CN102595182A - 立体显示设备及其校正方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示设备及其校正方法、装置和系统，提高立体显示设备光栅的分光效果，该校正方法包括：发送立体显示设备的摄像头补偿参数给立体显示设备；立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数；获得立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数的过程中所显示的、多组包含左眼图像和右眼图像的图像对；获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律；根据图像对的变化规律选择一个像素补偿参数作为校正目标值。本发明的实施例通过对摄像头补偿参数和像素补偿参数进行调整，使得调整后的立体显示设备等达到较为理想的分光效果，从而为观看者提供清晰的立体图像。

Description

立体显示设备及其校正方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及立体显示技术，尤其涉及一种立体显示设备及其校正方法、校正装置和校正系统。

背景技术

立体显示技术是利用视差特征，呈现出具有空间深度信息的逼真立体图像。裸眼式立体显示设备需要在显示面板（panel）前设置光栅，通过光栅将显示面板显示的至少两幅视差图像分别提供给观看者的左眼和右眼。

在裸眼立体显示技术中，为了使观看者在一个比较大的区域范围内都能观看到理想的立体图像，采用摄像头跟踪观看者的位置，通过随时调整视差图像以向观看者提供理想的立体图像。

对于安装有摄像头（camera）的立体显示设备，虽然摄像头和显示面板在出厂时都会进行校正，但是由于生产工艺以及安装工艺等的限制，并不能完全保证每个显示面板和摄像头的安装位置在水平方向上或安装角度上都满足相应的设计要求。

当摄像头的安装位置在水平方向上或安装角度上存在误差时，将导致摄像头获取到的观看者的位置不是十分准确，使得观看者通过光栅不能看到清晰的图像，导致立体显示设备的立体显示效果下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高立体显示设备光栅的分光效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种立体显示设备的校正方法，包括：

发送立体显示设备的摄像头补偿参数给立体显示设备；

立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数；

获得立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数的过程中所显示的、多组包含左眼图像和右眼图像的图像对；

获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律；

根据图像对的变化规律选择一个像素补偿参数作为校正目标值。

其中，摄像头补偿参数是立体显示设备上的跟踪摄像头与面板竖直中轴线在水平方向上的偏移量；像素补偿参数是立体显示设备面板像素与光栅阵型在水平方向上偏移量。

其中，根据拍摄到的立体显示设备上跟踪摄像头的位置，计算出摄像头补偿参数；或者，根据水平方向上间隔人眼瞳距整数倍距离的两个摄像头分别与立体显示设备的跟踪摄像头的距离，计算出摄像头补偿参数。

其中，像素补偿参数小于立体显示设备的光栅栅距。

其中，该方法包括：

在立体显示设备的光栅栅距范围内设定步长，形成多个像素补偿参数的集合。

其中，获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律，包括：

从图像对中选取检测区域；

对检测区域进行图像处理；

根据图像处理后的检测区域与对应的像素补偿参数，获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律。

其中，选取立体显示设备利用光栅显示立体内容的全部或者部分区域作为检测区域。

其中，变化规律反映立体显示设备所显示图像随着调整像素补偿参数经光栅分光的变化情况。

本发明还提供了一种立体显示设备的校正装置，包括：

发送模块，用于发送立体显示设备的摄像头补偿参数给立体显示设备；

第一获取模块，用于获得立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数的过程中所显示的、多组包含左眼图像和右眼图像的图像对；

第二获取模块，用于获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律；

确定模块，用于根据图像对的变化规律选择一个像素补偿参数作为校正目标值。

其中，发送模块用于根据拍摄到的立体显示设备上跟踪摄像头的位置，计算出摄像头补偿参数；或者，用于根据水平方向上间隔人眼瞳距整数倍距离的两个摄像头分别与立体显示设备的跟踪摄像头的距离，计算出摄像头补偿参数。

其中，第二获取模块包括：

选取单元，用于从图像对中选取检测区域；

图像处理单元，用于对检测区域进行图像处理；

规律获取单元，用于根据图像处理后的检测区域与像素补偿参数，获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律。

其中，选取单元用于选取立体显示设备利用光栅显示立体内容的全部或者部分区域作为检测区域。

其中，第二获取模块获得的变化规律用于反映立体显示设备所显示图像随着调整像素补偿参数经光栅分光的变化情况。

本发明还提供了一种立体显示设备，包括，

应用模块，用于应用摄像头补偿参数，该摄像头补偿参数为立体显示设备上的跟踪摄像头与面板竖直中轴线在水平方向上的偏移量；

调整模块，用于调整像素补偿参数，该像素补偿参数为立体显示设备面板像素与光栅阵型在水平方向上偏移量。

本发明还提供了一种立体显示设备的校正系统，包括如前所述的校正装置以及如前所述的立体显示设备。

与现有技术相比，本发明的实施例通过对摄像头补偿参数和像素补偿参数进行调整，使得调整后的立体显示设备等达到较为理想的分光效果，从而为观看者提供清晰的立体图像。

附图说明

图1为本发明实施例立体显示设备的校正方法的流程示意图。

图2为本发明实施例立体显示设备的校正装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。

在实际的应用中，由于现有工艺制程的精确度等问题，立体显示设备的分光器件的分光作用不佳，致使观看效果较差。

经过研究发现，一方面是用来跟踪观看者的跟踪摄像头与面板竖直中轴的水平偏差是不可预估的；另一方面，立体显示设备的面板像素与光栅阵型的平移也因为工艺贴合的关系而不能预估。上述问题体现在每个立体显示设备中也是不一致的。

立体显示设备具有分光器件，例如光栅，并且具有至少一个跟踪摄像头来跟踪观看者，从而获得观看者的空间位置。

校正装置中具有两个摄像头，且这两个摄像头在水平方向上间隔普通成年人的瞳距的整数倍数距离（人眼瞳距一般为65毫米），以模拟人眼的观测效果。为了便于待测的立体显示设备进行识别，校正装置可以包含平面的人脸图像，或者是人体头部的立体模型，并且上述的两个摄像头分别安装在人脸图像或者立体模型的左右眼位置，保持两个摄像头在水平方向上间隔一定距离（比如上述的65毫米）。

如图1所示，本发明实施例的立体图像调整方法主要包括如下步骤：

S11，通过立体显示设备的跟踪摄像头获得校正装置的空间位置信息，计算出立体显示设备在水平方向上的摄像头补偿参数。

立体显示设备在播放时，根据观看者所在的空间位置，通过立体显示设备的分光器件为观看者的左眼投射左眼图像、右眼投射右眼图像，该左眼图像和右眼图像为一对视差图像，从而使得观看者获得立体视觉效果。

实际上，立体显示设备安装时的工艺误差，使得跟踪摄像头在水平方向上的安装实际位置与面板的竖直中轴线有偏差。在本发明实施例中，立体显示设备根据其跟踪摄像头所获得的校正装置的空间位置信息，以及校正装置的两个摄像头根据拍摄的立体显示设备上跟踪摄像头的位置，计算出立体显示设备的跟踪摄像头与立体显示设备面板的竖直中轴线在水平方向上的实际偏移量，将该实际偏移量作为摄像头补偿参数。

或者，根据校正装置实际测量出校正装置上两个摄像头分别与立体显示设备的跟踪摄像头的距离，计算出立体显示设备上的跟踪摄像头与立体显示设备的面板竖直中轴线在水平方向上的实际偏移量，将该实际偏移量作为摄像头补偿参数。

S12，校正装置拍摄获得立体显示设备的调整过程中所显示的多组包含左眼图像和右眼图像的图像对，该调整过程包括：应用摄像头补偿参数和调整像素补偿参数。

本发明的实施例中，对两幅图像设置不同的颜色，可以很更好地识别出光栅的分光效果，在其他的实施例中，也可以将左眼图像和右眼图像分别设置成含有不同的图形、符号或者标记等等的图像。只要是能够区分左眼图像和右眼图像的方式均可以采用。比如，左眼图像设置为红色图像而右眼图像设置为绿色图像，经过立体显示设备显示后，理论上左眼图像应该为纯红图像而右眼图像应该为纯绿图像。

S121，校正装置将摄像头补偿参数发送给立体显示设备，立体显示设备应用摄像头补偿参数。

当立体显示设备的跟踪摄像头来跟踪校正装置以获取校正装置的空间位置信息时，则应用该摄像头补偿参数，即补偿了立体显示设备的跟踪摄像头在水平方向上的偏移，从而该立体显示设备能够获得在立体显示设备前观看者的精确空间位置。

S122，校正装置通知立体显示设备渐变像素补偿参数，并拍摄该变化过程，获得多组图像对。

像素补偿参数是在立体显示设备中，用于调整面板像素与光栅阵型在水平方向上的偏移。一般的，像素补偿参数小于立体显示设备的光栅栅距。根据调整精度的需要，可以在栅距范围内设定步长，形成由N（N为自然数）个像素补偿参数的集合。

校正装置对立体显示设备每次使用一个像素补偿参数，使用两个摄像头分别拍摄在该像素补偿参数下的左眼图像和右眼图像，从而形成在该像素补偿参数下的图像对。依次的，形成N个像素补偿参数对应的图像对。

S13，校正装置处理多组图像对，获得立体显示设备所显示的左眼图像和右眼图像随着像素补偿参数进行变化的变化规律。

为了防止校正装置所拍摄的图像受到立体显示设备的屏幕之外的其他内容的影响，本发明的实施例从所拍摄的图像中选取检测区域进行检测。

检测区域，是该立体显示设备利用光栅显示立体内容的全部或者部分区域。本发明的实施例中，从图像中选取的检测区域可以是所显示的整幅图像，也可以是在所显示的整幅图像中两个或两个以上按照一定规律排布的区域的集合。而且，检测区域可以是一个矩形，也可以是一个圆形、椭圆形、三角形或者正六边形等等。

S131，校正装置从N个像素补偿参数对应的图像对中选取相应的检测区域。

本发明的实施例中，对于矩形的检测区域可以采用矩形拟合方式来进行选取。在矩形拟合方式的实现中，可以先检测出边界点和边界曲线，然后拟合出矩形的检测区域。

本实施例中，在左眼图像和右眼图像中选取对应于立体显示设备光栅覆盖的范围作为检测区域，也可以选取光栅覆盖范围的中央区域以及四个角的区域作为检测区域。当然，在其他实施例中，也可以从图像中仅选取对应于立体显示设备的屏幕的中央区域作为检测区域，或者仅从图像中选取对应于立体显示设备的屏幕的四个角的区域作为检测区域。

在确定图像中对应于立体显示设备的屏幕的中央区域时，可以先粗略地确定大致范围然后再根据预设的限定条件来进行精确地确定。

S132，校正装置对相应的检测区域进行图像处理。

本实施例中，通过提取图像对中图像通道的值进行降噪、边缘检测后，再结合立体显示设备的屏幕在图像中所占的比例，分别从左眼图像和右眼图像中获得相应的检测区域。或者，可以在图像对中先选取相应的检测区域，再对检测区域进行降噪等处理。

主要的，校正装置对检测区域进行二值化处理。换而言之，根据预设的阈值将检测区域中的每个像素点的灰度值设置为0或255，处理后的检测区域呈现出明显的黑白效果。其他实施例中，也可以对检测区域进行灰度处理或者其他的图像处理。

S133，校正装置根据图像处理后的检测区域与像素补偿参数，获得立体显示设备所显示的左眼图像和右眼图像随着调整像素补偿参数所形成的变化规律。

对于N个像素补偿参数的图像对所形成2N个检测区域，二值化处理后，分别按照左眼图像、右眼图像的序列进行处理，分别获得了左眼图像、右眼图像对应于N个像素补偿参数的变化规律，即反映出了立体显示设备所显示图像随着调整像素补偿参数经光栅分光的变化情况。一般的，这些变化规律可以用函数关系进行描述，比如正余弦函数曲线。

S14，校正装置根据图像对在调整像素补偿参数经光栅分光后的变化规律，选择一个较优的像素补偿参数作为校正目标值应用于立体显示设备的显示。

当校正装置获得了在N个像素补偿参数下左眼图像、右眼图像经立体显示设备的光栅分光后的变化规律，根据该变化规律中平衡左眼图像和右眼图像的分光效果。在N个像素补偿参数中取出一个较优的像素补偿参数，即选定的像素补偿参数，使得在该选定的像素补偿参数下，左眼图像、右眼图像的分光效果都较优。

校正装置通过上述步骤，获得了摄像头补偿参数和像素补偿参数，使立体显示设备在分别进行了摄像头与面板竖直中轴线的水平补偿、面板像素与光栅阵型在水平方向上的补偿，从而提高了立体显示设备光栅的分光效果。

当立体显示设备再进行显示时，则直接调用检测出的摄像头补偿参数和像素补偿参数。本发明的实施例在立体显示设备现有基础上提高了光栅的分光效果，使得观看者看到了更加清晰的立体图像。因此，通过本发明实施例，降低工业化生产的人力成本，提高了立体显示设备的调整效率和精度，可以广泛的应用于立体显示设备的生产和校正。

如图2所示，本发明实施例的立体显示设备的校正装置200主要包括发送模块210、第一获取模块、第二获取模块230以及确定模块240。

发送模块210，与立体显示设备100相连，用于发送立体显示设备100的摄像头补偿参数给立体显示设备100。

第一获取模块220，与立体显示设备100相连，用于获得立体显示设备100应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数的过程中所显示的、多组包含左眼图像和右眼图像的图像对。

第二获取模块230，与第一获取模块220相连，用于获得图像对在立体显示设备100调整像素补偿参数过程中的变化规律。

确定模块240，与第二获取模块230相连，用于根据图像对的变化规律选择一个像素补偿参数作为校正目标值。

在本发明实施例的校正装置中，发送模块210用于根据拍摄到的立体显示设备100上跟踪摄像头的位置，计算出摄像头补偿参数；或者，用于根据水平方向上间隔人眼瞳距整数倍距离的两个摄像头分别与立体显示设备100的跟踪摄像头的距离，计算出摄像头补偿参数。

在本发明实施例的校正装置中，第二获取模块230包括选取单元、图像处理单元以及规律获取单元。

选取单元，用于从图像对中选取检测区域。

图像处理单元，用于对检测区域进行图像处理。

规律获取单元，用于根据图像处理后的检测区域与像素补偿参数，获得图像对在立体显示设备100调整像素补偿参数过程中的变化规律。

在本发明实施例的校正装置中，选取单元用于选取立体显示设备100利用光栅显示立体内容的全部或者部分区域作为检测区域。

在本发明实施例的校正装置中，第二获取模块230获得的变化规律用于反映立体显示设备100所显示图像随着调整像素补偿参数经光栅分光的变化情况。

本发明实施例的立体显示设备，包括应用模块及调整模块。

应用模块，用于应用摄像头补偿参数，该摄像头补偿参数为立体显示设备上的跟踪摄像头与面板竖直中轴线在水平方向上的偏移量。

调整模块，用于调整像素补偿参数，该像素补偿参数为立体显示设备面板像素与光栅阵型在水平方向上偏移量。

如图2所示，本发明实施例的校正立体显示设备的系统，包括如前所述的校正装置200以及立体显示设备100，其中，立体显示设备100用于应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数。对本发明实施例的立体显示设备的校正系统，请参考图1所示校正方法以及图2所示校正装置进行理解，此处不再赘述。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种立体显示设备的校正方法，包括：

发送立体显示设备的摄像头补偿参数给立体显示设备；

立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数；

获得立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数的过程中所显示的、多组包含左眼图像和右眼图像的图像对；

获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律；

根据图像对的变化规律选择一个像素补偿参数作为校正目标值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

摄像头补偿参数是立体显示设备上的跟踪摄像头与面板竖直中轴线在水平方向上的偏移量；

像素补偿参数是立体显示设备面板像素与光栅阵型在水平方向上偏移量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

根据拍摄到的立体显示设备上跟踪摄像头的位置，计算出摄像头补偿参数；或者，

根据水平方向上间隔人眼瞳距整数倍距离的两个摄像头分别与立体显示设备的跟踪摄像头的距离，计算出摄像头补偿参数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

像素补偿参数小于立体显示设备的光栅栅距。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，该方法包括：

在立体显示设备的光栅栅距范围内设定步长，形成多个像素补偿参数的集合。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律，包括：

从图像对中选取检测区域；

对检测区域进行图像处理；

根据图像处理后的检测区域与对应的像素补偿参数，获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

选取立体显示设备利用光栅显示立体内容的全部或者部分区域作为检测区域。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

变化规律反映立体显示设备所显示图像随着调整像素补偿参数经光栅分光的变化情况。

9.一种立体显示设备的校正装置，包括：

发送模块，用于发送立体显示设备的摄像头补偿参数给立体显示设备；

第一获取模块，用于获得立体显示设备应用摄像头补偿参数并调整像素补偿参数的过程中所显示的、多组包含左眼图像和右眼图像的图像对；

第二获取模块，用于获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律；

确定模块，用于根据图像对的变化规律选择一个像素补偿参数作为校正目标值。

10.根据权利要求9所述的装置，其中：

发送模块用于根据拍摄到的立体显示设备上跟踪摄像头的位置，计算出摄像头补偿参数；或者，用于根据水平方向上间隔人眼瞳距整数倍距离的两个摄像头分别与立体显示设备的跟踪摄像头的距离，计算出摄像头补偿参数。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，第二获取模块包括：

选取单元，用于从图像对中选取检测区域；

图像处理单元，用于对检测区域进行图像处理；

规律获取单元，用于根据图像处理后的检测区域与像素补偿参数，获得图像对在立体显示设备调整像素补偿参数过程中的变化规律。

12.根据权利要求11所述的装置，其中：

选取单元用于选取立体显示设备利用光栅显示立体内容的全部或者部分区域作为检测区域。

13.根据权利要求9所述的装置，其中：

第二获取模块获得的变化规律用于反映立体显示设备所显示图像随着调整像素补偿参数经光栅分光的变化情况。

14.一种立体显示设备，包括，

应用模块，用于应用摄像头补偿参数，该摄像头补偿参数为立体显示设备上的跟踪摄像头与面板竖直中轴线在水平方向上的偏移量；

调整模块，用于调整像素补偿参数，该像素补偿参数为立体显示设备面板像素与光栅阵型在水平方向上偏移量。

15.一种立体显示设备的校正系统，包括如权利要求9至13中任一项权利要求所述的校正装置以及如权利要求14所述的立体显示设备。

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