制流程图。请注意，以下步骤不限于图10中所示和现在描述的顺序。在步骤1001中，图像对被从相应的投影仪对投射到显示器上，如上文参考图4、6和8所述。在步骤1002中，在观看区的子区域中选择性地观看图像对，如上文参考图4、6、7和8所述。在步骤1003中，矫正图像对以产生能够在子区域中被专有地观看的三维图像，如上文参考图4和5所述。

出于解释的目的，前述描述使用特定命名来提供本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将显而易见的是不要求特定细节以便实施本发明。本发明的特定实施例的前述描述是出于举例说明和描述的目的提出的。其并不旨在是穷举的或使本发明局限于所公开的精确形式。很明显，鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。示出并描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，以从而使得本领域的技术人员能够最好地利用本发明及具有如适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。意图在于由以下权利要求及其等同物来限定本发明的范围。

Claims (15)

1.一种立体显示系统（400），包括：

显示器（402）；

观看区（404）；以及

一对或多对立体投影仪（409～411），每对立体投影仪对应于观看区的子区域，其中，每对立体投影仪向显示器上投射图像对，其对于位于相应子区域中的观看者而言将看起来被基本矫正了，该观看者专有地观看该图像对，使得他们能够感知呈现在显示器上的三维图像。

2.权利要求1所述的系统，其中，每对立体投影仪还包括：

左眼投影仪（412），被配置为投射所述图像对的图像，其对于位于所述相应子区域中的所述一个或多个观看者的所述左眼而言看起来被基本矫正了；以及

右眼投影仪（414），被配置为投射所述图像对的图像，其对于位于所述相应子区域中的所述一个或多个观看者的所述右眼而言看起来被基本矫正了。

3.权利要求1所述的系统，还包括一个或多个滤光器系统，其中，每个滤光器系统与所述观看区的子区域（604）和相应的一对立体投影仪相关联，每个滤光器系统被配置为使得在所述相关联的子区域中的观看者看到被所述相应的立体投影仪投射到所述显示器上的所述图像对，而不是由不同的一对立体投影仪投射到所述显示器上的所述图像对。

4.权利要求3所述的系统，其中，每个滤光器系统还包括：

眼镜，其被配置为具有被所述子区域中的观看者佩戴的左眼滤光器和右眼滤光器；以及

被放置在对应于所述子区域的所述立体投影仪的左眼和右眼投影仪上的左眼滤光器和右眼滤光器，其中，对于所述子区域中的每个观看者而言，所述左眼滤光器被配置为保证由所述左眼投影仪投射到所述显示器上的左眼图像专有地被所述观看者的所述左眼看到，并且所述右眼滤光器被配置为保证由所述右眼投影仪投射到所述显示器上的右眼图像专有地被所述观看者的所述右眼看到。

5.权利要求3所述的系统，其中，每个滤光器系统还包括：

第一类型的滤色器（704～706），其被配置为选择性地通过电磁光谱的可见部分的蓝色、绿色和红色波长范围的第一组的所选段；以及

第二类型的滤色器（707～709），其被配置为选择性地通过所述电磁光谱的可见部分的蓝色、绿色和红色波长范围的第二组的所选段。

6.权利要求3所述的系统，其中，每个滤光器系统还包括：

第一类型的偏振滤光器，其被配置为在第一偏振状态下选择性地使光通过；以及

第二类型的偏振滤光器，其被配置为在第二偏振状态下选择性地使光通过。

7.权利要求3所述的系统，其中，每个滤光器系统还包括由相关联的子区域中的所述观看者佩戴的快门眼镜，从而使得对于所述观看区的每个子区域而言，由所述观看区中的所述观看者佩戴的所述快门眼镜的交替的左眼和右眼透镜透明和暗与该对立体投影仪的刷新率同步。

8.权利要求3所述的系统，其中，每个滤光器系统还包括提供用于所述子区域中的每个子区域的组合选择的快门眼镜与滤色器和/或偏振滤光器的组合。

9.权利要求1所述的系统，其中，与所述观看区的中心子区域相关联的立体投影仪对被配置和定向为使得位于所述中心子区域中的一组观看者接收具有平行核线的左眼图像和右眼图像，该平行核线还基本上平行于被投射到所述显示器上的图像的扫描线。

10.权利要求1所述的系统，其中，与被定位到所述显示器的第一侧的所述观看区的子区域相关联的立体投影仪对被以下述方式配置和定向为示出被投射到所述显示器上的图像对，所述方式为使得它们看起来被基本上适当地结构化以用于该子区域中的核线对准的观看，并且与被定位到与所述第一侧相对的第二侧的所述观看区的子区域相关联的所述对被配置和定向为以下述方式示出被投射到所述显示器上的图像对，该方式为使得它们看起来被基本上适当地结构化以用于该子区域中的核线对准的观看。

11.权利要求1所述的系统，其中，所述显示器还包括白色或银白色表面（602），并且所述一个或多个立体投影仪在中心定位，从而使得所述图像对被从所述观看区后面或之上投射到所述显示器上。

12.权利要求1所述的系统，其中，所述显示器还包括后投影显示屏（802），并且所述一个或多个立体投影仪位于所述观看区的前面和所述显示器的后面，从而使得图像对被投射到面对位于所述观看区中的观看者的显示器上。

13.权利要求1所述的系统，其中，由每对立体投影仪投射的图像对是由用于n个立体视图区的n+1个照相机创建的，其中，成对的照相机（1402～1406）提供被独立于其它照相机对矫正和重新采样的不同视图对。

14.一种用于观看三维图像的方法，包括：

向显示器上投射（1001）一个或多个图像对，每个图像对由一对立体投影仪产生；

在观看区的一个或多个相应的子区域中选择性地观看（1002）所述一个或多个图像对中的每一个，其中，在每个子区域内，一个或多个观看者专有地观看所述相应的图像对；以及

矫正（1003）所述一个或多个图像对中的每一个，其中，在每个子区域内，所述一个或多个观看者感知呈现在所述显示器上的所述三维图像。

15.权利要求14所述的方法，其中，投射一个或多个图像对还包括：

使用左眼投影仪（412）投射所述图像对的图像，其对于位于所述相应子区域中的所述一个或多个观看者的所述左眼而言看起来被基本矫正了；以及

使用右眼投影仪（414）投射所述图像对的图像，其对于位于所述相应子区域中的所述一个或多个观看者的所述右眼而言看起来被基本矫正了。

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