CN102932659B - 一种消除集成成像3d显示串扰图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种消除集成成像3D显示串扰图像的方法，该方法分别寻找立体视区和串扰区在不同图像元上对应的立体信息和串扰信息，在每个图像元中用空白信息置换串扰信息，获得无串扰的微图像阵列，在集成成像3D显示时，观看者在原立体视区内仍然能观看到全真的3D图像，而在原本会看到串扰图像的串扰区内将看到空白图像，避免了串扰图像的出现。
Description
技术领域
本发明涉及集成成像三维（3D）显示技术，特别涉及消除集成成像3D显示串扰图像的方法。
背景技术
集成成像是一种真3D显示技术。以垂直方向为例，如附图1所示为常规集成成像3D显示装置的立体视区和串扰区分布示意图。图像元上的像素发出的光线通过其对应的透镜元被观看者看到时，观看者所处的位置为主视区；图像元上的像素发出的光线通过其相邻的透镜元被看到时，观看者所处的位置为一阶视区；图像元上的像素发出的光线通过其相邻第二个透镜元被看到时，观看者所处的位置为二阶视区；同理，依次还有三阶视区、四阶视区等。每个视区又包括立体视区和串扰区。立体视区是指能观看到完整3D图像的区域，立体视区对应的视角为立体观看视角；串扰区则是指看到跳变的串扰图像的区域。一般我们讨论主视区的立体观看视角和串扰区大小，单个图像元在主视区的观看视角 ，其中p为图像元和透镜元的节距，f为透镜元的焦距。如附图1所示，对于一个包含M×N个透镜元和图像元（即透镜元和图像元在水平和垂直方向的个数分别为M和N）的集成成像3D显示装置，其所有图像元的观看视角都是互相平行的，观看者要观看到完整的3D图像就必须位于所有图像元观看视角的公共区域内，集成成像3D显示装置在水平方向上主视区的立体观看视角为，在垂直方向上主视区的立体观看视角为，其中L为观看距离，可以看出集成成像3D显示装置主视区的立体观看视角远小于单个图像元的观看视角。立体观看视角小和串扰区大一直是限制集成成像3D显示发展的一个重要因素。
发明内容
本发明提出一种消除集成成像3D显示串扰图像的方法，该方法分别寻找立体视区和串扰区在不同图像元上对应的立体信息和串扰信息，在每个图像元中用空白信息置换串扰信息，获得无串扰的微图像阵列，在集成成像3D显示时，观看者在原立体视区内仍然能观看到全真的3D图像，而在原本会看到串扰图像的串扰区内将看到空白图像，避免了串扰图像的出现。
所述分别寻找立体视区和串扰区在不同图像元上对应的立体信息和串扰信息，以垂直方向上为例，如附图2所示。集成成像3D显示装置在主视区的立体视区宽度由垂直立体视区宽度D v 和水平立体视区宽度D h 组成，而主视区的串扰区宽度由上串扰区宽度D u 、下串扰区宽度D d 、左串扰区宽度D l 和右串扰区宽度D r 组成。在距离微透镜阵列L的观看距离上，垂直立体视区宽度及其上、下串扰区宽度D v ，D u 和D d 分别由式(1)-(3)计算得出：
同理，水平立体视区宽度及其左、右串扰区宽度D h ，D l 和D r 分别由式(4)-(6)计算得出：
如附图3所示，I m,n 表示第m列n行的图像元，垂直和水平立体视区在图像元I m, n 中对应的立体信息宽度分别由V m, n 和H m, n 表示，而上、下、左、右串扰区在图像元I m, n 中对应的串扰信息宽度则由A m, n ，B m, n ，C m, n ，D m, n 表示，V m, n ，H m, n ，A m, n ，B m, n ，C m, n 和D m, n 由式(7)-(12) 计算得出：
其中r为图像元的分辨率，round函数表示四舍五入取整数，由于集成成像3D显示以像素作为显示单元，因此需要对上述立体信息宽度和串扰信息宽度进行四舍五入取整数。
所述在每个图像元中用空白信息置换串扰信息，获得无串扰的微图像阵列，如附图4所示。将每幅图像元上的立体信息提取出来，并在串扰信息位置上填充空白的信息，就得到无串扰的图像元I′ m, n ，所有这样的图像元就组成了无串扰的微图像阵列。
将无串扰的微图像阵列用于集成成像3D显示，其立体视区分布如图5所示，在原立体视区内仍然能观看到全真的3D图像，空白视区代替了原来的串扰区，在该空白视区内，观看者将看到空白图像，有效地避免了串扰图像的出现。
附图说明
附图1为常规集成成像3D显示的立体视区和串扰区分布示意图
附图2为立体视区和串扰区在图像元中的对应关系示意图
附图3为某一个图像元中的立体信息和串扰信息分布示意图
附图4为本发明提出的消除集成成像3D显示串扰图像的方法中无串扰的图像元示意图
附图5为本发明提出的消除集成成像3D显示串扰图像的方法中立体视区分布示意图
上述附图中的图示标号为：
1常规微图像阵列，2微透镜阵列，3单个图像元的观看视角，4集成成像3D显示装置的垂直观看视角，5垂直立体视区，6上串扰区，7下串扰区，8一阶立体视区，9一阶串扰区，10图像元，11立体信息，12串扰信息，13空白信息，14无串扰的微图像阵列，15空白视区，16一阶空白视区。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
下面详细说明本发明一种消除集成成像3D显示串扰图像的方法的一个典型实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
集成成像3D显示装置的微图像阵列和微透镜阵列分别包括120×90个图像元和透镜元，图像元和透镜元的节距都为p=1.27mm，透镜元焦距为f=3mm，图像元分辨率为r=60像素，单个图像元的观看视角为θ s =23.9°，而整个集成成像3D显示装置的水平立体观看视角为θ h =15.5°，垂直立体观看视角为θ v =17.6°。
分别寻找立体视区和串扰区在不同图像元上对应的立体信息和串扰信息，以垂直方向上为例，如附图2所示。集成成像3D显示装置在主视区的立体视区由垂直立体视区宽度D v 和水平立体视区宽度D h 组成，而主视区的串扰区宽度由上串扰区宽度D u 、下串扰区宽度D d 、左串扰区宽度D l 和右串扰区宽度D r 组成。在距离微透镜阵列L=1000mm的观看距离上，垂直立体视区宽度及其上、下串扰区宽度D v ，D u 和D d 分别由式(1)-(3)计算：
得出D v =310.3mm，D u =113.0mm，D d =113.0mm。同理，水平立体视区宽度及其左、右串扰区宽度D h ，D l 和D r 分别由式(4)-(6)计算：
得出D h =272.2mm，D l =151.1mm，D r =151.1mm。
用I m,n 表示第m列n行的图像元，如附图3所示，垂直和水平立体视区在图像元I m, n 中对应的立体信息宽度分别由V m, n 和H m, n 表示，而上、下、左、右串扰区在图像元I m, n 中对应的串扰信息宽度则由A m, n ，B m, n ，C m, n ，D m, n 表示，它们都以像素为单位，V m, n ，H m, n ，A m, n ，B m, n ，C m, n 和D m, n 由式(7)-(12)计算：
得出V m, n =53像素，H m, n =51像素，A m, n =3像素，B m, n =4像素，C m, n =3像素，D m, n =6像素，其中round函数表示四舍五入取整数。由于集成成像3D显示以像素作为显示单元，因此需要对上述立体信息宽度和串扰宽度信息进行四舍五入取整数。
在每个图像元中用空白信息置换串扰信息，获得无串扰的微图像阵列，如附图4所示。将每幅图像元上的立体信息提取出来，并在串扰信息位置上填充空白的信息，就得到无串扰的图像元I′ m, n ，所有这样的图像元就组成了无串扰的微图像阵列。
将无串扰的微图像阵列用于集成成像3D显示，其立体视区分布如图5所示，在原立体视区内仍然能观看到全真的3D图像，空白视区代替了原来的串扰区，在该空白视区内，观看者将看到空白图像，有效地避免了串扰图像的出现。
Claims (1)
1.一种消除集成成像3D显示串扰图像的方法，其特征在于，该方法分别寻找立体视区和串扰区在不同图像元上对应的立体信息和串扰信息，在每个图像元中用空白信息置换串扰信息，获得无串扰的微图像阵列，集成成像3D显示装置在主视区的立体视区宽度由垂直立体视区宽度D v 和水平立体视区宽度D h 组成，而主视区的串扰区宽度由上串扰区宽度D u 、下串扰区宽度D d 、左串扰区宽度D l 和右串扰区宽度D r 组成，在距离微透镜阵列L的观看距离上，垂直立体视区宽度及其上、下串扰区宽度D v ，D u 和D d 分别由式 ，，计算得出，其中p为图像元和透镜元的节距，f为透镜元的焦距，L为观看距离，N为透镜元和图像元在垂直方向的个数，同理，水平立体视区宽度及其左、右串扰区宽度D h ，D l 和D r 分别由式，，计算得出，其中M为透镜元和图像元在水平方向的个数，I m,n 表示第m列n行的图像元，垂直和水平立体视区在图像元I m, n 中对应的立体信息宽度分别由V m, n 和H m, n 表示，而上、下、左、右串扰区在图像元I m, n 中对应的串扰信息宽度则由A m, n ，B m, n ，C m, n ，D m, n 表示，V m, n ，H m, n ，A m, n ，B m, n ，C m, n 和D m, n 由式,，，，，计算得出，其中r为图像元的分辨率，round函数表示四舍五入取整数，将每幅图像元上的立体信息提取出来，并在串扰信息位置上填充空白的信息，就得到无串扰的图像元I′ m, n ，所有这样的图像元就组成了无串扰的微图像阵列，将无串扰的微图像阵列用于集成成像3D显示，在原立体视区内仍然能观看到全真的3D图像，空白视区代替了原来的串扰区，在该空白视区内，观看者将看到空白图像，有效地避免了串扰图像的出现。
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