CN102842301B - 显示画面调节装置、显示装置及显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示画面调节装置，涉及显示技术领域，该装置包括：视频信号输入装置、位置测定装置、图像处理装置及视频信号输出装置，所述视频信号输入装置、位置测定装置及视频信号输出装置均连接所述图像处理装置。本发明还公开了一种包括上述显示画面调节装置的显示装置及其显示方法。本发明通过在观看者向前移动或前倾时，相应地放大观看者眼睛注视屏幕的视觉区域或得到更大的景深，使观看者能更好地看清细节，而且实现了显示画面与观看者的互动。

Description

显示画面调节装置、显示装置及显示方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示画面调节装置、显示装置及显示方法。
背景技术
观看者在观看物体时，由于某些细节结构比较小，观看者通常会向前走一两步或身体向前倾，这样能将细节看得更清楚。同样地，在看电影或电视时，当显示器上显示某些物体，观看者希望看得更清楚时，也会向前倾斜身体，或者向前走动一定距离。但是由于某些细节过小，或画质清晰度不高，即使向前走一定距离或身体向前倾也无法看清细节。
现有的显示技术中，无论是2D还是3D显示技术，在观看者向前走一定距离或身体向前倾时，都不具有将观看者要看的局部细节放大的互动功能，从而观看者的临场感较弱。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何根据观看者的动作，调节显示画面，使观看者看得更清楚。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种显示画面调节装置，包括：视频信号输入装置、位置测定装置、图像处理装置及视频信号输出装置，所述视频信号输入装置、位置测定装置及视频信号输出装置均连接所述图像处理装置，
所述视频信号输入装置用于将获取的视频信号传输至所述图像处理装置；
所述位置测定装置将采集到的观看者位置变化前后观看者与显示屏的位置信息传输至所述图像处理装置；
所述图像处理装置根据观看者位置变化前后的位置信息调节所述视频信号，以放大视频信号中的图像，并将调节后的视频信号传输至所述视频信号输出装置。
其中，还包括：眼动仪，所述眼动仪用于检测眼睛在显示屏上的关注位置的信息，并将所述关注位置的信息传输至所述图像处理装置。
其中，所述图像处理装置包括：
图像放大模块，根据观看者位置变化前后的位置信息放大视频信号中在所述关注位置的局部图像，将放大后的图像传输至视频信号生成模块；
视频信号生成模块，根据放大后的图像生成新的视频信号，并将新的视频信号传输至所述视频信号输出装置。
其中，所述图像处理装置包括：
左/右眼视图放大模块，根据观看者位置变化前后的位置信息放大3D视频信号中的左/右眼视图在所述关注位置的局部图像，将调节后的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块；
3D视频信号生成模块，根据调节后的左/右眼视图生成新的3D视频信号，并将新的3D视频信号传输至所述视频信号输出装置。
其中，所述图像处理装置还包括：左/右眼视图提取模块，所述左/右眼视图提取模块接收所述3D视频信号，并将从所述3D视频信号提取的左/右眼视图传输至所述左/右眼视图调节模块。
其中，所述左/右眼视图提取模块包括：
采样子模块，采集所述3D视频信号中的一帧数据，并将所述一帧数据发送至拆分子模块；
拆分子模块，将从所述一帧数据中拆分出的左/右眼视图传输至所述左/右眼视图调节模块。
其中，所述图像处理装置包括：
景深调节模块，根据观看者位置变化前后的位置信息调节3D视频信号中的左/右眼视图中在所述关注位置的对应各物点的间距使所述关注位置的景深变大，将调节后的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块；
3D视频信号生成模块，根据调节后的左/右眼视图生成新的3D视频信号，并将新的3D视频信号传输至所述视频信号输出装置。
其中，所述图像处理装置还包括：左/右眼视图提取模块，所述左/右眼视图提取模块接收所述3D视频信号，并将从所述3D视频信号提取的左/右眼视图传输至所述景深调节模块。
其中，所述左/右眼视图提取模块包括：
采样子模块，采集所述3D视频信号中的一帧数据，并将所述一帧数据发送至拆分子模块；
拆分子模块，将从所述一帧数据中拆分出的左/右眼视图传输至所述景深调节模块。
其中，所述图像处理装置还包括：边界判断模块，若放大后的局部图像超出显示屏边界，调整所述局部图像至显示区域内，将调整位置后的图像传输至所述视频信号生成模块。
其中，所述图像处理装置还包括：图像还原模块，接收所述视频信号输入装置输入的视频信号，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，发送停止放大的信号至所述图像放大模块，所述图像放大模块将所述视频信号直接传输至所述视频信号输出装置。
其中，所述位置测定装置包括：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。
本发明还提供了一种显示装置，包括：显示屏及上述任一项所述的显示画面调节装置，所述显示画面调节装置的视频信号输出装置连接所述显示屏，所述视频信号输出装置将所述调节后的视频信号传输至所述显示屏显示。
其中，所述显示屏包括：快门眼镜式、相位差板式、视差挡板式、柱透镜光栅式或指向背光式3D显示屏。
本发明还提供了一种显示方法，包括以下步骤：
S1：实时采集观看者位置变化前后观看者与显示屏之间的位置信息，并获取视频信号中的图像；
S2：根据所述位置信息放大视频信号中的图像；
S3：按照放大后的图像生成新的视频信号并在显示屏上显示。
其中，所述步骤S1中还包括获取在位置变化时观看者眼睛在显示屏上的关注位置的信息。
其中，所述步骤S1中通过摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置采集观看者与显示屏之间的位置信息，且通过眼动仪采集观看者眼睛在显示屏上的关注位置的信息。
其中，所述步骤S1中采集观看者位置变化的数据采集速率为55Hz~65Hz。
其中，所述视频信号为2D视频信号，所述步骤S2中根据所述位置信息按如下公式计算放大倍数，按所述放大倍数放大视频信号中的图像在所述关注位置的局部图像，
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于0的常数，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
其中，所述视频信号为3D视频信号，所述步骤S2中根据所述位置信息按如下公式计算放大倍数，按所述放大倍数分别放大所述3D视频信号中的左/右眼视图在所述关注位置的局部图像，
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于0的常数，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
其中，所述视频信号为3D视频信号，所述步骤S2中根据所述位置信息按如下公式调节3D视频信号中的左/右眼视图中在所述关注位置的对应各物点的间距，使所述关注位置的景深变大，
L2=L1·f·D1/D2
M = S · L 2 D 2 - L 2
其中，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离，L1为观看者位置变化前的景深，L2为观看者位置变化后的景深，f为放大系数，且为大于0的常数，M为观看者位置变化后左/右眼视图在显示屏上显示时各物点的间距，S为观看者的瞳距。
其中，若所述3D视频信号中左右眼视图以同一幅图的形式传输，所述步骤S1中获取视频信号中的图像为获取3D视频信号中的左右眼视图的步骤包括：
采集所述3D视频信号中的一帧数据；
从所述一帧数据中拆分出的左右眼视图。
其中，步骤S2中放大所述关注位置的局部图像后还包括判断放大后的局部图像是否超出显示屏边界，若超出，则调整所述局部图像至显示区域内。
其中，所述步骤S3之后还包括，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，则停止放大图像，并将所述视频信号直接传输至显示屏显示。
（三）有益效果
本发明通过在观看者向前移动或前倾时，相应地放大观看者眼睛注视屏幕的视觉区域或得到更大的景深，从而使观看者能更好地看清细节，而且实现了显示画面与观看者的互动。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种显示画面调节装置结构示意图；
图2是本发明实施例2的一种显示画面调节装置结构示意图；
图3是本发明实施例3的一种显示画面调节装置结构示意图；
图4是本发明实施例3的另一种显示画面调节装置结构示意图；
图5是观看者感知3D显示的原理图；
图6是本发明实施例4的一种显示画面调节装置结构示意图；
图7是本发明实施例5的一种3D显示装置结构示意图；
图8是本发明实施例6的一种显示方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例的显示画面调节装置结构如图1所示，包括：视频信号输入装置11、位置测定装置2、图像处理装置13及视频信号输出装置12。视频信号输入装置11、位置测定装置2及视频信号输出装置12均连接图像处理装置13。
视频信号输入装置11将获取的视频信号传输至图像处理装置13。该视频信号输入装置11可以是能够传输2D视频信号或3D视频信号的各种类型的传输接口。
位置测定装置2将采集到的观看者位置变化前后（向前移动前后或身体前倾前后，以观看者头部为准）观看者与显示屏的距离信息传输至图像处理装置3。数据采集频率通常在55~65Hz，即60Hz左右。本实施例中，位置测定装置2包括但不限于：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。其中，观看者位置变化前后的位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头采集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标，将该坐标数据传输至图像处理装置13，或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离，并将该距离数据传输至图像处理装置13。
图像处理装置3根据上述观看者位置变化前后的位置信息放大视频信号的图像，通常是以图像中心为基准进行放大，并将放大图像后的视频信号传输至视频信号输出装置12。其中，视频信号输出装置12可以是能够传输2D视频信号或3D视频信号的各种类型的传输接口。
本实施例中，图像处理装置13可以是MCU、FPGA或PLCD等构成的嵌入式芯片系统。其中，图像处理装置13具体包括：图像放大模块131和2D视频信号生成模块132。
图像放大模块131根据上述观看者位置变化前后的位置信息放大视频信号的图像（视频信号包括要显示的图像本身及图像的每个像素点在显示屏的坐标），通常是以图像中心为基准来放大该图像，因为通常画面的主体一般会在画面中心。将放大后图像传输至视频信号生成模块132。若位置信息为观看者的位置坐标时，图像放大模块131先根据空间坐标系下显示屏的坐标和该位置坐标计算观看者与显示屏间的距离。图像放大模块131通过以下方式计算放大倍数来放大图像：
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于1的常数，取决于屏幕的尺寸大小和观看者所能接受的放大倍率，k值通常设定在图像放大模块131的存储器中，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
图像放大模块131将放大后的图像传输至视频信号生成模块132。视频信号生成模块132根据放大后图像生成新的视频信号。
图像放大后，图像处理装置13保持该图像在显示屏显示一段时间，然后恢复正常显示，或者通过位置测定装置2检测到观看者后退，停止图像放大模块131放大图像，以恢复正常显示。但是这都不能保证在观看者要看的图像在切换时恢复正常显示。因此，进一步地，图像处理装置13还包括：图像还原模块，接收视频信号输入装置11输入的视频信号，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，如70%（表示画面已经发生了明显变化），发送停止放大的信号至图像放大模块131，图像放大模块131将视频信号直接传输至视频信号输出装置12。
本实施例的显示画面调节装置在观看者向前移动或前倾时能够以图像中心实时地放大图像，使观看者看的够清楚，实现了显示画面与观看者的互动。
实施例2
实施例1的显示画面调节装置，只能以图像中心进行放大，且四周的画面会隐没在显示屏的边界。然而画面中心有时并非是观看者的视点，实施例1的显示画面调节装置用户体验较差。为了实现更好的用户体验，本实施例的显示画面调节装置结构如图2所示，包括：2D视频信号输入装置1、位置测定装置2、图像处理装置3、眼动仪5及2D视频信号输出装置4。2D视频信号输入装置1、位置测定装置2、眼动仪5及2D视频信号输出装置4均连接图像处理装置3。
2D视频信号输入装置1将获取的2D视频信号传输至图像处理装置3。该2D视频信号输入装置1可以是能够传输2D视频信号的各种类型的传输接口。
位置测定装置2将采集到的观看者位置变化前后（向前移动前后或身体前倾前后，以观看者头部为准）观看者与显示屏的距离信息传输至图像处理装置3。数据采集频率通常在55~65Hz，即60Hz左右。本实施例中，位置测定装置2包括但不限于：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。其中，观看者位置变化前后的位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头采集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标，将该坐标数据传输至图像处理装置3，或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离，并将该距离数据传输至图像处理装置3。同时，图像处理装置3获取此时眼动仪5记下的观看者在位置变化时注视显示屏上的关注位置的信息。
图像处理装置3根据上述观看者位置变化前后的位置信息放大2D视频信号的图像在显示屏上关注位置的局部图像，并将放大局部图像后的2D视频信号传输至2D视频信号输出装置4。其中，2D视频信号输出装置4可以是能够传输2D视频信号的各种类型的传输接口。
本实施例中，图像处理装置3可以是MCU、FPGA或PLCD等构成的嵌入式芯片系统。其中，图像处理装置3具体包括：图像放大模块32和2D视频信号生成模块33。
图像放大模块32根据上述观看者位置变化前后的位置信息放大2D视频信号的图像（2D视频信号包括要显示的图像本身及图像的每个像素点在显示屏的坐标）在显示屏上关注位置的局部图像，可以以观看者注视的位置为中心,来放大该区域的图像。将放大局部图像后图像传输至2D视频信号生成模块33。若位置信息为观看者的位置坐标时，图像放大模块32先根据空间坐标系下显示屏的坐标和该位置坐标计算观看者与显示屏间的距离。图像放大模块32通过以下方式计算放大倍数来放大关注位置的局部图像：
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于1的常数，取决于屏幕的尺寸大小和观看者所能接受的放大倍率，k值通常设定在图像放大模块32的存储器中，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
图像放大模块32将放大局部图像后的图像传输至2D视频信号生成模块33。2D视频信号生成模块33根据放大局部图像后图像生成新的2D视频信号。
若观看者的关注位置靠近显示屏的边缘处，那么放大局部图像有可能使局部图像超出显示屏的边界，进一步地，图像处理装置3还包括边界判断模块，连接图像放大模块32和2D视频信号生成模块33。若放大后的局部图像超出显示屏边界，调整局部图像至显示区域内，将调整位置后的图像传输至2D视频信号生成模块33。
局部图像放大后，图像处理装置3保持该图像在显示屏显示一段时间，然后恢复正常显示，或者通过位置测定装置2检测到观看者后退，停止图像放大模块32放大图像，以恢复正常显示。但是这都不能保证在观看者要看的局部图像在切换时恢复正常显示。因此，进一步地，图像处理装置3还包括：图像还原模块，接收2D视频信号输入装置1输入的视频信号，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，如70%（表示画面已经发生了明显变化），发送停止放大的信号至图像放大模块32，图像放大模块32将视频信号直接传输至2D视频信号输出装置4。
本实施例的显示画面调节装置在观看者向前移动或前倾时能够实时地放大观看者注视显示屏的关注位置的局部图像，使观看者看的够清楚，实现了显示画面与观看者的互动。
实施例3
本实施例的显示画面调节装置结构如图3所示，包括：3D视频信号输入装置6、位置测定装置2、图像处理装置7、眼动仪5及3D视频信号输出装置8。3D视频信号输入装置6、位置测定装置2、眼动仪5及3D视频信号输出装置8均连接图像处理装置3。
3D视频信号输入装置6将获取的3D视频信号传输至图像处理装置3。该3D视频信号输入装置6可以是能够传输3D视频信号的各种类型的传输接口。
位置测定装置2将采集到的观看者位置变化前后（向前移动前后或身体前倾前后，以观看者头部为准）观看者与显示屏的位置信息传输至图像处理装置7。数据采集频率通常在55~65Hz，即60Hz左右。本实施例中，位置测定装置2包括但不限于：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。其中，观看者位置变化前后的位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头采集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标，将该坐标数据传输至图像处理装置7，或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离，并将该距离数据传输至图像处理装置7。同时，图像处理装置7获取此时眼动仪5记下观看者在位置变化时注视显示屏上的关注位置的坐标信息。
由于3D视频信号中包括左/右眼视图（左眼视图和右眼视图）在放大时应该同时放大。因此图像处理装置7根据上述观看者位置变化前后的位置信息放大3D视频信号中的左/右眼视图在关注位置的局部图像，可以以观看者注视的位置为中心,来放大该区域的图像。并将放大局部左/右眼视图后的3D视频信号通过3D视频信号输出装置8输出。其中，3D视频信号输出装置8可以是能够传输3D视频信号的各种类型的传输接口。
本实施例中，图像处理装置7可以是MCU、FPGA或PLCD等构成的嵌入式芯片系统。其中，图像处理装置7具体包括：左/右眼视图调节模块72和3D视频信号生成模块73。
左/右眼视图调节模块72根据上述观看者位置变化前后的位置信息放大3D视频信号中的左/右眼视图在关注位置的局部图像，将局部放大的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块73。若位置信息为观看者的位置坐标时，左/右眼视图调节模块72先根据空间坐标系下显示屏的坐标和该位置坐标计算观看者与显示屏间的距离。左/右眼视图调节模块72通过以下方式计算放大倍数来放大关注位置的局部图像：
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于1的常数，取决于屏幕的尺寸大小和观看者所能接受的放大倍率，k值通常设定在左/右眼视图调节模块72的存储器中，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
左/右眼视图调节模块72将局部放大的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块73。3D视频信号生成模块73根据局部放大后的左/右眼视图生成新的3D视频信号。
由于现有的某些3D视频信号中左眼视图和右眼视图可能是作为同一幅图传输，这样的情况则需要将左眼视图和右眼视图从该幅图中拆分出来。因此，本实施例的显示画面调节装置进一步包括：左/右眼视图提取模块71。如图4所示，左/右眼视图提取模块71接收3D视频信号输入装置6输入的3D视频信号，并将从该3D视频信号提取的左/右眼视图传输至左/右眼视图调节模块72。该左/右眼视图提取模块71包括：采样子模块和拆分子模块，采样子模块用于采集3D视频信号中的一帧数据，并将一帧数据发送至拆分子模块；拆分子模块用于将从该一帧数据中拆分出的左/右眼视图传输至左/右眼视图调节模块72。
若观看者的关注位置靠近显示屏的边缘处，那么放大局部图像有可能使局部图像超出显示屏的边界，进一步地，图像处理装置7还包括边界判断模块，连接左/右眼视图调节模块72和3D视频信号生成模块73。若放大后的局部图像超出显示屏边界，调整局部图像至显示区域内，将调整位置后的图像传输至3D视频信号生成模块73。
局部图像放大后，图像处理装置7保持该左/右眼视图在显示屏显示一段时间，然后恢复正常显示，或者通过位置测定装置2检测到观看者后退，停止左/右眼视图调节模块72放大左/右眼视图，以恢复正常显示。但是这都不能保证在观看者要看的局部图像在切换时恢复正常显示。因此，进一步地，图像处理装置7还包括：图像还原模块，接收3D视频信号输入装置6输入的视频信号，实时判断两相邻帧左眼视图（或右眼视图）的相似度，若相似度低于预定阈值时，如70%（表示画面已经发生了明显变化），发送停止放大的信号至左/右眼视图调节模块72，左/右眼视图调节模块72将视频信号直接传输至3D视频信号输出装置8。
本实施例的显示画面调节装置在观看者向前移动或前倾时能够实时地放大观看者注视屏幕的关注位置的局部图像，使观看者看的够清楚，实现了显示画面与观看者的互动。
实施例4
3D显示的基本原理就是“视差产生立体”，即，使观看者的左眼只看到左眼图，右眼只看到右眼图，左眼图和右眼图是对于某一空间景象的了两个角度拍摄而得，这二者被称为立体图像对。人的大脑就会把这两幅图融合起来，从而产生3D效果。
而人眼睛判断显示内容的景深的方法可以用图5来说明。处于观看者位置处的两间距为S的圆圈分别代表观看者左/右眼，S为瞳距。显示屏平面所在位置上两个正方形代表某个物体的左/右眼视图，他们分别被观看者的右、左眼看到。经过此立体成像，观看者的大脑就会认为该物体其实位于距离屏幕表面L的位置，距离L就是景深，D是观看者的观看距离。所以根据上图，很容易得到如下公式：
M S = L D - L
因此，对于3D显示屏，也可以不对局部图像尺寸进行放大，而采用增大景深（即使观看者实际看到的画面离自己更近，从而能够看清局部细节）的方式来达到与放大图像相同的效果。
本实施例的显示画面调节装置如图6所示，包括：3D视频信号输入装置6、位置测定装置2、图像处理装置9、眼动仪5及3D视频信号输出装置8。3D视频信号输入装置6、位置测定装置2、眼动仪5及3D视频信号输出装置8均连接图像处理装置9。
3D视频信号输入装置6将获取的3D视频信号传输至图像处理装置3。该3D视频信号输入装置6可以是能够传输3D视频信号的各种类型的传输接口。
位置测定装置2将采集到的观看者位置变化前后（向前移动前后或身体前倾前后，以观看者头部为准）观看者与显示屏的位置信息传输至图像处理装置9。数据采集频率通常在55~65Hz，即60Hz左右。本实施例中，位置测定装置2包括但不限于：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。其中，观看者位置变化前后的位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头采集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标，将该坐标数据传输至图像处理装置9，或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离，并将该距离数据传输至图像处理装置9。同时，图像处理装置9获取此时眼动仪5记下观看者在位置变化时注视显示屏上的关注位置的坐标信息。
图像处理装置9根据上述观看者位置变化前后的位置信息调节3D视频信号中的左/右眼视图中在上述关注位置的对应各物点的间距使关注位置的景深变大，可以以观看者注视的位置为中心,来调节该区域图像的景深。即使局部区域的景深更突出，更接近观看者。将调整后的3D视频信号传输至3D视频信号输出装置8。其中，3D视频信号输出装置8可以是能够传输3D视频信号的各种类型的传输接口。
本实施例中，图像处理装置9可以是MCU、FPGA或PLCD等构成的嵌入式芯片系统。其中，图像处理装置9具体包括：景深调节模块92和3D视频信号生成模块93。
景深调节模块92根据上述观看者位置变化前后的位置信息调节3D视频信号中的左/右眼视图中在上述关注位置的对应各物点的间距使关注位置的景深变大，将调整关注位置的对应各物点的间距后的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块93。若位置信息为观看者的位置坐标时，景深调节模块92先根据空间坐标系下显示屏的坐标和该位置坐标计算观看者与显示屏间的距离。景深调节模块92通过以下方式来调整关注位置的局部景深：
L2=L1·f·D1/D2
M = S · L 2 D 2 - L 2
其中，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离，L1为观看者位置变化前的景深，L2为观看者位置变化后的景深，f为放大系数，且为大于1的常数，取决于显示屏的尺寸和观看者所能接受的放大倍率，f值通常设定在景深调节模块92的存储器中，M为观看者位置变化后左/右眼视图在显示屏上显示时各物点的间距，S为观看者的瞳距。
景深调节模块92将调整关注位置的对应各物点的间距后的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块93。3D视频信号生成模块93根据调整关注位置的对应各物点的间距后的左/右眼视图生成新的3D视频信号。
由于现有的某些3D视频信号中左眼视图和右眼视图可能是作为同一幅图传输，则需要将左眼视图和右眼视图从该幅图中拆分出来。因此，本实施例的显示画面调节装置进一步包括：左/右眼视图提取模块91。如图4所示，左/右眼视图提取模块91接收3D视频信号输入装置6输入的3D视频信号，并将从该3D视频信号提取的左/右眼视图传输至景深调节模块92。该左/右眼视图提取模块91包括：采样子模块和拆分子模块，采样子模块用于采集3D视频信号中的一帧数据，并将一帧数据发送至拆分子模块；拆分子模块用于将从该一帧数据中拆分出的左/右眼视图传输至景深调节模块92。
局部图像景深增大后，图像处理装置9保持该左/右眼视图在显示屏显示一段时间，然后恢复正常显示，或者通过位置测定装置2检测到观看者后退，停止景深调节模块92调节左/右眼视图中相应物点的距离，以恢复正常显示。但是这都不能保证在观看者要看的局部图像在切换时恢复正常显示。因此，进一步地，图像处理装置9还包括：图像还原模块，接收3D视频信号输入装置6输入的视频信号，实时判断两相邻帧左眼视图（或右眼视图）的相似度，若相似度低于预定阈值时，如70%（表示画面已经发生了明显变化），发送停止增大景深的信号至景深调节模块92，景深调节模块92将视频信号直接传输至3D视频信号输出装置8。
本实施例的显示画面调节装置在观看者向前移动或前倾时增大观看者注视屏幕的关注位置的景深来达到与放大局部图像相同的效果，使观看者看的够清楚，实现了显示画面与观看者的互动。且相对于实施例2不会因为局部放大而导致局部区域附近的区域的图像被覆盖，观看者仍然能看到所有的图像，显示效果更好。
本发明的显示画面调节装置中，图像处理装置包括上述图像处理装置3、图像处理装置7及图像处理装置9的一种或几种，从而可实现2D、3D以及多种放大方式的调节。
实施例5
本实施例的显示装置，包括：3D显示屏10及上述的实施例1、实施例2或实施例3显示画面调节装置。如图7所示，以实施例2的显示画面调节装置为例，该显示画面调节装置的视频信号输出装置8及眼动仪5均连接3D显示屏10，眼动仪5将采集到的观看者在位置变化时3D显示屏10上的关注位置的坐标信息发送至图像处理装置7。视频信号输出装置8将调节后的视频信号传输至显示屏10显示。
3D显示屏包括：快门眼镜式（shutter Galss 3D）、相位差板式（Pattern retarder 3D，又称作不闪式3D）、视差挡板式（barrier 3D）、柱透镜光栅式（lenticular 3D）或指向背光式3D显示面板。
实施例6
本发明还提供了一种显示方法，如图8所示，包括：
步骤S801，实时采集观看者位置变化前后观看者与显示屏之间的位置信息，并获取视频信号中的图像。
具体地，采用摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置实时采集观看者与显示屏幕之间的位置信息。该位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头采集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标。或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离。数据采集频率通常在55~65Hz，即60Hz左右。
对于3D信号，3D视频信号通常包括左右眼视图（左眼视图和右眼视图）和两者在显示时各物点的初始间距，若3D视频信号中左眼视图和右眼视图作为同一幅图传输，采集3D视频信号中的一帧数据；并从该一帧数据中拆分出的左右眼视图。
步骤S802，根据位置信息放大视频信号中的图像，可以以图像中心为基准进行放大，放大公式如下：
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于1的常数，取决于屏幕的尺寸大小和观看者所能接受的放大倍率，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
采用上述放大方式四周的画面会隐没在显示屏的边界。而且画面中心有时并非是观看者的视点，用户体验较差。为了实现更好的用户体验，步骤S801中，在位置变化时通过眼动仪采集观看者眼睛在显示屏上的关注位置的信息。放大时只放大关注位置的图像。
若视频信号为2D视频信号，则根据位置信息按如下公式计算放大倍数，按放大倍数放大视频信号中的图像在关注位置的局部图像，
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为常数，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
若视频信号为3D视频信号，则根据所述位置信息按如下公式计算放大倍数，按放大倍数分别放大3D视频信号中的左/右眼视图在关注位置的局部图像，
A=k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为常数，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
若观看者的视觉区域靠近显示屏的边缘处，那么放大局部图像有可能使局部图像超出显示屏的边界，为了达到更好的观看效果，步骤S802中放大局部图像后还包括判断放大后的局部图像是否超出显示屏边界，若超出，则调整所述局部图像至显示区域内。
对于3D视频信号，还可通过增大景深的方式来达到与放大局部图像相同的效果。根据位置信息按如下公式调节3D视频信号中的左/右眼视图中在关注位置的对应各物点的间距，使关注位置的景深变大，
L2=L1·f·D1/D2
M = S · L 2 D 2 - L 2
其中，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离，L1为观看者位置变化前的景深，L2为观看者位置变化后的景深，f为放大系数，且为常数，M为观看者位置变化后左/右眼视图在显示屏上显示时各物点的间距，S为观看者的瞳距。向前移动或前倾后，D2＜D1，因此，L2＞L1。
步骤S803，按照上述放大后的图像生成新的视频信号并在显示屏上显示。
图像放大、局部图像放大或景深增大后，保持该图像在显示屏显示一段时间，然后恢复正常显示，或者通过检测到观看者后退，停止放大或调节景深，以恢复正常显示。但是这都不能保证在观看者要看的局部图像在切换时恢复正常显示。因此，进一步地步骤S803之后还包括，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，则停止放大图像或增大景深，并将视频信号直接传输至显示屏显示。
本实施例的显示方法中，采集观看者向前移动或前倾时，相应地放大观看者眼睛注视屏幕的关注位置或得到更大的景深，使观看者能更好地看清细节，而且实现了显示画面与观看者的互动。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (22)

1.一种显示画面调节装置，其特征在于，包括：视频信号输入装置、位置测定装置、图像处理装置及视频信号输出装置、眼动仪，所述视频信号输入装置、位置测定装置及视频信号输出装置均连接所述图像处理装置，
所述视频信号输入装置用于将获取的视频信号传输至所述图像处理装置；
所述位置测定装置将采集到的观看者位置变化前后观看者与显示屏的位置信息传输至所述图像处理装置；
所述眼动仪用于检测眼睛在显示屏上的关注位置的信息，并将所述关注位置的信息传输至所述图像处理装置；
所述图像处理装置根据观看者位置变化前后的位置信息调节所述视频信号，以放大视频信号中在所述关注位置的局部图像，并将调节后的视频信号传输至所述视频信号输出装置。
2.如权利要求1所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置包括：
图像放大模块，根据观看者位置变化前后的位置信息放大视频信号中在所述关注位置的局部图像，将放大后的图像传输至视频信号生成模块；
视频信号生成模块，根据放大后的图像生成新的视频信号，并将新的视频信号传输至所述视频信号输出装置。
3.如权利要求1所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置包括：
左/右眼视图放大模块，根据观看者位置变化前后的位置信息放大3D视频信号中的左/右眼视图在所述关注位置的局部图像，将调节后的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块；
3D视频信号生成模块，根据调节后的左/右眼视图生成新的3D视频信号，并将新的3D视频信号传输至所述视频信号输出装置。
4.如权利要求3所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置还包括：左/右眼视图提取模块，所述左/右眼视图提取模块接收所述3D视频信号，并将从所述3D视频信号提取的左/右眼视图传输至所述左/右眼视图调节模块。
5.如权利要求4所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述左/右眼视图提取模块包括：
采样子模块，采集所述3D视频信号中的一帧数据，并将所述一帧数据发送至拆分子模块；
拆分子模块，将从所述一帧数据中拆分出的左/右眼视图传输至所述左/右眼视图调节模块。
6.如权利要求1所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置包括：
景深调节模块，根据观看者位置变化前后的位置信息调节3D视频信号中的左/右眼视图中在所述关注位置的对应各物点的间距使所述关注位置的景深变大，将调节后的左/右眼视图传输至3D视频信号生成模块；
3D视频信号生成模块，根据调节后的左/右眼视图生成新的3D视频信号，并将新的3D视频信号传输至所述视频信号输出装置。
7.如权利要求6所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置还包括：左/右眼视图提取模块，所述左/右眼视图提取模块接收所述3D视频信号，并将从所述3D视频信号提取的左/右眼视图传输至所述景深调节模块。
8.如权利要求7所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述左/右眼视图提取模块包括：
采样子模块，采集所述3D视频信号中的一帧数据，并将所述一帧数据发送至拆分子模块；
拆分子模块，将从所述一帧数据中拆分出的左/右眼视图传输至所述景深调节模块。
9.如权利要求2～5中任一项所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置还包括：边界判断模块，若放大后的局部图像超出显示屏边界，调整所述局部图像至显示区域内，将调整位置后的图像传输至所述视频信号生成模块。
10.如权利要求2～8中任一项所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述图像处理装置还包括：图像还原模块，接收所述视频信号输入装置输入的视频信号，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，发送停止放大的信号至所述图像放大模块，所述图像放大模块将所述视频信号直接传输至所述视频信号输出装置。
11.如权利要求1所述的显示画面调节装置，其特征在于，所述位置测定装置包括：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。
12.一种显示装置，其特征在于，包括：显示屏及权利要求1～11中任一项所述的显示画面调节装置，所述显示画面调节装置的视频信号输出装置连接所述显示屏，所述视频信号输出装置将所述调节后的视频信号传输至所述显示屏显示。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述显示屏包括：快门眼镜式、相位差板式、视差挡板式、柱透镜光栅式或指向背光式3D显示屏。
14.一种显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：实时采集观看者位置变化前后观看者与显示屏之间的位置信息，并获取视频信号中的图像；
S2：根据所述位置信息放大视频信号中的图像；
S3：按照放大后的图像生成新的视频信号并在显示屏上显示；
其中，所述步骤S1中还包括获取在位置变化时观看者眼睛在显示屏上的关注位置的信息；所述步骤S2包括：放大视频信号中在所述关注位置的局部图像。
15.如权利要求14所述的显示方法，其特征在于，所述步骤S1中通过摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置采集观看者与显示屏之间的位置信息，且通过眼动仪采集观看者眼睛在显示屏上的关注位置的信息。
16.如权利要求14或15所述的显示方法，其特征在于，所述步骤S1中采集观看者位置变化的数据采集速率为55Hz～65Hz。
17.如权利要求14所述的显示方法，其特征在于，所述视频信号为2D视频信号，所述步骤S2中根据所述位置信息按如下公式计算放大倍数，按所述放大倍数放大视频信号中的图像在所述关注位置的局部图像，
A＝k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于0的常数，D1表示观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2表示观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
18.如权利要求14所述的显示方法，其特征在于，所述视频信号为3D视频信号，所述步骤S2中根据所述位置信息按如下公式计算放大倍数，按所述放大倍数分别放大所述3D视频信号中的左/右眼视图在所述关注位置的局部图像，
A＝k·D1/D2
其中，A为放大倍数，k为放大系数，且为大于0的常数，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离。
19.如权利要求14所述的显示方法，其特征在于，所述视频信号为3D视频信号，所述步骤S2中根据所述位置信息按如下公式调节3D视频信号中的左/右眼视图中在所述关注位置的对应各物点的间距，使所述关注位置的景深变大，
L2＝L1·f·D1/D2
M = S · L 2 D 2 - L 2
其中，D1为观看者位置变化前观看者与显示屏的距离，D2为观看者位置变化后观看者与显示屏的距离，L1为观看者位置变化前的景深，L2为观看者位置变化后的景深，f为放大系数，且为大于0的常数，M为观看者位置变化后左/右眼视图在显示屏上显示时各物点的间距，S为观看者的瞳距。
20.如权利要求18或19所述的显示方法，其特征在于，若所述3D视频信号中左右眼视图以同一幅图的形式传输，所述步骤S1中获取视频信号中的图像为获取3D视频信号中的左右眼视图的步骤包括：
采集所述3D视频信号中的一帧数据；
从所述一帧数据中拆分出的左右眼视图。
21.如权利要求17或18所述的显示方法，其特征在于，步骤S2中放大所述关注位置的局部图像后还包括判断放大后的局部图像是否超出显示屏边界，若超出，则调整所述局部图像至显示区域内。
22.如权利要求14所述的显示方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括，实时判断两相邻帧图像的相似度，若相似度低于预定阈值时，则停止放大图像，并将所述视频信号直接传输至显示屏显示。
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