CN102932646B - 二维图像的多视点显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种二维图像的多视点显示方法及系统，所述方法包括如下步骤：S1、将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像；S2、按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示。本发明提出的二维图像的多视点显示方法及系统，可以显著改进二维图像在多视点裸眼三维显示设备上的显示效果，避免颜色失真和边缘锯齿问题。

Description

二维图像的多视点显示方法及系统

技术领域

本发明属于图像处理与显示技术领域，涉及一种图像显示方法，尤其涉及一种二维图像的多视点显示方法；同时，本发明还涉及一种二维图像的多视点显示系统。

背景技术

随着裸眼三维技术的兴起，多视点裸眼三维显示设备成为未来三维显示设备的主要发展方向，它可以解决多人多位置不用佩戴眼镜即可观看三维内容的问题，符合人们观看影视节目的习惯。基于平板技术的多视点裸眼三维显示设备通常由显示单元与光栅单元组成，常见的显示单元有LCD、LED和PDP等，光栅单元有狭缝式光栅和柱镜式光栅等。

由于多视点显示方式的特殊性，多视点裸眼三维显示设备在显示二维图像时会存在严重的图像质量问题：

第一，颜色失真，多视点显示会重排显示单元的像素格式及颜色分量排布，如果以传统的二维图像显示方式在裸眼三维显示设备上显示二维图像，会产生严重的颜色失真问题。

第二，边缘锯齿，由于多视点显示方式在不同角度看到显示单元的不同部分，每个视点图像在显示单元上并不连续，如果以传统的二维图像显示方式显示二维图像，会看到图像边缘不连续，产生严重的锯齿问题，降低图像质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种二维图像的多视点显示方法，可解决二维图像在多视点裸眼三维显示设备显示时存在的颜色失真与边缘锯齿问题，显著改进图像显示效果。

此外，本发明还提供一种二维图像的多视点显示系统，可解决二维图像在多视点裸眼三维显示设备显示时存在的颜色失真与边缘锯齿问题，显著改进图像显示效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种二维图像的多视点显示方法，所述方法包括如下步骤：

S1、将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像；

S2、按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1中，不同的多视点裸眼三维设备具有不同的多视点显示格式，设多视点显示行周期为N，视点斜率为θ；则行相位

pi＝(n％N)*tanθ；

其中，pi为行相位，n为行数，N为多视点显示行周期，θ视点斜率，％为取模运算。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1中，对二维输入图像进行缩放，使二维输入图像分辨率与视点图像分辨率相等，生成视点图像。

作为本发明的一种优选方案，图像缩放采用水平与垂直相分离的一维多相位重采样缩放，或者采用二维多相位重采样缩放。

作为本发明的一种优选方案，一维多相位重采样缩放采用如下方式进行：

I′(i)＝∑_jw(j；p)I(i′-j)；

其中，p为归一化相位，w(j；p)为重采样滤波器系数，I′(i)为重采样图像，I(i′)为输入图像，i′＝floor(i*k)，floor为向下取整函数，k为缩放因子；如果为水平缩放，p＝(i+pi)*k-floor((i+pi)*k)，如果为垂直缩放，p＝i*k-floor(i*k)。

作为本发明的一种优选方案，二维多相位重采样缩放，则滤波器系数也是二维，按如下方式进行：

I′(i，j)＝∑_k，lw(k，l；p_k，p_k)I(i′-k，j′-l)

其中，p_k为水平方向相位，p_k＝(i+pi)*kh-floor((i+pi)*kh)，p_l为垂直方向相位，p_l＝j*kv-floor(j*kv)，kh和kv分别为水平与垂直缩放因子。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2具体包括如下步骤：

生成视点图像后，将视点图像重复V次，作为V个视点图像；

将V个视点图像按照多视点显示格式进行映射与编码；每个视点图像像素颜色分量映射至其对应视点图像的像素颜色分量，使多视点编码图像与显示单元分辨率一致，且与光栅单元视点分像一致，从而在不同的空间方向上观看到正确的视点图像。

一种二维图像的多视点显示系统，所述系统包括：

视点图像生成模块，用以将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像；

映射与编码模块，用以按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示。

作为本发明的一种优选方案，所述视点图像生成模块包括：

图像缩放单元，用以将二维输入图像缩放为视点图像分辨率；

行相位计算单元，用以根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位；

视点图像生成单元，用以基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像。

作为本发明的一种优选方案，所述视点图像生成模块的生成过程包括如下步骤：

不同的多视点裸眼三维设备具有不同的多视点显示格式，设多视点显示行周期为N，视点斜率为θ；则行相位

pi＝(n％N)*tanθ；

其中，pi为行相位，n为行数，N为多视点显示行周期，θ视点斜率，％为取模运算。

作为本发明的一种优选方案，所述视点图像生成模块的生成过程包括如下步骤：对二维输入图像进行缩放，使二维输入图像分辨率与视点图像分辨率相等，生成视点图像。

作为本发明的一种优选方案，一维多相位重采样缩放采用如下方式进行：

I′(i)＝∑_jw(j；p)I(i′-j)；

其中，p为归一化相位，w(j；p)为重采样滤波器系数，I′(i)为重采样图像，I(i′)为输入图像，i′＝floor(i*k)，floor为向下取整函数，k为缩放因子；如果为水平缩放，p＝(i+pi)*k-floor((i+pi)*k)，如果为垂直缩放，p＝i*k-floor(i*k)。

作为本发明的一种优选方案，二维多相位重采样缩放，则滤波器系数也是二维，按如下方式进行：

I′(i，j)＝∑_k，lw(k，l；p_k，p_l)I(i′-k，j′-l)；

其中，p_k为水平方向相位，p_k＝(i+pi)*kh-floor((i+pi)*kh)，p_l为垂直方向相位，p_l＝j*kv-floor(j*kh)，kh和kv分别为水平与垂直缩放因子。

作为本发明的一种优选方案，所述映射与编码模块具体包括如下步骤：

视点图像重复单元，用以在生成视点图像后，将视点图像重复V次，作为V个视点图像；

多视点映射与编码单元，用以将V个视点图像按照多视点显示格式进行映射与编码；每个视点图像像素颜色分量映射至其对应视点图像的像素颜色分量，使多视点编码图像与显示单元分辨率一致，且与光栅单元视点分像一致，从而在不同的空间方向上观看到正确的视点图像。

本发明的有益效果在于：本发明提出的二维图像的多视点显示方法及系统，可以显著改进二维图像在多视点裸眼三维显示设备上的显示效果，避免颜色失真和边缘锯齿问题。

附图说明

图1为传统二维图像显示行列栅格显示示意图。

图2为多视点显示格式示意图。

图3为多视点显示的行周期与视点斜率示意图。

图4为本发明多视点显示方法的具体实施例流程图。

图5为本发明多视点显示方法步骤S1的流程图。

图6为本发明多视点显示方法步骤S2的流程图。

图7为本发明多视点显示系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

本发明揭示了一种二维图像的多视点显示方法，可以有效克服上述问题，解决二维图像在多视点裸眼三维显示设备显示时存在的颜色失真与边缘锯齿问题，显著改进图像显示效果。

平板显示通常采用行列栅格显示格式，每个显示单元为一个像素，由R、G、B三个颜色分量组成，每个颜色分量可独立控制，如图1所示，(R00，G00，B00)为一个像素。当采用多视点显示方式时，显示格式会发生改变，以配合光栅完成视点分像，如图2所示，(V8R，V8G，V8B)为第8个视点图像的一个像素，多视点裸眼三维显示通常显示两个或两个以上视点图像。通过对应的光栅单元遮挡或分光作用，在一个方向只能观看一个视点图像，人的双目可以看到两个视点图像，从而形成立体视觉。因此，传统的平板显示方式与多视点显示方式有着显著的差异，在多视点显示设备显示二维图像会存在严重问题。

请参阅图4，本发明揭示了一种二维图像的多视点显示方法，所述方法包括如下步骤：

【步骤S1】将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像。步骤S1的实现流程如图5所示。

不同的多视点裸眼三维显示设备可能会具有不同的分辨率、视点数和视点排列方式，因此多视点显示格式由多视点裸眼三维显示设备确定，不同的多视点裸眼三维显示设备可能具有不同的多视点显示格式。设显示单元原始分辨率为M*N，视点数为V，视点图像分辨率为X*Y，则其关系为M*N＝V*X*Y。举例说明，如果显示单元原始分辨率为1920×1080，视点数为9，则视点图像分辨率为640×360。

不同的多视点裸眼三维设备具有不同的多视点显示格式，设多视点显示行周期为N，视点斜率为θ，如图3所示。图3中每3行显示单元行对应着1行视点图像行。

则行相位

pi＝(n％N)*tanθ；

其中，pi为行相位，n为行数，N为多视点显示行周期，θ视点斜率，％为取模运算。不同的多视点显示格式可能会有不同的行相位计算公式。

对二维输入图像进行缩放，使二维输入图像分辨率与视点图像分辨率相等，生成视点图像。如显示单元分辨率为1920×1080，视点数为9，则视点图像分辨率为640×360。当输入图像分辨率为1920×1080，则将输入图像缩放为640×360。图像缩放可以采用水平与垂直相分离的一维多相位重采样缩放，也可以采用二维多相位重采样缩放。

一维多相位重采样缩放可采用如下方式进行：

$I^{\′}\left(i\right)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}w(j;p)I(i^{\′}-j)$

其中，p为归一化相位，w(j；p)为重采样滤波器系数，I′(i)为重采样图像，I(i′)为输入图像，i′＝floor(i*k)，floor为向下取整函数，k为缩放因子；如果为水平缩放，p＝(i+pi)*k-floor((i+pi)*k)，如果为垂直缩放，p＝i*k-floor(i*k)。

如果是二维多相位重采样缩放，则滤波器系数也是二维。按如下方式进行：

I′(i，j)＝∑_k，lw(k，l；p_k，p_l)I(i′-k，j′-l)

其中，p_k为水平方向相位，p_k＝(i+pi)*kh-floor((i+pi)*kh)，p_l为垂直方向相位，p_l＝j*kv-floor(j*kv)，kh和kv分别为水平与垂直缩放因子。

【步骤S2】按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示。步骤S2的实现流程如图6所示。

生成视点图像后，将视点图像重复V次，作为V个视点图像，并将V个视点图像按照多视点显示格式进行映射与编码。每个视点图像像素颜色分量映射至其对应视点图像的像素颜色分量，如图3所示，第8个视点图像像素对应(V8R，V8B，V8G)，第7个视点图像像素对应(V7R，V7B，V7G)，第6个视点图像像素对应(V6R，V6B，V6G)，第5个视点图像像素对应(V5R，V5B，V5G)，第4个视点图像像素对应(V4R，V4B，V4G)，第3个视点图像像素对应(V3R，V3B，V3G)，第2个视点图像像素对应(V2R，V2B，V2G)，第1个视点图像像素对应(V2R，V1B，V1G)，第0个视点图像像素对应(V0R，V0B，V0G)。

经过多视点映射与编码后，多视点编码图像与显示单元分辨率一致，且与光栅单元视点分像一致，从而在不同的空间方向上只能观看到正确的视点图像，避免图像赝像。

实施例二

请参阅图7，本实施例揭示一种二维图像的多视点显示系统，所述系统包括：视点图像生成模，10、映射与编码模块20。

视点图像生成模块10用以将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像。

映射与编码模块20用以按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示。

本实施例中，所述视点图像生成模块10包括：图像缩放单元11、行相位计算单元12、视点图像生成单元13。图像缩放单元11用以将二维输入图像缩放为视点图像分辨率；行相位计算单元12用以根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位；视点图像生成单元13用以基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像。

所述视点图像生成模块10的生成过程包括如下步骤：

不同的多视点裸眼三维设备具有不同的多视点显示格式，设多视点显示行周期为N，视点斜率为θ；每若干行显示单元行对应着1行视点图像行；

则行相位为

pi＝(n％N)*tanθ；

其中，pi为行相位，n为行数，N为多视点显示行周期，θ视点斜率，％为取模运算；不同的多视点显示格式会有不同的行相位计算公式。

对二维输入图像进行缩放，使二维输入图像分辨率与视点图像分辨率相等，生成视点图像；图像缩放采用水平与垂直相分离的一维多相位重采样缩放，或者采用二维多相位重采样缩放。

一维多相位重采样缩放采用如下方式进行：

I′(i)＝∑_jw(j；p)I(i′-j)；

其中，p为归一化相位，w(j；p)为重采样滤波器系数，I′(i)为重采样图像，I(i′)为输入图像，i′＝floor(i*k)，floor为向下取整函数，k为缩放因子；如果为水平缩放，p＝(i+pi)+k-floor((i+pi)*k)，如果为垂直缩放，p＝i*k-floor(i*k)。

如果用二维多相位重采样缩放，则滤波器系数也是二维。按如下方式进行：

I′(i，j)＝∑_k，lw(k，l；p_k，p_j)I(i′-k，j′-l)

其中，p_k为水平方向相位，p_k＝(i+pi)*kh-floor((i+pi)*kh)，p_l为垂直方向相位，p_l＝j*kv-floor(j*kv)，kh和kv分别为水平与垂直缩放因子。

所述映射与编码模块20具体包括视点图像重复单元21、多视点映射与编码单元22。生成视点图像后，视点图像重复单元21将视点图像重复V次，作为V个视点图像。多视点映射与编码单元22将V个视点图像按照多视点显示格式进行映射与编码；每个视点图像像素颜色分量映射至其对应视点图像的像素颜色分量。经过多视点映射与编码后，使得多视点编码图像与显示单元分辨率一致，且与光栅单元视点分像一致，从而在不同的空间方向上只能观看到正确的视点图像，避免图像赝像。

综上所述，本发明提出的二维图像的多视点显示方法及系统，可以显著改进二维图像在多视点裸眼三维显示设备上的显示效果，避免颜色失真和边缘锯齿问题。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (12)

1.一种二维图像的多视点显示方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像；

S2、按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示；

所述步骤S1中，不同的多视点裸眼三维设备具有不同的多视点显示格式，设多视点显示行周期为N，视点斜率为θ；

则行相位

pi＝(n％N)*tanθ；

其中，pi为行相位，n为行数，N为多视点显示行周期，θ视点斜率，％为取模运算。

2.根据权利要求1所述的二维图像的多视点显示方法，其特征在于：

所述步骤S1中，对二维输入图像进行缩放，使二维输入图像分辨率与视点图像分辨率相等，生成视点图像。

3.根据权利要求2所述的二维图像的多视点显示方法，其特征在于：

图像缩放采用水平与垂直相分离的一维多相位重采样缩放，或者采用二维多相位重采样缩放。

4.根据权利要求3所述的二维图像的多视点显示方法，其特征在于：

一维多相位重采样缩放采用如下方式进行：

I′(i)＝Σ_jw(j；p)I(i′-j)；

其中，p为归一化相位，w(j；p)为重采样滤波器系数，I′(i)为重采样图像，I(i′)为输入图像，i′＝floor(i*k)，floor为向下取整函数，k为缩放因子；如果为水平缩放，p＝(i+pi)*k-floor((i+pi)*k)，如果为垂直缩放，p＝i*k-floor(i*k)。

5.根据权利要求3所述的二维图像的多视点显示方法，其特征在于：

二维多相位重采样缩放，则滤波器系数也是二维，按如下方式进行：

I′(i，j)＝Σ_k，lw(k，l；p_k，p_l)I(i′-k，j′-1)

其中，p_k为水平方向相位，p_k＝(i+pi)*kh-floor((i+pi)*kh)，p_l为垂直方向相位，p_l＝j*kv-floor(j*kv)，kh和kv分别为水平与垂直缩放因子。

6.根据权利要求1所述的二维图像的多视点显示方法，其特征在于：

所述步骤S2具体包括如下步骤：

生成视点图像后，将视点图像重复V次，作为V个视点图像；

将V个视点图像按照多视点显示格式进行映射与编码；每个视点图像像素颜色分量映射至其对应视点图像的像素颜色分量，使多视点编码图像与显示单元分辨率一致，且与光栅单元视点分像一致，从而在不同的空间方向上观看到正确的视点图像。

7.一种二维图像的多视点显示系统，其特征在于，所述系统包括：

视点图像生成模块，用以将二维输入图像缩放为视点图像分辨率，根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位，基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像；不同的多视点裸眼三维设备具有不同的多视点显示格式，设多视点显示行周期为N，视点斜率为θ；则行相位pi＝(n％N)*tanθ；其中，pi为行相位，n为行数，N为多视点显示行周期，θ视点斜率，％为取模运算； 不同的多视点显示格式可能会有不同的行相位计算公式；

映射与编码模块，用以按视点数重复视点图像，并按照多视点格式进行映射与编码，生成多视点编码图像，送给显示单元显示。

8.根据权利要求7所述的二维图像的多视点显示系统，其特征在于：

所述视点图像生成模块包括：

图像缩放单元，用以将二维输入图像缩放为视点图像分辨率；

行相位计算单元，用以根据光栅单元结构计算多视点显示行周期与视点斜率，确定每行行相位；

视点图像生成单元，用以基于行相位对输入图像进行多相位重采样，生成视点图像。

9.根据权利要求7所述的二维图像的多视点显示系统，其特征在于：

所述视点图像生成模块的生成过程包括如下步骤：对二维输入图像进行 缩放，使二维输入图像分辨率与视点图像分辨率相等，生成视点图像。

10.根据权利要求9所述的二维图像的多视点显示系统，其特征在于：

一维多相位重采样缩放采用如下方式进行：

I′(i)＝Σ_jw(j；p)I(i′-j)；

其中，p为归一化相位，w(j；p)为重采样滤波器系数，I′(i)为重采样图像，I(i′)为输入图像，i′＝floor(i*k)，floor为向下取整函数，k为缩放因子；如果为水平缩放，p＝(i+pi)*k-floor((i+pi)*k)，如果为垂直缩放，p＝i*k-floor(i*k)。

11.根据权利要求9所述的二维图像的多视点显示系统，其特征在于：

二维多相位重采样缩放，则滤波器系数也是二维，按如下方式进行：

I′(i，j)＝Σ_k，lw(k，l；p_k，p_l)I(I′-k，j′-1)；

其中，p_k为水平方向相位，p_k＝(i+pi)*kh-floor((i+pi)*kh)，p_l为垂直方向相位，p_l＝j*kv-floor(j*kv)，kh和kv分别为水平与垂直缩放因子。

12.根据权利要求7所述的二维图像的多视点显示系统，其特征在于：

所述映射与编码模块具体包括：

视点图像重复单元，用以在生成视点图像后，将视点图像重复V次，作为V个视点图像；

多视点映射与编码单元，用以将V个视点图像按照多视点显示格式进行映射与编码；每个视点图像像素颜色分量映射至其对应视点图像的像素颜色分量，使多视点编码图像与显示单元分辨率一致，且与光栅单元视点分像一致，从而在不同的空间方向上观看到正确的视点图像。