CN103096107B - 三维显示器系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维显示器系统的控制方法，该方法包含于第一时间捕获目标物的至少一特征点，再于第二时间捕获该目标物的该至少一特征点。根据该第一时间及该第二时间各别捕获的该至少一特征点计算出该目标物的移动方向与移动速度。投影左视角影像与右视角影像至该目标物，该左视角影像与该右视角影像的中心点偏移该目标物的中线。

Description

三维显示器系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种三维显示器系统的控制方法，特别是涉及一种用于无死角三维显示器系统的控制方法。
背景技术
现今主流的三维显示器系统大多使用左右眼影像分离的技术将影像分别投影到使用者的左眼及右眼，通过使用者左右眼的视差，让使用者感受到三维的影像效果。
请参考图1A。图1A为三维液晶显示模块100对使用者左眼及右眼投影的示意图。三维液晶显示模块100包含多个光栅（barriers）102及多个像素（pixels）104。像素104可交错排列，例如三维液晶显示模块100中多个像素104中以斜线标示的像素104投射出的光线可通过多个光栅102以对使用者左眼106产生左视角影像，而多个像素104中未以斜线标示的像素104投射出的光线可通过多个光栅102以对使用者右眼108产生右视角影像。多个光栅102可调整光线行进路径以控制左视角影像及右视角影像产生的位置。
请参考图1B。图1B为图1A三维液晶显示模块100对使用者左右眼投影的示意图。图1B中实线所围成的区域，表示三维液晶显示模块100的左视角、右视角及中央视角通过像素104投射出含有右视角影像成份较高的区域；虚线所围成的区域，表示由三维液晶显示模块100的左视角、右视角及中央视角通过像素104投射出含有左视角影像成份较高的区域。其中菱形区域116及118分别为左视角影像及右视角影像的鬼影（crosstalk）小于定义值的区域（定义值可为3%、5%或15%等等）。因为菱形区域116及118的鬼影小于定义值，所以在此区域内，使用者在观赏时不会因为鬼影过高产生不舒适的感觉，是为可视区。
当眼睛移动时，三维液晶显示模块100投射出的菱形区域116及118的位置必须随着眼睛的移动而移动。因为眼睛对光线及颜色非常敏感，当眼睛移动时，若三维液晶显示模块100投射出的菱形区域116及118的移动速度跟不上眼睛移动的速度，则使用者眼睛移动的距离可能超出菱形区域116及118，使得使用者看到的鬼影较高的死角区而造成不舒适的感觉。
发明内容
本发明一实施例揭示三维显示器系统的控制方法。该方法包含于第一时间捕获目标物的至少一特征点，再于第二时间捕获该目标物的该至少一特征点。根据该第一时间及该第二时间各别捕获的该至少一特征点判断该目标物的移动方向及计算出该目标物的移动速度。投影左视角影像与右视角影像至该目标物，该左视角影像与该右视角影像的中心点偏移该目标物的中线。
本发明另一实施例揭示一种三维显示器系统。三维显示器系统包含目标物捕获装置、处理装置、多个像素及多个光栅。该目标物捕获装置用以于第一时间捕获目标物及于第二时间捕获该目标物。该目标物捕获装置可为摄影机、红外线阵列、声纳阵列、加速度计或陀螺仪等。该处理装置用以计算出该第一时间捕获的该目标物的至少一特征点及计算出该第二时间捕获的该目标物的该至少一特征点，并根据该第一时间及该第二时间各别计算出的该至少一特征点判断该目标物的移动方向。该左视角影像与该右视角影像的中心点偏移该目标物的中线。
本发明实施例可判断使用者眼睛移动的速度，增加左视角影像及右视角影像的可视区的缓冲距离，避免眼睛快速移动时超出可视区范围而进入死角区造成不舒适的感觉。
附图说明
图1A为三维液晶显示模块对使用者左眼及右眼投影的示意图；
图1B为图1A三维液晶显示模块对使用者左右眼投影的示意图；
图2为本发明一实施例说明三维显示器系统的控制方法的示意图；
图3为对应图2方法的三维显示器系统的示意图；
图4为图3裸眼三维显示器系统投射于使用者左眼及右眼的可视区的示意图；
图5为图3裸眼三维显示器系统投射于使用者左眼及右眼的可视区的示意图。
附图标记
100、314：三维液晶显示模块  102、302：光栅
104、304：像素              106、406：左眼
108、408：右眼              116、118、416、418、426、428：可视区
200：方法                   202~214：步骤
300：三维显示器系统         310：目标物捕获装置
312：处理装置               An、An+1：中心点
Ln：第二影像中线            B、2B：缓冲距离
Tn-1：第一时间              Tn：第二时间
Tn+1：第三时间              Tx：时段
具体实施方式
请参考图2及图3。图2为本发明一实施例说明三维显示器系统的控制方法200的示意图。图3为对应图2方法200的三维显示器系统300的示意图。三维显示器系统300可包含目标物捕获装置310、处理装置312及三维液晶显示模块314。目标物捕获装置310可为摄影机、红外线阵列、声纳阵列、加速度计或陀螺仪。处理装置312可为处理器（CPU）、微处理器（MCU）或集成电路（IC）。三维液晶显示模块314可包含多个像素304及多个光栅302。方法200可包含以下步骤：
步骤202：开始；
步骤204：于Tn时间捕获目标物的至少一特征点；
步骤206：根据Tn时间捕获的目标物的至少一特征点，产生目标物在Tn时间的中线；
步骤208：根据Tn时间捕获的目标物的至少一特征点及Tn-1时间捕获的目标物的至少一特征点，判断目标物的移动方向及计算出目标物的移动速度；若目标物的移动速度大于门坎值，至步骤210；若目标物的移动速度不大于门坎值，至步骤212；
步骤210：于Tn时间投影左视角影像与右视角影像至目标物，且左视角影像与右视角影像的中心点偏移目标物在Tn时间的中线，且偏移方向与目标物的移动方向相同；至步骤214；
步骤212：于Tn时间投影左视角影像与右视角影像至目标物，且左视角影像与右视角影像的中心点与目标物在Tn时间的中线重合；
步骤214：结束。
方法200中，目标物可以是使用者的脸部，而至少一特征点可以是使用者脸部的特征，例如使用者的眼睛、耳朵、嘴巴及/或眉毛等，因此步骤204可以捕获至少一个使用者脸部的特征。为方便说明，以下以使用者眼睛作为特征点。
图4及图5为图3三维显示器系统300投射于使用者左眼406及右眼408的菱形区域的示意图，分别用以说明图2的方法200。图4及图5中的菱形区域416及426为投射于左眼406的左视角影像的可视区，菱形区域418及428为投射于右眼408的右视角影像的可视区，菱形区域416及418为鬼影比例小于定义值的区域，超过可视区范围则为死角区。
以下所有实施例中，为使用者于最佳观赏距离（Optimal ViewingDistance）的状况，其中可视区移动的距离是在观赏平面上两个点的距离，并非两条线的最近距离。并以眼睛往右侧移动作说明，但本发明的方法也适用于其它观赏距离、眼睛往左侧或其它侧移动，或眼睛正在移动中的实施例。
请参考图3。于第一时间Tn-1，影像捕获装置310捕获使用者眼睛的影像，并且传输至处理装置312进行处理，计算出第一时间Tn-1捕获的目标物的至少一特征点；于第二时间Tn，影像捕获装置310捕获使用者眼睛的影像，并且传输至处理装置312进行处理，计算出第二时间Tn捕获的目标物的至少一特征点。借由两特征点判断眼睛的移动方向及计算出眼睛的移动速度。
请参考图4，若眼睛的移动速度不大于门坎值，三维液晶显示模块314于第二时间Tn投影左视角影像可视区416与右视角影像可视区418至使用者的眼睛，且左视角影像可视区416与右视角影像可视区418的中心点An与眼睛406及408在第二时间Tn的中线Ln重合。
Tx时段使用者的眼睛往右方移动，此时影像捕获装置310、处理装置312及三维液晶显示模块314尚未完成影像回馈，此时使用者的左眼406至左视角影像可视区416的边缘及右眼408至右视角影像可视区418的边缘有缓冲距离B，足以让使用者的眼睛于Tx时段移动的距离不会超出可视区的边缘而进入死角区。
影像捕获装置310于第三时间Tn+1再次捕获使用者眼睛的影像并且传输至处理装置312进行处理。三维液晶显示模块314于第三时间Tn+1投影左视角影像可视区426与右视角影像可视区428至使用者的眼睛，重新修正，投影方式会依据第二时间Tn特征点及第三时间Tn+1特征点间移动速度做决定。
因为图4中使用者的眼睛的移动速度不大于门坎值，缓冲距离B就足以让使用者的眼睛于Tx时段移动的距离不会超出可视区的边缘而进入死角区，即可视区移动的速度可跟上眼睛移动的速度。
请参考图5。图5由上至下分别表示不同时间眼睛及可视区所在的位置。若眼睛的移动速度大于门坎值，三维液晶显示模块314于第二时间Tn投射左视角影像可视区416与右视角影像可视区418至使用者的眼睛。左视角影像可视区416与右视角影像可视区418具有中心点An，使用者的左眼406及右眼408分别位于接近左视角影像可视区416及右视角影像可视区418的边缘位置。
Tx时段使用者的眼睛往右方移动，此时影像捕获装置310、处理装置312及三维液晶显示模块314尚未完成影像回馈，使用者的左眼406至左视角影像可视区416的边缘及右眼408至右视角影像可视区418的边缘有缓冲距离2B，足以让使用者的眼睛于Tx时段移动的距离不会超出可视区的边缘而进入死角区。
影像捕获装置310可于第三时间Tn+1再次捕获使用者眼睛的影像并且传输至处理装置312进行处理，三维液晶显示模块314于第三时间Tn+1投影左视角影像可视区426与右视角影像可视区428至使用者的眼睛，重新修正，投影方式会依据第二时间Tn特征点及第三时间Tn+1特征点间移动速度做决定。
如此，使用者的左眼406至左视角影像可视区426的边缘及右眼408至右视角影像可视区428的边缘的缓冲距离增加为2B，即使用者的眼睛可移动的最大距离为缓冲距离2B而不超出可视区。因为图5使用者的眼睛的移动速度大于门坎值，所以增加缓冲距离至2B，可确保使用者眼睛不会移动到超过可视区的死角区，即可视区移动的速度可跟上眼睛移动的速度。
另一实施例中，处理装置312另根据第一时间Tn-1及第二时间Tn各别计算出的至少一特征点，判断眼睛的移动距离。且中心点An偏移中线Ln的距离可随着眼睛的移动距离增加。
上述所有实施例中，处理装置312可使用各种为本领域熟悉技术的技术人员所公知的方式以判断使用者眼睛是否在移动及眼睛移动的方向，例如使用卡尔曼（Kalman）滤波器或使用两个帧（frame）之间报点的偏差量，所以不会有可视区往眼睛相反方向移动的问题。
在另一实施例中，可捕获多个特征点的移动方向并判断往第一方向移动的特征点的个数是否多于往第二方向的特征点，决定眼睛实际上的移动方向。此方法也可用以判断眼睛是否由往第一方向的移动转向往与第一方向相反的第二方向移动，例如当往第二方向移动的特征点的个数多于往第一方向移动的特征点，且往第一方向移动的特征点的个数趋近于零，判断眼睛已由第一方向转向往第二方向移动。若往第一方向移动的特征点的个数与往第二方向移动的特征点的个数相近，判断眼睛移动的速度小于速度门坎值。
综上所述，本发明可判断使用者眼睛移动的速度，增加左视角影像及右视角影像的可视区的缓冲距离，当使用者眼睛往一方向快速移动时，可视区移动的速度便可跟得上眼睛移动的速度，避免眼睛快速移动时超出可视区范围而进入死角区造成不舒适的感觉。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种三维显示器系统的控制方法，其特征在于，包含：
于一第一时间捕获一目标物的至少一特征点；
于一第二时间捕获该目标物的该至少一特征点；
根据该第一时间及该第二时间各别捕获的该至少一特征点判断该目标物的一移动方向并计算出该目标物的一移动速度；及
投影一左视角影像与一右视角影像至该目标物，当该移动速度大于一门坎值时，该左视角影像与该右视角影像的一中心点偏移该目标物的中线，且偏移方向与该移动方向相同，此时该目标物的至少一特征点分别位于接近该左视角影像与该右视角影像的边缘位置；当该移动速度不大于一门坎值时，该中心点与该目标物的中线重合。
2.根据权利要求1所述的三维显示器系统的控制方法，其特征在于，另包含根据该第一时间及该第二时间各别捕获的该至少一特征点计算出该目标物的一移动距离。
3.根据权利要求2所述的三维显示器系统的控制方法，其特征在于，该中心点偏移该目标物的中线的距离会随着该移动距离增加。
4.一种三维显示器系统，其特征在于，包含：
一目标物捕获装置，用以于一第一时间捕获一目标物及于一第二时间捕获该目标物；
一处理装置，用以计算出该第一时间捕获的该目标物的至少一特征点及计算出该第二时间捕获的该目标物的该至少一特征点，根据该第一时间及该第二时间各别计算出的该至少一特征点，判断该目标物的一移动方向并计算出该目标物的一移动速度；
多个像素；及
多个光栅，用以调整该多个像素投射出的光线，产生一左视角影像及一右视角影像，当该移动速度大于一门坎值时，该左视角影像与该右视角影像的一中心点偏移该目标物的中线，且偏移方向与该移动方向相同，此时该目标物的至少一特征点分别位于接近该左视角影像与该右视角影像的边缘位置，当该移动速度不大于一门坎值时，该中心点与该目标物的中线重合。
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