CN103294225A - 立体显示设备、指点设备、立体显示系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体显示设备、指点设备、立体显示系统及其操作方法。所述立体显示系统包括立体显示设备和指点设备，其中：所述立体显示设备包括：显示屏幕，用于显示立体显示图像；第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕的后方，用于形成与所述立体显示图像的视差相对应的第一电磁场；所述指点设备包括：第二电磁产生单元，所述第二电磁产生单元用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元位于所述显示屏幕的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。本发明能够使立体显示器的操作接近真实世界的触觉效果，令使用者在观看立体画面和使用立体显示器，感受到立体视觉冲击的同时，感觉到立体触觉的刺激。

Description

立体显示设备、指点设备、立体显示系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及显示器技术领域，尤其是指一种立体显示设备、指点设备、立体显示系统及其操作方法。

背景技术

随着立体技术的飞速发展，越来越多的立体技术被广泛的应用在诸如立体笔记本电脑、立体平板电脑和立体手机等高端移动设备上，或被应用在诸如立体电视等家庭设施上。立体显示的原理主要是建立在两眼视差的基础上，通过不同的光学设计，造成不同画面的光在时间或是空间上有不同的分布区域，使观赏者的左、右眼接收到不同影像信号，此具有差异的影像信号经过大脑可视化处理之后，即可产生立体认知的立体视觉效果。

然而，随着触摸屏这种新兴输入设备的迅速普及，立体显示技术和触摸屏的结合却带来了新的困扰，原本能带给用户强烈冲击感的立体画面却因为使用者无法用真实的触觉来感受而显得平淡无奇。尤其对于裸眼立体显示技术来说，观看者对于立体场景的视觉效果深刻，但是对于立体场景的触觉效果较弱。因为触摸屏的条件限制，使用者在用手或者身体的其它部位来触及视觉上感觉突出画面的物体时，触摸到的却是没有丝毫层次感的硬邦邦冷冰冰的平面显示屏，没有触觉效果，令立体显示器的使用满意度大大降低。

发明内容

基于以上，本发明提供一种立体显示设备、指点设备、立体显示系统及其操作方法，使立体显示器的操作接近真实世界的触觉效果，令使用者在观看立体画面和使用立体显示器，感受到立体视觉冲击的同时，感觉到立体触觉的刺激。

本发明提供一种立体显示系统，包括立体显示设备和指点设备，其中：

所述立体显示设备包括：显示屏幕，用于显示立体显示图像；第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕的后方，用于形成与所述立体显示图像的视差相对应的第一电磁场；

所述指点设备包括：第二电磁产生单元，所述第二电磁产生单元用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元位于所述显示屏幕的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述第二电磁产生单元还用于：相对于所述显示屏幕形成移动轨迹，根据所述移动轨迹对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕前方预先设置范围内的移动，形成为对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作的移动轨迹。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述第二电磁产生单元上设置有一立体调整开关，所述第二电磁产生单元在所述立体调整开关从打开时刻至关闭时刻该一时间段期间的移动，形成所述移动轨迹。

优选地，上述所述的立体显示系统，对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作包括：所述立体显示图像的视差放大或者缩小，所述立体显示图像的颜色加深或者变浅。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述立体显示设备还包括：

立体处理板卡单元，用于根据所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕的移动轨迹，调整全部或者局部所述立体显示图像的视差。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述立体处理板卡单元具体包括：

电磁监测模块，用于监测所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场变化情况，获得监测结果;

位置计算模块，用于接收所述电磁检测模块传输出的所述监测结果，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点分别相对于所述显示屏幕的空间位置；

调整模块，用于在所述移动轨迹的起点的时刻，根据所述位置计算模块进行计算的结果，调整所述立体显示图像的全部或者局部的视差。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述调整模块还用于：

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置一致时，根据所述移动轨迹，改变所述目标影像的视差；

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置不一致时，根据所述移动轨迹，改变所述立体场景全部的视差。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述电磁监测模块设置于所述第一电磁产生单元的后方，具体包括：

与一个像素或多个像素对应设置的线环回路，所述线环回路上设置有一电容；

电压检测传感器，用于间隔预定时间检测所述电容两端的电势变化。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述位置计算模块用于根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点分别相对于所述显示屏幕的空间位置具体包括：

所述位置计算模块，用于根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时或终点时，所述电容两端的电势变化，计算所述预定时间内通过每一所述线环回路的磁通量，判断具有最大磁通量的线环回路，根据所述最大磁通量计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点或终点时相对于所述显示屏幕的距离，以及根据具有最大磁通量的所述线环回路的位置，确定所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点或终点时在所述显示屏幕上的投影位置。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述位置计算模块预先保存所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕的距离与磁通量之间对应关系的表格，在获得所述最大磁通量后，根据所述表格确定所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕的距离。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述调整模块还用于根据立体调整开关打开时刻，所述第二电磁产生单元的位置，确定操作在立体场景中所选取的目标影像，具体方式包括：

获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置对应的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述调整模块根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点相对于所述显示屏幕的空间位置，计算所选择的目标影像在随所述第二电磁产生单元移动后的视差图变化，并对所述立体显示图像进行调整的方式具体为：

获取所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点相对于所述显示屏幕的位置P，以及获取所述第二电磁产生单元在移动轨迹的终点相对于所述显示屏幕的位置P′；

根据所述立体显示图像的视差图，计算所选取目标影像的偏移量；

根据所述偏移量，使所选取目标影像随所述第二电磁产生单元的移动而移动；

对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像进行调整。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像进行调整包括：采用图像修复技术在移动后所述立体显示图像的空白区域处填补颜色。

优选地，上述所述的立体显示系统，所述第一电磁产生单元包括多个分别具有电流回路的螺线管，所述螺线管与所述显示屏幕的像素组或者像素或者次像素对应设置，所述螺线管的电流值依据相对应像素处立体场景的视差值设定。

本发明还提供一种采用如上所述立体显示系统的操作方法，所述操作方法包括：

设置有所述第二电磁产生单元的指点设备相对于设置有所述第一电磁产生单元的显示屏幕形成移动轨迹；

根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整；

根据所述调整后的视差，调整所述第一电磁产生单元中螺线管的电流值；

根据所述第一电磁产生单元与第二电磁产生单元之间的磁场作用力，产生立体触觉。

优选地，上述所述的操作方法，所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整步骤包括：

所述立体显示图像放大、缩小、颜色加深、颜色变浅或者目标影像根据移动轨迹而移动。

优选地，上述所述的操作方法，在根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整步骤之前还包括：

判断所述指点设备在所述立体显示图像上所选取的目标影像；

其中根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整方式包括：

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置一致时，根据所述移动轨迹，改变所述目标影像的视差；

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置不一致时，根据所述移动轨迹，改变所述立体场景全部的视差。

优选地，上述所述的操作方法，所述判断所述指点设备在所述立体显示图像上所选取的目标影像的步骤具体包括：

根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时相对于所述显示屏幕的空间位置；

获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置对应的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

优选地，上述所述的操作方法，所述操作命令为使所述目标影像根据移动轨迹而移动时，所述对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整的步骤具体包括：

用于根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点相对于所述显示屏幕的空间位置P，以及计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的终点相对于所述显示屏幕的空间位置P′；

根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点相对于所述显示屏幕的空间位置，计算所选择的目标影像在随所述第二电磁产生单元移动后的视差图变化，确定所选取目标影像的偏移量；

根据所述偏移量，使所选取目标影像随所述第二电磁产生单元的移动而移动；

对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像的视差进行全部或局部的调整。

本发明还提供一种立体显示设备，包括：

显示屏幕，用于显示立体显示图像；

第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕的后方，用于形成与所述立体显示图像对应于立体场景的视差的第一电磁场。

本发明再一方面还提供一种用于如上所述立体显示设备的指点设备，所述指点设备包括：

第二电磁产生单元，所述第二电磁产生单元用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元位于所述显示屏幕的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。

本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：

本发明具体实施例所述立体显示设备、指点设备、立体显示系统及其操作方法，通过设置第一电磁产生单元和第二电磁产生单元，利用两者之间的磁场作用力，使用户对立体显示器的操作接近真实世界的触觉效果，令使用者在观看立体画面和使用立体显示器，感受到立体视觉冲击的同时，感觉到立体触觉的刺激；此外，利用立体显示图像的视差图，能够对立体显示图像进行图像调整，实现对立体显示器所显示立体显示图像的操作。

附图说明

图1表示本发明具体实施例所述立体显示系统的结构示意图；

图2表示本发明具体实施例所述立体显示系统中，第一电磁产生单元的设置结构示意图；

图3表示本发明具体实施例所述立体显示系统中，第二电磁产生单元的结构示意图；

图4表示发明具体实施例所述立体显示系统中，电磁监测模块的设置结构示意图；

图5表示电磁监测模块中，所述电磁感应式磁强计的原理示意图；

图6表示电磁监测模块设置结构及所监测到的磁场情况；

图7表示具有视差的两个视图中的对应视点在人眼合成的光路示意图；

图8表示具有视差的两个视图中的对应视点进行水平移动的光路示意图；

图9表示具有视差的两个视图中的对应视点进行垂直移动的光路示意图；

图10表示一种立体显示场景的示意图；

图11表示采用本发明立体显示系统进行操作的结构示意图；

图12表示图10所述立体显示场景形成的视差图；

图13表示指点设备移动前后，电磁监测模块所监测到的最大磁通量线环位置发生变化的示意图；

图14表示采用图9所示立体显示场景进行操作，所选择目标影像移动后的左眼视图；

图15表示采用图9所示立体显示场景进行操作，所选择目标影像移动后的右眼视图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明具体实施例所述立体显示系统，包括立体显示设备100和指点设备200，所述立体显示设备100包括：

显示屏幕10：用于显示立体显示图像；

第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕10的后方，用于形成与所述立体显示图像对应于立体场景的视差图的第一电磁场；

所述指点设备200包括：第二电磁产生单元40，所述第二电磁产生单元40用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元40位于所述显示屏幕10的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。

所述立体显示系统，通过设置第一电磁产生单元和第二电磁产生单元40，利用两者之间的磁场作用力，使用户对立体显示图像的操作接近真实世界的触觉效果，令使用者在观看立体画面和使用立体显示器，感受到立体视觉冲击的同时，感觉到立体触觉。

本发明实施例中，上述所提及的所述显示屏幕10的“前方”和“后方”位置，是相对于显示屏幕10的观看方位来说的，其中，位于显示屏幕10一侧，能够观察到显示屏幕10所显示图像的该方位，即为所述显示屏幕10的“前方”，相对的，位于显示屏幕10另一侧的该方位，即为所述显示屏幕10的“后方”。同理，以下所提及的“前方”与“后方”也是采用上述方式来定义的。

进一步地，本发明具体实施例中，所述第二电磁产生单元40还用于：相对于所述显示屏幕10形成移动轨迹，对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作，从而随着第二电磁产生单元40的移动，使得立体显示图像也随之变化，实现对所显示立体图像的操作，将立体显示与操作进行结合。

本发明实施例中，由于第二电磁产生单元40设置于指点设备200上，因此本发明以上及以下的描述中，第二电磁产生单元40相对于显示屏幕10形成“移动轨迹”，同样也是指点设备200相对于显示屏幕10形成的“移动轨迹”，两者为相同含义，两者无需作区分。

所述第二电磁产生单元40在显示屏幕10前方的移动形成移动轨迹，但并不是任意的移动均能够对所显示立体图像进行操作，本发明实施例中，能够对立体显示图像进行操作的移动轨迹的形成包括触发条件，该触发条件可以为时间，也可以为一空间范围。当为时间时，所述第二电磁产生单元40在设置时间内在显示屏幕10前方的移动所形成轨迹，可以实现对立体显示图像的操作；当为空间范围时，所述第二电磁产生单元40在显示屏幕10前方的预先设置范围内移动所形成轨迹，可以实现对立体显示图像的操作。

因此，优选地，所述第二电磁产生单元40上设置有一立体调整开关，所述第二电磁产生单元40在所述立体调整开关从打开时刻至关闭时刻该一时间段期间的移动，形成为对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作的移动轨迹，也即根据立体调整开关触发对所显示立体图像的操作命令，所述立体调整开关从打开时刻至关闭时刻该一时间段期间形成的移动轨迹决定了操作的命令形式。

因此，所述立体显示设备100还进一步包括：

立体处理板卡单元，用于根据所述第二电磁产生单元40相对于所述显示屏幕10的移动轨迹，调整全部或者局部所述立体显示图像的视差。

上述根据所述第二电磁产生单元40相对于所述显示屏幕10的移动轨迹，调整所述立体显示图像的视差的方式可以举例为：

预先设定第二电磁产生单元40的移动轨迹触发形成的条件，如上所述的该触发条件可以为时间范围，也可以为一空间范围，使得在一时间范围或一空间范围内指点设备200在显示屏幕10前方的移动构成的移动轨迹，能够对立体显示设备进行操作。

当调整开关开启时，优先选择场景中的目标影像，进行目标影像的图像调整；若没有目标影像，则执行预先设定的其他操作，例如改变所述立体场景全部的视差。当然，也可以直接使用指点设备中的第二电磁产生单元以及立体显示设备，判断该时刻指点设备的空间位置是否与立体场景中所显示物体的影像的空间位置一致。当二者的空间位置一致时，该场景下所显示物体的对应立体图像则被称之为“目标影像”，则根据指点设备的移动轨迹，改变目标影像的视差；当指点设备的空间位置与该场景下所显示任一物体的空间位置不一致时，则根据预先设置在指点设备上的控制命令，对该立体显示场景进行整体视差的调整，例如放大或者缩小立体图像，或者该立体图像的颜色变化等。

预先设定第二电磁产生单元40的移动轨迹与形成控制命令之间的关系，如当形成的移动轨迹为竖直向上时，放大所显示立体图像；当形成的移动轨迹为竖直向下时，缩小所显示立体图像；当移动轨迹向左时，使立体图像颜色加深；当移动轨迹向右时，使立体图像颜色变浅；随着移动轨迹的移动，使所选中目标影像能够随之移动；或者移动轨迹为垂直显示屏幕10向外（也即沿Z轴方向移动），则执行与所选中目标影像对应的应用程序等。当然的，此处所提到的第二电磁产生单元40的移动轨迹判断为竖直向上、竖直向下、向左、向右，可以根据移动轨迹在三维坐标系中仅在某一方向上数值的变化量来设置，也可以根据移动轨迹在三维坐标系中某一方向相对于其他两个方向上的变化量比较剧烈的情况来设置，本发明实施例不再赘述。

举例说明，所述移动轨迹形成的触发条件为时间范围，第二电磁产生单元40或指点设备200上设置的立体调整开关从打开至关闭的该一时间段，形成为移动轨迹构成的时间范围。

根据移动轨迹确定操作命令的方式可以为：当立体调整开关打开时，根据该时刻第二电磁产生单元40所在的空间位置，确定所选取进行操作的目标影像并根据立体调整开关呈打开状态的该一时间段内，第二电磁产生单元40的移动轨迹确定通过设置第二电磁产生单元40的指点设备200对所选择操作的物体进行的控制命令，例如该控制命令可以为选中该物体的图像进行调整，使其图像所表达的物体随着指点设备200的移动轨迹而发生变化；又或者

当立体调整开关打开时，根据该时刻第二电磁产生单元40所在的空间位置，确定所选取进行操作的物体的图像，该目标影像可以为一图形用户界面（Graphical User Interface）的图像，且立体调整开关呈打开这一时间段内第二电磁产生单元40并不发生移动或者为垂直显示屏幕10向外（也即沿Z轴方向移动），此时可以使立体显示设备执行与所选择目标影像对应的应用程序，从而显示执行该应用程序之后的立体图像。

上述仅为举例说明根据第二电磁产生单元40的移动轨迹，实现对立体显示图像操作的形式，但不限于以上该几种方式。

具体地，如图1所示，所述立体处理板卡单元具体包括：

电磁监测模块30，用于监测所述第二电磁产生单元40在所述显示屏幕10处的磁场情况，获得监测结果；

位置计算模块50，用于接收电磁监测模块30传输出的监测结果，根据所述第二电磁产生单元40在所述显示屏幕10处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元40在移动轨迹的起点与终点分别相对于所述显示屏幕10的空间位置；

调整模块70，用于在所述移动轨迹的起点的时刻，根据所述位置计算模块进行计算的结果，调整所述立体显示图像的全部或者局部的视差。

所述立体处理板卡单元通过上述几个模块的配合，根据所述第二电磁产生单元40在所述显示屏幕10处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元40相对于所述显示屏幕10的空间位置；根据所计算的空间位置和所述立体显示图像，确定所述第二电磁产生单元40在所述立体显示图像的立体场景上所选取的目标影像；以及根据所述第二电磁产生单元40相对于所述显示屏幕10的移动方向，判断所述指点设备200对于所述立体显示图像的操作命令，并根据所述操作命令实现对所述立体显示图像进行调整。

以下将对本发明具体实施例所述立体显示系统的各部分的结构及工作原理进行详细描述。

根据以上，本发明所述立体显示系统包括有两部分，分别为立体显示设备100和指点设备200，通过该指点设备200实现对立体显示设备所显示图像的操作。由于第二电磁产生单元40设置于指点设备200上，以下关于第二电磁产生单元40所有位置及移动轨迹的说明，同样可以表示为指点设备200的位置及移动轨迹。

最佳地，所述立体显示设备100能够实现裸眼立体显示，本领域技术人员应该了解现有技术立体显示设备的结构及实现原理，且该部分结构并非为本发明的技术重点，在此不详细描述。

此外，如图1所示，本发明实施例中，立体显示设备100除具备上述实现立体显示功能的结构之外，还包括第一电磁产生单元20，设置于显示屏幕10后方，用于形成与显示屏幕10上像素组、像素或者次像素对应的第一电磁场。

所述立体显示设备100采用上述结构的第一电磁产生单元20，在显示屏幕10下方形成与像素组、像素或者次像素级别的电磁场，也即第一电磁场。例如当立体显示单元包括分辨率为1920×1080的显示屏时，则设置有1920×1080=2073600个像素电磁场，每一像素电磁场可以单独控制，以设定不同磁场强度。

参阅图2第一电磁产生单元20的结构示意图，本发明实施例中，第一电磁产生单元20包括多个微小螺线管，对应设置于显示屏幕10的每个单位像素点后方，且每一螺线管具有一个闭合的电路，当螺线管两端的电流发生变化时，则形成为如图2所示穿过每一螺线管的电磁场，其中每一通电螺线管所产生的磁场力大小可由安培定律、毕奥-萨法尔定律计算得出。

因此，采用上述结构的第一电磁产生单元20，通过控制每一螺线管两端的电流有无、大小及极性该些参数即能够达到精确控制第一电磁产生单元20上每一像素区域内磁场大小的目的。每个像素电磁场可以设定不同磁场强度，当与指点设备200上的第二电磁产生单元40的磁场互斥时，能产生不同牛顿的磁场力。一般的，立体显示图像进行处理后，可以获得所展示立体场景的视差图。本发明实施例中，所述立体处理板卡单元用于获得并将立体显示图像的视差图信息传输至第一电磁产生单元20，使第一电磁产生单元20仅对立体显示图像中凸出屏幕的物体，也即视差值为负的物体，在对应的像素处，依据视差的大小增加不同的电流，产生不同大小的磁场。根据该视差图调整第一电磁产生单元20的磁场强度，当指点设备200在立体显示屏幕的前方对立体显示图像进行操作时，第一电磁产生单元20与第二电磁产生单元40所产生的排斥作用力不同，因此当操作者的手指佩戴指点设备200在立体场景中“触碰”视差值不同的物体时，能够充分感觉到不同的作用力，从而增加操作者对立体场景的触觉感受。本发明实施例所述指点设备200可以为一接触笔、操作棒，也可以为手指上佩戴的指环，或者手套等，本发明实施例并不做具体的限制。当为接触笔时，该接触笔上设置第二电磁产生单元40；当为指环时，该第二电磁产生单元40设置于环上并佩戴在手指上；当手套上设置第二电磁产生单元40，则戴于该手上时，可对立体显示设备100所展现的立体场景进行操作。

本实施例中，所述第二电磁产生单元40包括一个或者多个电磁螺线圈，如图3所示为一个电磁螺线管。此外，优选地，还包括电源及电源开关，电源为电磁螺线圈供电，电源开关控制电源的打开与关闭，从而控制第二电磁产生单元所产生电磁场的打开与关闭。因此电源开关打开后，电源为第一电磁产生单元的电磁螺线圈供电，电磁螺线圈产生磁场。当设置有第二电磁产生单元40的指点设备200接近显示屏幕10时，会与第一电磁产生单元20产生的电磁场产生作用力，从而使用户有触摸到显示屏幕10所显示立体显示图像上场景中的虚拟物体的感觉。此外，所述第二电磁产生单元40上还包括一立体调整开关，所述第二电磁产生单元40在所述立体调整开关从打开时刻至关闭时刻该一时间段内的移动，形成为对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作的移动轨迹，根据该移动轨迹，可以实现对所展示立体场景中物体的操作。

本发明实施例利用该立体调整开关打开至关闭时刻的这一时间段内，所述第二电磁产生单元40形成的移动轨迹实现操作的详细方式，将在以下内容中描述。

此外，所述立体显示设备100的所述立体处理板卡单元，用于根据所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕10的移动轨迹，调整全部或者局部所述立体显示图像的视差。

具体地，所述立体处理板卡单元分别包括电磁监测模块30、位置计算模块50和调整模块70实现上述的功能。

其中，通过电磁监测模块30监测所述第二电磁产生单元40在所述显示屏幕10处的磁场情况，并将监测结果传输至所述位置计算模块50。

如图4所示，本发明实施例中，电磁监测模块30设置于第一电磁产生单元20的后方。本发明实施例中，电磁监测模块30由多个微型电磁感应式磁强计构成，与像素组、像素或者次像素对应地设置该微型电磁感应式磁强计。

图5为所述电磁感应式磁强计的设置结构示意图。电磁感应式磁强计包括一线环回路31，其中该线环回路31上设置有一电容32，且该电容32与一传感器（图中未显示）相连接，通过传感器检测电容32两端的电压。本发明实施例中，如图5所示，显示屏幕10的每一像素11的后方都对应设置有一线环回路31。

由电磁感应原理可知，当有变化的磁通量通过线环回路31时，会使电容32两侧产生电势。也即当第二电磁产生单元在接近显示屏幕10时，会使得与第二电磁产生单元所对应位置处像素后方的线环回路31的电势变化，而第二电磁产生单元相对于显示屏幕10的距离不同使得该电势变化不同，因此通过间隔预定时间监测各个电容32两端电势的变化区域和变化大小，进而计算出第二电磁产生单元在某时刻的空间位置，即得到空间坐标x，y，z的坐标值。

具体地：假设预定时间间隔为△t，电容32两端的电势为ΔE，由电磁感应原理可知，△t时间内通过线环的磁通量变化为ΔΦ=n×ΔE×△t，所以，通过线环的总的磁通量为Φ=ΣΔΦ。此处n为线环圈数，本实施例中n=1。优选地，△t为0.001至0.4秒之间的数值，由于人的平均反应时间在0.15s～0.4s，因此最佳地，△t取0.15s～0.4s范围内的数值如△t=0.15s。

当采用如图5所示的电磁感应式磁强计时，传感器间隔预定时间监测电容32两端电势的变化，第二电磁产生单元40相对于显示屏幕10的靠近或者远离引起某些区域内线环回路31磁通量的变化，因此线环回路31内磁通量的变化与第二电磁产生单元40和显示屏幕10的距离（即空间坐标z值）有关。

此外，当设置有第二电磁产生单元40的指点设备200接近显示屏幕10时，由于第二电磁产生单元40越靠近显示屏幕10，也即越靠近线环回路31时，对线环回路31的影响越大，因此，在显示屏幕10后方的多个线环回路31中，与第二电磁产生单元40到显示屏幕10的距离最近的一个线环回路31的磁通量变化最大。如图6所示，当指点设备200位于显示屏幕10的正前方，且在显示屏幕10上的投影位置与像素N0对应时，则在显示屏幕10后方的线环回路中，N0所对应的线环回路的磁通量变化最大，也即位于第二电磁产生单元40在显示屏幕10上投影位置后方所对应的一个线环回路31的磁通量变化最大。据此确定第二电磁产生单元40相对于显示屏幕10的投影位置（即空间坐标x、y值）。

通过测试获得磁通量Φ与第二电磁产生单元距离显示屏幕10距离d之间的对应关系，如下表所示。当检测获得线环回路的最大磁通量为Φ时，即可参照如下表格1获得第二电磁产生单元相对于显示屏幕10的距离d。

表1

线环磁通量Φ

Φ0

Φ1

Φ2

..............

Φi

..............

Φn

距屏幕距离d

d0

d1

d2

..............

di

..............

dn

其中，d0=0；dn=d_max。d_max为立体显示时，立体场景距离显示屏幕10的最大凸出数值，其中0<d_max<D，D为显示屏幕10到人眼的距离。

本发明实施例所述立体显示设备100中，可以通过位置计算模块50保存第二电磁产生单元40相对于所述显示屏幕10的距离与磁通量之间对应关系的表格，例如表格1，并间隔预定时间从电磁监测模块30的传感器获得各线环回路31的电容32两端的电势变化，计算所述预定时间内通过每一所述线环回路的磁通量，判断具有最大磁通量的线环回路。根据所述最大磁通量计算所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕10的距离（空间坐标z值）；根据具有所述最大磁通量的线环回路的位置，确定所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕10上的投影位置（空间坐标x、y值）。

采用本发明实施例，所述电磁监测模块30实时监测线环回路的磁通量，当所述立体调整开关呈打开状态，所述指点设备200接近所述显示屏幕10进行操作时，电磁监测模块会向第一电磁产生单元20以及位置计算模块50发送调整开关单元呈“打开”的指令，所述位置计算模块50会依据从电磁监测模块读取的线环回路磁通量变化的大小，计算指点设备200进行操作的起点相对于显示屏幕10的空间坐标值，以选取所在立体场景中进行操作的目标影像。当所述立体调整开关呈关闭状态，所述电磁监测模块向第一电磁产生单元20以及位置计算模块50发送调整开关单元呈“关闭”的指示，所述位置计算模块50在该时刻读取线环回路的磁通量变化，计算指点设备200进行操作的终点相对于显示屏幕10的空间坐标值，从而确定指点设备200对所选取目标影像的放置位置。

当所述第二电磁产生单元40与所述立体场景中目标影像的空间位置一致时，所述调整模块70根据所述移动轨迹，改变所述目标影像的视差；

当所述第二电磁产生单元40与所述立体场景中目标影像的空间位置不一致时，所述调整模块70根据所述移动轨迹，改变所述立体场景全部的视差。

因此，优选地，所述调整模块70还用于根据所述第二电磁产生单元40的空间位置，确定指点设备200在立体场景中所选取的目标影像。

所述调整模块70判断当立体调整开关打开这一时刻，所述指点设备200在所述立体显示图像上所选择的目标影像，并使所述目标影像被选中；根据指点设备200进行操作的移动轨迹，调整立体显示图像，输出调整后的立体显示图像。

所述第二电磁产生单元上还设置有一无线信号发送模块，而电磁监测模块上还设置有一无线信号接收模块，用于接收第二电磁产生单元的立体调整开关发送的“打开”以及“关闭”信号。

根据以上，当所述立体调整开关呈关闭状态，所述指点设备200接近显示屏幕10进行操作时，只会体验到对立体显示图像的操作感觉，不对立体显示图像进行操作，也不进行图像调整。

采用上述结构的立体显示系统，当立体场景调整时，使用者打开第二电磁产生单元上的立体调整开关后，立体处理板卡单元利用电磁监测模块的检测结果，获取指点设备200相对于显示屏幕10的位置，所述调整模块70依据指点设备200的相对位置和立体显示图像的视差图，来判断指点设备200进行操作时所选中的目标影像。

进一步地，所述立体处理板卡单元还进一步通过调整模块70，根据第二电磁产生单元相对于显示屏幕10的空间位置和所述立体显示图像，确定操作在立体场景中所选取的目标影像；并确定所述第二电磁产生单元对于所述立体显示图像的操作命令，根据所述操作命令对所述立体显示图像进行调整。

以下将以所述第二电磁产生单元移动时，操作被选中目标影像随着第二电磁产生单元的移动而变化视差该种触控操作方式对通过本发明所述立体显示系统实现立体图像调整的原理及方法进行详细描述。

本发明实施例中，在第二电磁产生单元上设置立体调整开关单元，使本发明所述立体显示系统用于在显示屏幕10前方对立体显示图像操作的移动轨迹，形成于立体调整开关单元的打开时刻至关闭时刻该一时间段范围内，并在立体调整开关单元的打开时刻，根据第二电磁产生单元相对于显示屏幕10的空间位置，确定并选取操作所对应的目标影像。

上述目标影像的选取过程通过所述立体处理板卡单元的所述调整模块70实现，具体包括步骤：

获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置对应的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

上述目标影像选取的原理如下为：

参阅图7所示，表示了具有视差的两个视图中的对应视点在人眼合成的光路示意图，其中，E_L和E_R分别表示观看者的左眼和右眼，A_R和A_L为形成立体显示图像两个视图中具有第一视差值的一对对应点，B_R和B_L为形成立体显示图像两个视图中具有第二视差值的一对对应点，A点为A_R与A_L经过立体显示后在人眼中出现的虚像，B点为B_R与B_L经过立体显示后在人眼中出现的虚像。

从图7中可以看出，A点成像在屏幕之后，则形成立体显示图像时观看者会感受到A点具有“凹进”的效果；B点成像在屏幕之前，则形成立体显示图像时观看者会感受到B点具有“凸出”效果。其中，“凸出”与“凹进”的程度就是使用者对于画面的立体感知深度，即画面立体感的程度，其对应于像点A和像点B与显示屏幕10的距离，即l_A和l_B。

图7清楚反映了立体显示图像的立体感知深度与视差之间的关系，因此当立体显示图像的视差图已知，且两眼之间距离为固定参数的情况下，可以确定某一像素点的立体深度值L。

根据以上，本领域技术人员很容易理解，当指点设备200在显示屏幕10前方进行操作，指点设备200所指示位置相对于显示屏幕10的空间位置（x,y,z）根据上述方法计算确定后，则根据指点设备200相对于显示屏幕10的投影位置（x,y）可以确定所指示物体相对应的像素点，进一步地，根据立体显示图像的视差图，也即立体显示图像内所显示的每一立体成像点的左眼视图与右眼视图之间的视差值，则可以计算得出相对应像素点的立体深度值L，若该立体深度值L与指点设备200距离显示屏幕10的垂直距离z相比，两者的差值位于预定范围之内，或者该立体深度值L大于指点设备200距离显示屏幕10的垂直距离z，则可以确定指示物体选定了该像素点对应的图像。

例如，在某一时刻，指点设备200位于显示屏幕10的前方，且与显示屏幕10之间的空间坐标为A（x1，y1，z1）。所显示的立体场景中，经过计算后所显示某物体A’的空间坐标为（x1’，y1’，z1’）。当A与A’位置重合时，或者z1’大于z1，也即指示物体与某目标影像相比，离显示屏幕10更近，插入该物体内部时，则说明操作者“触碰”到了该物体。因此，当所述位置计算模块50根据电磁监测模块30的监测结果，判断得出指示物体的操作点相对于显示屏幕10的位置时，即能够计算得出指示物体的操作点所对应的图像，亦称为目标影像。

采用上述方式，根据立体显示图像，可以计算所显示立体场景的视差，而根据该视差，可以确定所显示立体场景中任意像素点在z轴中的取值，即得到该立体显示场景中任一点的感知深度。同理，根据立体显示图像以及观看者双眼所在的空间位置，可以计算出该立体场景中任一点的空间位置坐标，从而能够确定指示物体在显示屏幕10前操作时，操作点所对应位置的像素点，根据该像素点，可以采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

在所指示像素点确定之后，本领域技术人员应该能够理解采用上述两种方式将与该像素点对应的物体选取出来的方式，在此不具体描述。

此外，在采用上述方法进行目标影像选取的基础上，根据所选取物体的不同，也可以随之选择不同的图像选取方法，例如：当判断所选中的目标影像为操作系统桌面上的图标时，当点中某一图标时，即能够全部选中；在这种情况时，只要判断出指点设备200的操作点相对于显示屏幕10的位置，即能够确定所选取的目标影像；当判断所选中目标影像为立体显示图像由两副组成，不能像桌面操作系统一样选择，那就需要依据指点设备200的位置，在立体显示图像的左眼视图与右眼视图上取出指点设备200所在位置的像素颜色作为样本点，使用图割的方法自动选取目标影像。若该种方法所选取的目标影像不准确时，还可以进一步通过触摸屏幕进行选取。

本发明所述实施例中，通过指点设备200在显示屏幕10前方进行操作时，当指点设备200或第二电磁产生单元上立体调整开关单元的打开时刻，即选定指点设备200所对应位置的目标影像，该过程与鼠标的操作过程类似，相当于按下鼠标即进行选取操作。

进一步地，本发明具体实施例所述立体显示系统，所述立体处理板卡单元还通过调整模块70根据指点设备200进行操作的移动方向，对所输出的立体显示图像进行调整。

图8为表示具有视差的两个视图中的对应视点进行水平移动的光路示意图。当立体显示图像中的目标影像随指点设备200在与显示屏幕10平行的平面上移动时，设图像点P点的视差为ΔX，显示屏幕10至观看者眼睛的距离为D，左右眼之间的距离为E，此时，P点显示在屏幕前的距离可以采用公式（1）计算：

d=D×ΔX/(ΔX+E)   （1）

其中：ΔX为P点的视差值，该视差值可以由立体显示图像的视差图获得，因此为已知量；

D为人眼距离显示屏幕10的距离，这数值可以通过人脸跟踪计算准确计算获得，也可以根据屏幕的使用情况估算取值，如，当使用笔记本电脑时，可取D=1000mm；

E为左眼与右眼之间的距离，一般取E=65mm。

根据图8所示，视差值为ΔX的P点在空间水平向右由P点移动到P'点，移动距离为ΔXp时，左眼视图与右眼视图上的Pl与Pr点，需要向右移动的距离计算公式为如下（2）：

ΔXl=ΔXr=ΔXp×D×（D-d）   （2）

根据以上，ΔXp即为立体场景调整时，指点设备200在与屏幕平行的平面上所移动的距离，该距离可以通过电磁监测模块30监测获得，通过本发明关于电磁监测模块30该部分内容描述，可知该距离也即对应为电磁监测模块30所检测，指点设备200在移动前后所对应的两个具有最大磁通量的线环回路31之间的距离。

图9为表示具有视差的两个视图中的对应视点进行垂直移动的光路示意图。如图8所示，当立体显示图像中的目标影像随指点设备200在与显示屏幕10垂直的方向上移动时，立体显示场景中的P点随指点设备200运动到P'点，在移动前，P点的视差为ΔX，双眼距离屏幕的距离为D，双眼之间的距离为E，P点距离显示屏幕10的距离计算公式为如下（3）所示：

d=D×ΔX/(ΔX+E)   （3）

其中，ΔX为P点的视差值，该视差值可以由立体显示图像的视差图获得，因此为已知量；

D为人眼距离显示屏幕10的距离，这数值可以通过人脸跟踪计算准确计算获得，也可以根据屏幕的使用情况估算取值，如，当使用笔记本电脑时，可取D=1000mm；

E为左眼与右眼之间的距离，一般取E=65mm。

同理，当P点随指点设备200向垂直于显示屏幕10的方向移动到P'点时，距离显示屏幕10的距离d2，此时，P'点的视差值计算公式为（4）：

ΔX'=E×d2/D   （4）

其中根据上述关于电磁监测模块的描述，指点设备200在垂直于显示屏幕10移动的前后，相对于显示屏幕10的距离，可以通过电磁监测模块所测得的最大磁通量根据查询表1获得，也即上述公式(3）与(4)中的d与d2可计算获得。

通过以上计算，左眼视图上的P点需要向右移动距离为ΔXl=（ΔX'-ΔX）/2；右眼视图上的P点需要向左移动距离为ΔXr=（ΔX'-ΔX）/2。

因此，利用上述的计算方式与原理，当指点设备200在垂直于显示屏幕10移动进行操作时，可计算出垂直移动前后相对于显示屏幕10的距离，在移动前后立体显示图像的视差值为已知的情况下，可以判断出移动前后操作点处分别对应的输出图像，从而能够依此根据指点设备200的操作进行输出图像调整。

另外，指点设备200在显示屏幕10上任一方向的操作，都可以分解由为水平方向和垂直方向该两个方向上的分量构成，因此根据上述的原理，同样能够对于指点设备200在任一方向上的操作进行输出图像调整。

因此，为了判断指点设备200进行操作所选择的图像，以及操作移动后进行图像调整的内容，本发明具体实施例所述立体显示系统中，所述所述调整模块70还用于：获得所述立体显示图像的视差图。

此外，所述立体处理板卡单元依据图7至图9所示的立体成像示意图，及上述的公式（1）至公式（4），对立体显示图像的左眼视图与右眼视图进行处理，改变左眼视图与右眼视图上使用者进行操作所调整目标影像的视差，使立体显示图像的立体效果随指点设备200位置的变化而进行改变。

同时，所述调整模块70还用于判断立体显示图像的像素区域发生改变后，空白区域是否有新的像素，如，操作系统桌面下，当一个图标移动时，就会有背景图像填补空出来的像素。当立体显示的场景由两张或者多张图像组成时，当目标影像随指点设备200移动后，就没有填补像素，可以选用图像修复Inpainting的方式，自动填补。本领域技术人员应该了解图像修复Inpainting的具体方式，在此不详细描述。

进一步地，所述调整模块70还用于：调整结束后，当关闭立体调整开关时，计算该时刻指点设备200相对于显示屏幕10的空间位置PE，并依据指点设备200移动前的空间位置PS、移动后的空间位置PE和立体成像原理，计算出移动后立体显示图像的视差，以及计算出左眼视图与右眼视图上像素点偏移的距离，从而调整像素点的视差，并根据移动后立体显示图像的视差值，对第一电磁产生单元重新进行设置，使第一电磁产生单元所产生的每一像素的磁场与移动后的立体显示图像的视差值对应。

经过上述调整，当立体调整开关关闭时，第二电磁产生单元上的无线信号发送单元会传送信号至电磁监测模块，使第一电磁产生单元依据调整后的视差图进行重新设置。

以下结合实例对本发明所述立体显示系统的工作原理进行说明。

图10所示为本发明所述立体显示系统所显示一种立体场景的示意图，立体场景的显示由立体显示系统的立体显示单元来完成。该立体场景中包括了一个立方体和一个圆柱体，立方体和圆柱体凸出在显示屏幕10外，并且立方体比圆柱体更加凸出，其余场景则在显示屏幕10上显示。

图11所示为本发明所述立体显示系统的第二电磁产生单元40设置于手指上，通过配戴第二电磁产生单元40的手指对立体显示系统进行操作的结构示意图。

图12所示为根据图10所示的立体场景获得的视差图。在显示图10所示立体场景的同时，立体处理板卡单元根据该立体场景的左眼视图和右眼视图获得该立体场景的视差图，如图12所示。其中如上所示，该视差图的获得有两种，一种是由立体处理板卡单元通过计算间接获得，另一种是在输入所述立体场景的同时，输入相对应的视差图，使立体处理板卡单元可以直接获得该视差图。

参阅图12所示，该立体场景的视差将显示屏幕10划分为三个部分，视差区域1为立方体的视差，设为P1；视差区域2为圆柱体的视差，设为P2；视差区域3为剩余场景的视差，设为P3。由于所显示立体场景中立方体和圆柱体都凸出在屏幕外，并且立方体比圆柱体更加凸出，剩余的场景在屏幕上。所以P3=0，P3>P2>P1。

所述立体处理板卡单元在获取上述视差图后，在显示立体场景时，将上述视差图的视差信息传递给第一电磁产生单元20，使第一电磁产生单元20上的每一螺线管依据相对应像素处的视差值大小，产生相对应的电磁场。根据上述，本发明实施例中，只对立体场景中，凸出显示屏幕10的物体景象，即视差为负的物体，增加相对应不同电流，产生不同的电磁场。

例如，立体场景的最小负视差为P0(P0<0)，在该最小负视差为P0处，第一电磁产生单元所产生的电流为I0，则视差为P(P<0)的像素点处，电流强度I为采用如下公式（5）计算：

I=(I0/P0)×P   （5）

依据上述公式，可以将显示屏幕10上所有表示凸出屏幕的物体的像素点，进行电流强度的设置，也就是对凸出屏幕的像素点，进行磁场强度的设置。

如图12所示，在本实施例中，磁场区域1内，第一电磁产生单元20各个像素下的螺线管增加的电流强度为I1=(I0/P0)×P1，由I1产生的磁场强度为N1；同理，磁场区域2内，第一电磁产生单元20各个像素下的螺线管增加的电流强度为I2=(I0/P0)×P2；由I2产生的磁场强度为N2；磁场区域3内，第一电磁产生单元20各个像素下螺线管增加的电流强度为I3=(I0/P0)×P3；由I3产生的磁场强度为N3；其中磁场强度大小为：N1>N2>N3。

使用者将第二电磁产生单元40佩戴在手指上，打开第二电磁产生单元40的电源开关，使第二电磁产生单元40通电，产生磁场。当使用者佩戴着第二电磁产生单元40的手指接近立体显示系统的显示屏幕1050时，由于立体显示系统显示的场景的凸凹不同，屏幕表面的磁场区域也不同，由于磁场的作用，使用户有不同的体验效果。

根据以上，图12所示的视差区域1形成磁场区域1，视差区域2形成磁场区域2，当使用者手指接近磁场区域1时会比接近磁场区域2时所感觉到力的作用大，也由此说明磁场区域1显示的物体离用户较近，也就是较为突出，从而令使用者从感官感受到立体场景的存在。

以下将以立体显示系统形成为图10所示形式的立体场景，进行操作时的过程及原理进行说明。

当使用者手指佩戴第二电磁产生单元40接近显示屏幕10时，立体显示系统的所述立体处理板卡单元根据电磁监测模块30上线环回路的磁通量变化，确定手指相对于显示屏幕10的空间位置，具体方式为：

如图11所示，当佩戴第二电磁产生单元40的手指接近显示屏幕10，并使第二电磁产生单元40上的立体调整开关呈打开状态时，电磁监测模块30上的无线信号接收模块接收到立体调整开关打开的信号时，开始检测磁场的变化。

参阅图6所表示电磁监测模块30设置结构及所监测到的磁场情况，电磁监测模块30内有N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8九个线环回路有电磁感应，产生了电势。并且磁通量N0的磁通量Φ0大于其他八处的磁通量，根据以上关于电磁监测模块30的工作原理描述，可以确定第二电磁产生单元40对N0影响最大，又因为磁场越靠近用于电磁感应的线环回路，对线环回路的影响越大，所以可以确定第二电磁产生单元40在显示屏幕10上的投影位置（即（x，y））在N0处。

本发明实施例中，由于第二电磁产生单元40直接套设于手指上，用于对立体显示系统进行操作，因此第二电磁产生单元40与手指相对于显示屏幕10可以视为同一部件，也即所测得的第二电磁产生单元40相对于显示屏幕10上的投影位置也即为手指相对于显示屏幕10的投影位置。

另一方面，根据以上关于电磁监测模块30的工作原理描述，当检测获得线环回路N0的最大磁通量为Φ时，可对照表1获得第二电磁产生单元40相对于显示屏幕10的距离d，具体原理参照上述，在此不再赘述。

因此，综合上述过程，操作过程中指点设备200位置的确定主要包括如下几个过程：第二电磁产生单元40上的立体调整开关打开，发送无线信号给电磁监测模块30（类似于遥控器发射信号），电磁监测模块30获得立体调整开关打开的信号，并将信号传递给立体处理板卡单元的空间位置计算模块50，空间位置计算模块50根据获得信号的时刻，找到此时刻具有最大磁通量线环回路相对于显示屏幕10位置（图12所示方法）和磁通量变化的大小，并根据表1所示的磁通量-距离表，获得手指的空间位置P（x，y，z），其中x，y表示手指在显示屏幕10上的投影位置，z表示手指与显示屏幕10之间的距离。

进一步地，所述空间位置计算模块50在采用上述方式确定第二电磁产生单元相对于显示屏幕10的空间位置的同时，所述立体处理板卡单元的调整模块70还进一步根据第二电磁产生单元40（或者根据手指）的空间位置，选中当前位置处的目标影像，本发明实施例以选择圆柱体并进行圆柱体位置的调整为例对该过程进行说明。

根据以上的描述，进行目标影像的选取过程主要采用以下方式：获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置对应的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

然而，根据所选取物体的不同，除上述方法，可以灵活结合其他方法进行选取，例如：

1、如果是在操作系统下，选取方式与在桌面上选取一个图标或者选取桌面上一个打开的图片或者文件相同；

2、如果显示屏幕10是触摸屏，可以手动标定所要选中的物体，再用图割的方式，选中目标影像；如果显示屏幕10不是触摸屏，可以根据手指位置处的像素点作为样本点，再用图割的方式进行确定从而选定所选目标影像。

在本发明实施例中，手指所选中为圆柱体的图像，因为场景不复杂，且圆柱体本身视差差别不大，但与周围环境视差比较大，，因此采用通常根据视差图确定手指所对应位置的像素点位置后，采用图割方式或者采用以手指所在位置附近视差连续的所有像素点作为所选物体的方式，都能够很容易选出圆柱体。

参阅图8、图9，并结合图13所示，当通过手指对所显示立体场景进行操作，使被选中目标影像随手指相对于显示屏幕10进行水平移动和/或垂直移动时，所述立体处理板卡单元利用电磁监测模块可以检测到手指移动前、后具有最大磁通量变化的线环回路的位置发生变化，利用电磁监测模块所检测到的、手指移动前后具有最大磁通量的线环回路的位置，以及根据以上的公式（3）和（5）可以判断出手指所移动的距离。

例如，参阅图9所示，当手指垂直于显示屏幕10向远离显示屏幕10的方向移动时，所述立体处理板卡单元判断手指移动后具有最大磁通量变化的线环回路的位置，获得手指的新位置P'，并确定最大磁通量变化的大小，当移动前手指在P点时，通过表1所示磁通量-距离表查取手指距离显示屏幕10的距离为d1，同样，移动后手指在P’点时，所述空间位置计算模块50通过表1查取手指距离显示屏幕10的距离为d2，则手指的移动距离为Δd=d2-d1。

本发明实施例以手指操作时选中圆柱体进行移动为例，当手指相对于显示屏幕10向远离显示屏幕10的方向移动上述距离Δd时，对于圆柱体上的任意像素点Pi，也随手指移动了Δd的距离，所以，可依据上述方法，计算出圆柱体上每个像素点的偏移量，并进行偏移，令使用者能感觉到圆柱体在随手指一起运动。根据上述公式（3），圆柱体上像素点Pi的视差为ΔXi，双眼距离显示屏幕10的距离为D，双眼之间的距离为E，所以Pi点距离屏幕的距离di为：

di=D*ΔXi/(ΔXi+E)

其中：ΔXi是P点的视差，可以计算获得；D为人眼与显示屏幕10之间的距离，可以通过人脸跟踪准确计算获得，也可以根据显示屏幕10的使用情况估算取值，如当立体显示设备为笔记本电脑时，可取D=1000mm；E为左右眼之间的距离，一般取E=65mm。

当圆柱体上像素点Pi移动到Pi'时，Pi'距离屏幕的距离为di'=di+Δd；

Pi'点的新视差为ΔX'=E×di'/D，所述立体处理板卡单元进行上述计算后，记录下每一个改变像素点的视差。

所以，左眼视图上的Pi点需要向右移动距离为：

ΔXl=（ΔX-ΔX）/2   （6）

右眼视图上的Pi点需要向左移动距离为：

ΔXr=（ΔX’-ΔX）/2   （7）

如图14和图15所示，表示了圆柱体像外平移时，左眼视图与右眼视图上圆柱体平移的效果，左眼视图与右眼视图上的圆柱体各个像素点发生了移动，即由虚线区域移动到了实线区域。但是移动后，虚线区域变成了空白区域，需要填补。填补的方式有以下两种：

1、当在桌面操作系统下进行平移时，桌面本身就具有颜色值，利用桌面本身颜色可以填补图14和图15的空白区域。

2、利用图像修复技术inpainting图14和图15的空白区域进行填补，本领域技术人员应该会了解采用该图像修改技术对上述空白区域填补颜色的方法，该部分技术并非为本发明的技术重点，在此不详细描述。

在本发明实施例中，可以使用上述第二种方式进行填补。

在使用者选中目标影像进行操作移动之后，即可以关闭第二电磁产生单元上的立体调整开关按钮，电磁监测模块的无线信号接收模块监测到立体调整开关的关闭信号后，将关闭信号和关闭信号发出的时刻传递给所述立体处理板卡单元。所述立体处理板卡单元根据关闭信号发出的时刻，采用上述方法，确定手指的最终位置，进而确定圆柱体上每个像素点的最终位置，并依据如图13所示方法计算出圆柱体上每个像素点的偏移量，进行偏移和保存。

进一步地，所述立体处理板卡单元的图像调整模块70根据上述公式（6）和（7）获得的新视差，对第一电磁产生单元内的每个像素磁场重新进行电流设置，使其获得新的磁场，新的磁场内每个像素磁场与调整后的立体显示图像相对应。

本发明上述实施例中，经过对图10所示立体场景的圆柱体进行调整后，圆柱体图像所形成视差区域2内的视差绝对值变大，因此视差区域2所在的磁场区域2的磁场变强。

当图10所示立体场景中的圆柱体图像调整完成后，当需要继续对图10中所示的立方体图像进行调整时，打开第二电磁产生单元上的立体调整开关，同理重复上述过程，利用图8及图9所示的计算方法，将立方体图像平移，调整结束后，关闭立体调整开关即可。

此外，所有针对立体显示场景的移动，都可以分解成垂直于显示屏幕10移动和平行于显示屏幕10移动两种方式，利用上述过程的组合设置完成立体显示图像的调整工作。

本发明上述实施例对于所述立体显示图像的操作操作，仅以图像中的物体的位置调整进行了说明，可以理解的是，对所述立体显示图像的操作并不限于上述位置的调节，还包括其他多种，但采用本发明实施例的上述原理同样能够实现，在此不一一详述。

本发明具体实施例另一方面还提供一种采用如上所述立体显示系统的操作方法，包括：所述操作方法包括：

设置有所述第二电磁产生单元的指点设备相对于设置有所述第一电磁产生单元的显示屏幕形成移动轨迹；

根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整；

根据所述调整后的视差，调整所述第一电磁产生单元中螺线管的电流值；

根据所述第一电磁产生单元与第二电磁产生单元之间的磁场作用力，产生立体触觉。

其中，所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整步骤包括：

所述立体显示图像放大、缩小、颜色加深、颜色变浅或者目标影像根据移动轨迹而移动。

在根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整步骤之前还包括：

判断所述指点设备在所述立体显示图像上所选取的目标影像；

其中根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整方式包括：

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置一致时，根据所述移动轨迹，改变所述目标影像的视差；

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置不一致时，根据所述移动轨迹，改变所述立体场景全部的视差。

其中，所述判断所述指点设备在所述立体显示图像上所选取的目标影像的步骤具体包括：

根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时相对于所述显示屏幕的空间位置；

根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，在所述立体显示图像上的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者

获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置附近视差连续的像素点所对应的图像，作为所选取的目标影像。

最佳地，所述根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时相对于所述显示屏幕的空间位置的步骤具体包括：

间隔预定时间检测所述显示屏幕后方所设置各线环回路上的电容的电势变化，其中一个像素或多个像素分别对应设置有一所述线环回路，每一线环回路上设置有一个所述电容；

根据所述电容两端的电势变化，计算所述预定时间内通过每一所述线环回路的磁通量，判断具有最大磁通量的线环回路，根据所述最大磁通量计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时刻相对于所述显示屏幕的距离，以及根据具有最大磁通量的所述线环回路的位置，确定所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时刻在所述显示屏幕上的投影位置。

所述操作命令为使所述目标影像根据移动轨迹而移动时，所述对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整的步骤具体包括：

用于根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点相对于所述显示屏幕的空间位置P，以及计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的终点相对于所述显示屏幕的空间位置P′；

根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点相对于所述显示屏幕的空间位置，计算所选择的目标影像在随所述第二电磁产生单元移动后的视差图变化，确定所选取目标影像的偏移量；

根据所述偏移量，使所选取目标影像随所述第二电磁产生单元的移动而移动；

对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像的视差进行全部或局部的调整。

此外，所述对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像进行调整包括：采用图像修复技术在移动后所述立体显示图像的空白区域处填补颜色。

本发明另一方面还提供一种立体显示设备，包括：

显示屏幕，用于显示立体显示图像；

第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕的后方，用于形成与所述立体显示图像对应于立体场景的视差的第一电磁场。

另一方面，本发明还提供一种用于如上所述立体显示设备的指点设备，其中，所述指点设备包括：

第二电磁产生单元，所述第二电磁产生单元用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元位于所述显示屏幕的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。

所述立体显示设备及指点设备的结构可以结合图1至图5并参阅以上的具体描述，在此不再赘述。

本发明具体实施例所述立体显示系统及其操作方法、立体显示设备、指点设备，通过设置第一电磁产生单元和第二电磁产生单元，利用两者之间的磁场作用力，使用户对立体显示器的操作接近真实世界的触觉效果，令使用者在观看立体画面和使用立体显示器，感受到立体视觉冲击的同时，感觉到立体触觉的刺激；此外，利用立体显示图像的视差图，能够对立体显示图像进行图像调整，实现对立体显示器所显示立体显示图像的操作操作。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种立体显示系统，其特征在于，包括立体显示设备和指点设备，其中：

所述立体显示设备包括：显示屏幕，用于显示立体显示图像；第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕的后方，用于形成与所述立体显示图像的视差相对应的第一电磁场；

所述指点设备包括：第二电磁产生单元，所述第二电磁产生单元用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元位于所述显示屏幕的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。

2.如权利要求1所述的立体显示系统，其特征在于，所述第二电磁产生单元还用于：相对于所述显示屏幕形成移动轨迹，根据所述移动轨迹对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作。

3.如权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕前方预先设置范围内的移动，形成为对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作的移动轨迹。

4.如权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，所述第二电磁产生单元上设置有一立体调整开关，所述第二电磁产生单元在所述立体调整开关从打开时刻至关闭时刻该一时间段期间的移动，形成所述移动轨迹。

5.如权利要求3或4所述的立体显示系统，其特征在于，对所述立体显示图像对应于立体场景进行操作包括：所述立体显示图像的视差放大或者缩小，所述立体显示图像的颜色加深或者变浅。

6.如权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，所述立体显示设备还包括：

立体处理板卡单元，用于根据所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕的移动轨迹，调整全部或者局部所述立体显示图像的视差。

7.如权利要求6所述的立体显示系统，其特征在于，所述立体处理板卡单元具体包括：

电磁监测模块，用于监测所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场变化情况，获得监测结果;

位置计算模块，用于接收所述电磁检测模块传输出的所述监测结果，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点分别相对于所述显示屏幕的空间位置；

调整模块，用于在所述移动轨迹的起点的时刻，根据所述位置计算模块进行计算的结果，调整所述立体显示图像的全部或者局部的视差。

8.如权利要求7所述的立体显示系统，其特征在于，所述调整模块还用于：

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置一致时，根据所述移动轨迹，改变所述目标影像的视差；

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置不一致时，根据所述移动轨迹，改变所述立体场景全部的视差。

9.如权利要求7所述的立体显示系统，其特征在于，所述电磁监测模块设置于所述第一电磁产生单元的后方，具体包括：

与一个像素或多个像素对应设置的线环回路，所述线环回路上设置有一电容；

电压检测传感器，用于间隔预定时间检测所述电容两端的电势变化。

10.如权利要求9所述的立体显示系统，其特征在于，所述位置计算模块用于根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点分别相对于所述显示屏幕的空间位置具体包括：

所述位置计算模块，用于根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时或终点时，所述电容两端的电势变化，计算所述预定时间内通过每一所述线环回路的磁通量，判断具有最大磁通量的线环回路，根据所述最大磁通量计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点或终点时相对于所述显示屏幕的距离，以及根据具有最大磁通量的所述线环回路的位置，确定所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点或终点时在所述显示屏幕上的投影位置。

11.如权利要求10所述的立体显示系统，其特征在于，所述位置计算模块预先保存所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕的距离与磁通量之间对应关系的表格，在获得所述最大磁通量后，根据所述表格确定所述第二电磁产生单元相对于所述显示屏幕的距离。

12.如权利要求7所述的立体显示系统，其特征在于，所述调整模块还用于根据立体调整开关打开时刻，所述第二电磁产生单元的位置，确定操作在立体场景中所选取的目标影像，具体方式包括：

获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置对应的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

13.如权利要求7所述的立体显示系统，其特征在于，所述调整模块根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点相对于所述显示屏幕的空间位置，计算所选择的目标影像在随所述第二电磁产生单元移动后的视差图变化，并对所述立体显示图像进行调整的方式具体为：

获取所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点相对于所述显示屏幕的位置P，以及获取所述第二电磁产生单元在移动轨迹的终点相对于所述显示屏幕的位置P′；

根据所述立体显示图像的视差图，计算所选取目标影像的偏移量；

根据所述偏移量，使所选取目标影像随所述第二电磁产生单元的移动而移动；

对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像进行调整。

14.如权利要求13所述的立体显示系统，其特征在于，所述对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像进行调整包括：采用图像修复技术在移动后所述立体显示图像的空白区域处填补颜色。

15.如权利要求1所述的立体显示系统，其特征在于，所述第一电磁产生单元包括多个分别具有电流回路的螺线管，所述螺线管与所述显示屏幕的像素组或者像素或者次像素对应设置，所述螺线管的电流值依据相对应像素处立体场景的视差值设定。

16.一种采用权利要求1所述立体显示系统的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括：

设置有所述第二电磁产生单元的指点设备相对于设置有所述第一电磁产生单元的显示屏幕形成移动轨迹；

根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整；

根据所述调整后的视差，调整所述第一电磁产生单元中螺线管的电流值；

根据所述第一电磁产生单元与第二电磁产生单元之间的磁场作用力，产生立体触觉。

17.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整步骤包括：

所述立体显示图像放大、缩小、颜色加深、颜色变浅或者目标影像根据移动轨迹而移动。

18.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，在根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整步骤之前还包括：

判断所述指点设备在所述立体显示图像上所选取的目标影像；

其中根据所述移动轨迹，对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整方式包括：

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置一致时，根据所述移动轨迹，改变所述目标影像的视差；

当所述第二电磁产生单元与所述立体场景中目标影像的空间位置不一致时，根据所述移动轨迹，改变所述立体场景全部的视差。

19.如权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述判断所述指点设备在所述立体显示图像上所选取的目标影像的步骤具体包括：

根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点时相对于所述显示屏幕的空间位置；

获取所述立体显示图像的视差图，根据所述第二电磁产生单元的位置，判断所述视差图上，所述第二电磁产生单元在所述移动轨迹的起点时刻，所指示位置对应的像素点，以所述像素点作为样本点，采用图割方式确定所选取的目标影像；或者以所述像素点作为参考点，确定所述像素点附近视差相连续的所有像素点，所对应的图像作为所选取的目标影像。

20.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述操作命令为使所述目标影像根据移动轨迹而移动时，所述对所述立体显示图像的视差进行全部或者局部的调整的步骤具体包括：

用于根据所述第二电磁产生单元在所述显示屏幕处的磁场情况，计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点相对于所述显示屏幕的空间位置P，以及计算所述第二电磁产生单元在移动轨迹的终点相对于所述显示屏幕的空间位置P′；

根据所述第二电磁产生单元在移动轨迹的起点与终点相对于所述显示屏幕的空间位置，计算所选择的目标影像在随所述第二电磁产生单元移动后的视差图变化，确定所选取目标影像的偏移量；

根据所述偏移量，使所选取目标影像随所述第二电磁产生单元的移动而移动；

对所选取目标影像移动后的所述立体显示图像的视差进行全部或局部的调整。

21.一种立体显示设备，其特征在于，包括：

显示屏幕，用于显示立体显示图像；

第一电磁产生单元，设置于所述显示屏幕的后方，用于形成与所述立体显示图像对应于立体场景的视差的第一电磁场。

22.一种用于如权利要求21所述立体显示设备的指点设备，其特征在于，所述指点设备包括：

第二电磁产生单元，所述第二电磁产生单元用于形成第二电磁场，当所述第二电磁产生单元位于所述显示屏幕的前方时，利用所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的磁场作用力，产生立体触觉。

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