CN104052982A - 集成成像显示器的标定方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供一种集成成像显示器的标定方法和设备，所述方法包括：通过图像拍摄设备在多个不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像；根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离；确定在每个拍摄方位的透镜图像间距；根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和透镜空隙，其中，透镜间距表示IID中的微透镜阵列MLA中的两个相邻的微透镜的光心之间的横向距离，透镜空隙表示微透镜的光心到LCD面板的距离。

Description

集成成像显示器的标定方法和设备

技术领域

本发明涉及集成成像显示器(IID)。更具体地讲，涉及一种IID的标定方法和设备。

背景技术

集成成像是能够在日光照明下进行3D图像显示的具有连续运动视差的3D显示技术，不需要佩戴眼镜。图1示出了集成成像显示器(IID)的结构的示意图。IID通过在微透镜阵列(MLA)之后的液晶显示(LCD)面板上显示元素图像阵列(EIA)(即，图像)而进行工作，从而用户可以观看到3D效果。

在实际应用中，IID的实际硬件特性可能与它们的原始设计不同，这是因为制造和安装过程可能存在误差。这些不同通常导致系统错误，降低了显示性能。因此需要一种IID的标定技术来检测这些误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成成像显示器(IID)的标定方法和设备，以检测IID中的误差。

本发明的一方面提供一种集成成像显示器IID的标定方法，包括：通过图像拍摄设备在多个不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像；根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离；确定在每个拍摄方位的透镜图像间距；根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和/或透镜空隙，其中，透镜间距表示IID中的微透镜阵列MLA中的两个相邻的微透镜的光心之间的横向距离，透镜空隙表示微透镜的光心到LCD面板的距离。

可选地，在每个拍摄方位，透镜间距、透镜图像间距、透镜空隙、图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离之间的关系被表示为如下等式：

$g=-\frac{D}{\mathrm{Pb}}\mathrm{Pa}-D$

其中，Pa是透镜间距，Pb为透镜图像间距，g是透镜空隙，D是图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离，

其中，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和透镜空隙的步骤包括：基于所述等式，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，获得表示在多个拍摄方位时透镜空隙与透镜间距之间的关系的多条直线，并计算所述多条直线的交点的坐标或所述多条直线的交汇区域的中心的坐标。

可选地，其中，透镜图像间距表示图像拍摄设备的光心分别和两个相邻的微透镜的光心之间的两条直线与LCD面板的两个交点之间距离。

可选地，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离的步骤包括：对于每个拍摄方位，利用IID显示图像和在该拍摄方位拍摄的拍摄图像，计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性，利用计算的单应性来确定图像拍摄设备与LCD面板之间的位置关系，以得到图像拍摄设备与LCD面板的垂直距离。

可选地，IID显示图像为具有结构光图案的图像，其中，对拍摄图像中的结构光图案进行解码，以在拍摄图像中标识出显示IID显示图像的区域上的各个位置，从而建立拍摄图像上的点与IID显示图像上的点的对应关系来计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性。

可选地，拍摄方位包括拍摄位置和/或拍摄姿态。

可选地，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距的步骤包括在每个拍摄方位执行下述步骤：在LCD面板上显示具有至少一条直线的LCD显示图像，并对与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄以获得另外的拍摄图像，其中，每条直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个变化周期内的像素的颜色值不存在重复；通过改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期，来寻找使得所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同的变化周期中的最大变化周期。

可选地，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距的步骤包括在每个拍摄方位执行下述步骤：在LCD面板上显示LCD显示图像，使得IID的LCD面板上的每行像素的颜色值沿行方向周期性地变化，并且各个行的像素的颜色值的变化周期彼此不同；对IID显示的与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄，以获得另外的拍摄图像；根据所述另外的拍摄图像与所述另外的IID显示图像之间的单应性将所述另外的拍摄图像中显示所述另外的IID显示图像的区域转换为矩形区域；对于LCD显示图像的每个行，计算所述矩形区域中与该行对应的像素的颜色值变化程度；将计算的与每个行对应的颜色值变化程度与LCD显示图像的各个行的颜色值的变化周期的关系进行拟合，获得颜色值变化程度与变化周期的函数；根据获得的函数，确定与颜色值变化程度的最小值对应的变化周期中的最大变化周期。

可选地，计算颜色值变化程度的步骤包括：对与该行对应的像素的颜色值的一阶导数求和来确定颜色值变化程度。

可选地，与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像与所述的IID显示图像相同。

可选地，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距的步骤包括在每个拍摄方位执行下述步骤：在LCD面板上显示具有至少一条直线的LCD显示图像，其中，每条直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个变化周期内的像素的颜色值不存在重复；通过图像拍摄设备对与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄以获得另外的拍摄图像；当所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值不相同时，改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期；当所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同时，改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期，来寻找使得所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同的变化周期中的最大变化周期。

本发明的另一方面提供一种集成成像显示器IID的标定设备，包括：图像拍摄设备，在多个不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像；距离测量单元，根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离；透镜图像间距测量单元，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距；标定单元，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和/或透镜空隙，其中，透镜间距表示IID中的微透镜阵列MLA中的两个相邻的微透镜的光心之间的横向距离，透镜空隙表示微透镜的光心到LCD面板的距离。

可选地，在每个拍摄方位，透镜间距、透镜图像间距、透镜空隙、图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离之间的关系被表示为如下等式：

$g=-\frac{D}{\mathrm{Pb}}\mathrm{Pa}-D$

其中，Pa是透镜间距，Pb为透镜图像间距，g是透镜空隙，D是图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离，

其中，标定单元基于所述等式，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，获得表示在多个拍摄方位时透镜空隙与透镜间距之间的关系的多条直线，并计算所述多条直线的交点的坐标或所述多条直线的交汇区域的中心的坐标。

可选地，透镜图像间距表示图像拍摄设备的光心分别和两个相邻的微透镜的光心之间的两条直线与LCD面板的两个交点之间距离。

可选地，对于每个拍摄方位，距离测量单元利用IID显示图像和在该拍摄方位拍摄的拍摄图像，计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性，利用计算的单应性来确定图像拍摄设备与LCD面板之间的位置关系，以得到图像拍摄设备与LCD面板的垂直距离。

可选地，IID显示图像为具有结构光图案的图像，其中，距离测量单元对拍摄图像中的结构光图案进行解码，以在拍摄图像中标识出显示IID显示图像的区域上的各个位置，从而建立拍摄图像上的点与IID显示图像上的点的对应关系来计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性。

可选地，拍摄方位包括拍摄位置和/或拍摄姿态。

可选地，透镜图像间距测量单元包括：LCD显示图像显示单元，在LCD面板上显示具有至少一条直线的LCD显示图像，其中，每条直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个变化周期内的像素的颜色值不存在重复；拍摄图像获取单元，通过图像拍摄设备对与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄以获得另外的拍摄图像；周期改变单元，当所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值不相同时，改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期；周期确定单元，当所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同时，改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期，来寻找使得所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同的变化周期中的最大变化周期。

可选地，透镜图像间距测量单元包括：LCD显示图像显示单元，在LCD面板上显示LCD显示图像，使得IID的LCD面板上的每行像素的颜色值沿行方向周期性地变化，并且各个行的像素的颜色值的变化周期彼此不同；拍摄图像获取单元，通过图像拍摄设备对IID显示的与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄，以获得另外的拍摄图像；图像转换单元，根据所述另外的拍摄图像与所述另外的IID显示图像之间的单应性将所述另外的拍摄图像中显示所述另外的IID显示图像的区域转换为矩形区域；变化程度计算单元，对于LCD显示图像的每个行，计算所述矩形区域中与该行对应的像素的颜色值变化程度；拟合单元，将计算颜色值的变化程度与LCD显示图像的各个行的颜色值的变化周期的关系进行拟合，获得颜色值变化程度与变化周期的函数；周期确定单元，根据获得的函数，确定与颜色值变化程度的最小值对应的变化周期中的最大变化周期。

可选地，变化程度计算单元对与该行对应的像素的颜色值的一阶导数求和来确定颜色值变化程度。

可选地，与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像与所述的IID显示图像相同。

根据本发明的集成成像显示器的标定方法和设备，可以对透镜间距和/或透镜空隙进行标定，从而可以进一步通过硬件或软件的方法来消除通过标定获得的误差。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出集成成像显示器(IID)的结构的示意图；

图2示出根据本发明实施例的IID的标定方法的流程图；

图3示出根据本发明实施例的图像拍摄设备的拍摄方位的一个示例；

图4示出根据本发明实施例的图像拍摄设备与IID构成的系统的几何特性的示意图；

图5示出根据本发明实施例的用于解释透镜间距和透镜间隙的示意图；

图6示出根据本发明实施例的透镜间距和透镜间隙之间的关系的示图；

图7示出根据本发明实施例的用于确定透镜图像间距的方法的原理的示图；

图8示出根据本发明的实施例的确定透镜图像间距的方法的流程图；

图9示出根据本发明的另一实施例的确定透镜图像间距的方法的流程图；

图10示出根据本发明的实施例的确定透镜图像间距的LCD显示图像的一个示例；

图11示出根据本发明的实施例的IID的标定设备的框图；

图12示出根据本发明的一个实施例的透镜图像间距测量单元的框图；

图13示出根据本发明的另一个实施例的透镜图像间距测量单元的框图。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，一些示例性实施例在附图中示出。

图2示出根据本发明实施例的IID的标定方法的流程图。

如图2所示，在步骤201，通过图像拍摄设备在M(M为大于1的自然数)个不同的拍摄方位对在IID上显示的图像(以下，称为“IID显示图像”)进行拍摄，以获得多个图像(以下，称为“拍摄图像”)。此时，拍摄的拍摄图像中显示有IID显示图像。

图像拍摄设备可以使用电荷耦合装置(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等图像传感器来实现。拍摄方位表示拍摄位置和/或拍摄姿态。

图3示出根据本发明实施例的图像拍摄设备的拍摄方位的一个示例。在该示例中，单个图像拍摄设备被依次布置在不同的拍摄方位。此外，也可通过在多个拍摄方位布置多个相同的图像拍摄图像设备来执行步骤201。

在步骤202，根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在与每个拍摄图像相应的拍摄方位，图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离D(如图4所示)。

例如，在M个拍摄方位可以拍摄得到M个拍摄图像，在步骤202确定图像拍摄设备在这M个拍摄方位与LCD面板的垂直距离。可以利用现有的各种距离测量方式来测量该垂直距离。

根据本发明的一个实施例，对于每个拍摄方位，可利用IID显示图像和对应拍摄的拍摄图像计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性，然后利用计算的单应性来确定图像拍摄设备与LCD面板之间的位置关系，从而可以得到图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离。

基于单应性来确定位置关系的方法是一种已知的标准计算机视觉方法，因此其具体实现方式不再详述。

通常，在计算单应性时，需要建立IID显示图像上的点与拍摄图像上的点的对应关系。在现有技术中，通常采样规则图形(例如，格子图形)作为IID显示图像来建立这样的对应关系。这样在建立对应关系时需要首先在拍摄图像上检测显示IID显示图像的区域，在检测到该区域之后在建立对应关系时，还通常需要人工干预来保证对应关系的正确建立，因此难以自动地建立IID显示图像上的点与拍摄图像上的点的对应关系。

为此，在本发明的一个实施例中，使用具有结构光图案(structured lightpattern)的IID显示图像，以利用结构光图案对LCD面板上的位置进行编码。可以使用诸如格雷码的结构光图案。

当在步骤201对在IID上显示的具有结构光图案的IID显示图像进行拍摄获得相应的拍摄图像之后，在步骤202中，对拍摄图像中的结构光图案进行解码，从而在拍摄图像中标识出显示IID显示图像的区域上的各个位置。这样，利用解码结果，可以建立拍摄图像上的点与IID显示图像上的点的对应关系。

优选地，使用多个IID显示图像，针对每个IID显示图像执行步骤201-202从而得到多个图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离，然后计算得到的多个垂直距离的平均值作为最终的垂直距离。

此外，本发明不限于通过单应性来确定上述垂直距离，可以采用其他方式来获得上述垂直距离。例如，通过直接进行测量。

在步骤203，确定在所述M个拍摄方位的每个方位的透镜图像间距Pb。换句话说，在每个拍摄方位获得透镜图像间距Pb，最终获得M个透镜图像间距。

透镜图像间距表示图像拍摄设备的光心分别和两个相邻的微透镜的光心之间的两条直线与LCD面板的两个交点之间距离(如图4所示)。例如，可通过定位两个交点之后直接进行测量。本发明不限于此，根据对透镜图像间距的定义，可以通过各种方式来测量透镜图像间距。此外，将在后面详细描述本发明提出另外一种确定透镜图像间距Pb的方法。

在步骤204，根据在步骤202得到的M个距离以及在步骤203得到的M个透镜图像间距，确定透镜间距Pa和/或透镜空隙g。

可根据图像拍摄设备与IID的几何关系来计算透镜间距Pa和/或透镜空隙g。

图4示出根据本发明实施例的图像拍摄设备与IID构成的系统的几何特性的示意图。图5示出根据本发明实施例的用于解释透镜间距和透镜间隙的另一示意图。

如图4和图5所示，透镜间距Pa表示IID中的微透镜阵列(MLA)中的两个相邻的微透镜的光心之间的横向距离(如图5中的(a)所示)，透镜空隙g表示微透镜的光心到LCD面板的距离(如图5的(b)所示)。

图像拍摄设备与IID构成的系统的几何特性可被表示为下面的等式(1)：

$g=-\frac{D}{\mathrm{Pb}}\mathrm{Pa}-D---\left(1\right)$

这里，Pa是透镜间距，Pb为透镜图像间距，g是透镜空隙，D是图像拍摄设备光心到LCD所在的平面的垂直距离。

在图像拍摄设备处于一个拍摄姿态的情况下，当D和Pb已知时，g可被认为是Pa的函数，该函数关系可在二维坐标系统中显示为直线，如图6所示。图6示出根据本发明实施例的透镜间距和透镜间隙之间的关系的示图。当图像拍摄设备位于M个不同的拍摄姿态时，可形成M条直线，这些直线的交汇点的坐标值(Pa’，g’)对应于实际的透镜间距Pa和透镜空隙g。

基于等式(1)，透镜间距Pa和透镜空隙g可被计算如下：

[Pag]^T=(A^TA)^-1A^TB      (2)

$A=\left[\begin{array}{cc}{D}_1& {\mathrm{Pb}}_1\\ D_i& {\mathrm{Pb}}_i\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ D_M& {\mathrm{Pb}}_M\end{array}\right]$ $B=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{Pb}}_1& D_1\\ {\mathrm{Pb}}_i& D_i\\ \·& \\ \·& \\ \·& \\ {\mathrm{Pb}}_M& D_M\end{array}\right]$

其中，D_i和Pb_i表示第i拍摄姿态下的图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离和透镜图像间距。

此外，在一些情况下，由于外界因素的影响，在不同拍摄姿态下这些线将在一个小的区域(而非一个点)内交汇，这个区域的中心或者各个交点位置的均值可被认为是上述交汇点的值或近似值。

下面参照图7至图11描述确定透镜图像间距的方法。

图7示出根据本发明实施例的用于确定透镜图像间距的方法的原理的示图。

由于IID中的MLA的作用，IID的LCD面板上显示的图像(以下，称为LCD显示图像)与IID最终显示到外部(例如，显示给用户)的图像(即，IID显示图像)是不同的，IID所最终呈现出的IID显示图像是对LCD显示图像的下采样。因此，拍摄IID显示图像所获得的拍摄图像也是LCD显示图像的下采样。

例如，当在LCD面板上显示一条直线时，拍摄得到的拍摄图像是对该直线的下采样。这样，当在IID的LCD面板上显示一条直线时，如果沿该直线的方向该直线上的像素的颜色值的变化符合正弦曲线(也即，直线的颜色值从一端到另一端以正弦曲线的方式周期性地(即，重复地)改变)，则图像拍摄设备拍摄到的拍摄图像中的对应于该直线的像素的颜色值的序列是对该正弦曲线的下采样。

在图7中示意性地示出了拍摄图像中的与LCD显示图像中的直线对应的四个点。如果LCD显示图像中的直线上的像素的颜色值在各个周期(或间隔)内以相同方式没有重复地变化，并且透镜图像间距Pb与在LCD面板上显示的直线的一个颜色值变化周期Ts(即，一段直线)的长度相同，则拍摄到的拍摄图像中的对应于该直线的像素(例如，图7中的四个点)的颜色值是相同的。如果在透镜图像间距Pb与在LCD面板上显示的直线的一个颜色值变化周期的长度不同(例如，图7所示的情况)，则拍摄到的拍摄图像中的对应于该直线的像素(例如，图7中的四个点)的颜色值是不同的。因此，可以利用上述特性来确定透镜图像间距Pb。

具体地说，在LCD面板上显示具有直线的LCD显示图像，该直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个周期内的像素的颜色值不存在重复，然后通过改变颜色值的变化周期来寻找使得拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值相同的变化周期。根据采样原理可知，存在多个这样的周期，选择这样的周期中的最大周期作为透镜图像间距Pb。

应该理解，这里的周期性变化不是时间上的变化，而是空间上的变化。

图8示出根据本发明的实施例的确定透镜图像间距的方法的流程图。

在步骤801，在LCD面板上显示具有直线的LCD显示图像，该直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个周期内的像素的颜色值不存在重复。

应该理解，颜色值的变化方式可以是正弦曲线等各种周期性变化方式，只要在一个周期中不出现相同的颜色值即可。

在步骤802，拍摄IID显示的IID显示图像，以获得拍摄图像。

在步骤803，确定拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值是否相同。

如果在步骤803确定拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值相同，则在步骤804，在LCD面板上显示具有直线的颜色值的变化周期增大一倍。

随后，在步骤805，拍摄在步骤804的IID显示的IID显示图像，以获得拍摄图像。

在步骤806，确定在步骤805拍摄的拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值是否相同。

如果在步骤806确定拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值相同，则返回步骤804。

如果在步骤806确定拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值不同，则在步骤807确定当前的变化周期的二分之一为透镜图像间距Pb。

如果在步骤803确定拍摄图像中与该直线对应的像素的颜色值不同，则在步骤808改变在LCD面板上显示具有直线的颜色值的变化周期，并返回步骤801显示具有改变了变化周期的直线的LCD显示图像。应该理解，可以以各种方式对变化周期进行改变。例如，以原始周期为参考中心，交替地增大和减小。

在另一实施例中，为了提高确定透镜图像间距的速度，在步骤801，在LCD面板上同时显示具有多条直线的LCD显示图像，所述多条直线上的像素的颜色值的变化周期不同。

图9示出根据本发明的另一实施例的确定透镜图像间距的方法的流程图。

在步骤901，在LCD面板上显示LCD显示图像，使得IID的LCD面板上的每行像素的颜色值沿行方向周期性地变化，并且各个行的像素的颜色值的变化周期彼此不同。换句话说，在每个行中，沿行方向重复地出现颜色变化的线段，并且在不同的行，线段的长度不同。此外，这里的“行”不限于水平方向，可以是其他的方向的行或者各个行可在不同方向上。

例如，图10示出根据本发明的实施例的确定透镜图像间距的LCD显示图像的一个示例。在图10中，在每个行，像素的颜色值从左向右以正弦曲线的方式周期性变化，并且从上往下，各个行的像素的颜色值的变化周期逐渐增大。

应该理解，颜色值的变化方式不限于正弦曲线，其他各种变化方式都是可以的，只要在一个周期中不出现相同的颜色值。

在步骤902，拍摄IID显示的IID显示图像，以获得拍摄图像。

在步骤903，根据拍摄图像与IID显示图像之间的单应性将拍摄图像中显示IID显示图像的区域转换为矩形区域。由于拍摄图像可能以一定的倾斜角度被拍摄，因此拍摄图像中的对应的IID显示图像可能变形，因此可以将其还原为原始的形状。

在步骤904，对于拍摄图像中的与LCD显示图像的各行对应的像素的颜色值，计算每个行内颜色值的变化程度。例如，LCD显示图像中的一个行与拍摄图像中的n个像素对应，则计算n个像素的颜色值的变化程度。

可以使用各种方式来确定颜色值的变化程度。例如，可以对这n个像素的颜色值的一阶导数求和来确定颜色值的变化程度。

在步骤905，将对应于LCD显示图像的各个行的颜色值的变化程度与LCD显示图像的各个行的颜色值的变化周期的关系进行拟合，获得颜色值的变化程度与变化周期的函数。

在步骤906，根据获得的函数，确定与颜色值的变化程度的最小值对应的变化周期中，并选择其中的最大变化周期。此时，该最大变化周期的长度就是透镜图像间距Pb。该变化周期的长度对应于的像素的数量，因此透镜图像间距Pb被表示为像素数量。可以根据LCD面板的像素的尺寸来计算出其他单位的长度。

根据本发明的IID的标定方法可以实现为计算机程序。该计算机程序可被加载到能够对IID的显示和图像拍摄设备进行控制以及执行相关算法的控制器中，可通过该计算机程序来控制三维显示器的显示和图像拍摄设备的操作，从而执行相应的标定操作。

图11示出根据本发明的实施例的IID的标定设备的框图。

如图11所示，根据本发明的实施例的IID的标定设备包括：图像拍摄设备1101、距离测量单元1102、透镜图像间距测量单元1103和标定单元1104。

图像拍摄设备1101在多个不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像。

例如，可以将一个图像拍摄设备1101分别布置在不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像。此外，也可以将多个相同的图像拍摄设备1101布置在多个拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像。

图像拍摄设备1101可以使用电荷耦合装置(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等图像传感器来实现。拍摄方位表示拍摄位置和/或拍摄姿态。

距离测量单元1102根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离。

对于每个拍摄方位，距离测量单元1102可利用IID显示图像和对应拍摄的拍摄图像计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性，然后利用计算的单应性来确定图像拍摄设备与LCD面板之间的位置关系，从而可以得到图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离。

通常，在计算单应性时，需要建立IID显示图像上的点与拍摄图像上的点的对应关系。在现有技术中，通常采样规则图形(例如，格子图形)作为IID显示图像来建立这样的对应关系。这样在建立对应关系时需要首先在拍摄图像上检测显示IID显示图像的区域，在检测到该区域之后在建立对应关系时，还通常需要人工干预来保证对应关系的正确建立，因此难以自动地建立IID显示图像上的点与拍摄图像上的点的对应关系。

为此，在本发明的一个实施例中，使用具有结构光图案(structured lightpattern)的IID显示图像，以利用结构光图案对LCD面板上的位置进行编码。可以使用诸如格雷码的结构光图案。

当图像拍摄设备1101对在IID上显示的具有结构光图案的IID显示图像进行拍摄获得相应的拍摄图像之后，距离测量单元1102对拍摄图像中的结构光图案进行解码，从而在拍摄图像中标识出显示IID显示图像的区域上的各个位置。这样，利用解码结果，可以建立拍摄图像上的点与IID显示图像上的点的对应关系。

此外，本发明不限于通过单应性来确定上述垂直距离，可以采用其他方式来获得上述垂直距离。例如，通过距离传感器来实现距离测量单元1102，对该垂直距离直接进行测量。

透镜图像间距测量单元1103确定在每个拍摄方位的透镜图像间距。

可通过各种方式来测量透镜图像间距。此外，将在基于上面描述的图7-图10的方式确定透镜图像间距Pb。

标定单元1104根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和/或透镜空隙。

可根据图像拍摄设备与IID的几何关系来计算透镜间距和透镜空隙。例如，可根据上面等式1-2的方式来计算透镜间距和透镜空隙。

图12示出根据本发明的一个实施例的透镜图像间距测量单元1103的框图。

如图12所示，透镜图像间距测量单元1103包括：LCD显示图像显示单元1201、拍摄图像获取单元1202、周期改变单元1203、周期确定单元1204。

LCD显示图像显示单元1201对IID进行控制，使得在LCD面板上显示具有至少一条直线的LCD显示图像。每条直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个变化周期内的像素的颜色值不存在重复。

拍摄图像获取单元1202通过图像拍摄设备1101对与LCD显示图像相应的IID显示图像进行拍摄以获得拍摄图像。

周期改变单元1203在拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值不相同时，改变显示的至少一条直线的颜色值的变化周期。

周期确定单元1204在拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同时，改变显示的至少一条直线的颜色值的变化周期，来寻找使得拍摄图像中与至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同的变化周期中的最大变化周期。例如，可利用图8中的步骤804-807所示的方式来寻找最大变化周期。

图13示出根据本发明的另一个实施例的透镜图像间距测量单元1103的框图。

如图13所示，透镜图像间距测量单元1103包括：LCD显示图像显示单元1301、拍摄图像获取单元1302、图像转换单元1303、变化程度计算单元1304、拟合单元1305、周期确定单元1306。

LCD显示图像显示单元1301进行控制，使得在LCD面板上显示LCD显示图像，使得IID的LCD面板上的每行像素的颜色值沿行方向周期性地变化，并且各个行的像素的颜色值的变化周期彼此不同。

例如，图10示出根据本发明的实施例的确定透镜图像间距的LCD显示图像的一个示例。在图10中，在每个行，像素的颜色值从左向右以正弦曲线的方式周期性变化，并且从上往下，各个行的像素的颜色值的变化周期逐渐增大。

应该理解，颜色值的变化方式不限于正弦曲线，其他各种变化方式都是可以的，只要在一个周期中不出现相同的颜色值。

拍摄图像获取单元1302通过图像拍摄设备1101对IID显示的与LCD显示图像相应的IID显示图像进行拍摄，以获得拍摄图像。

图像转换单元1303根据拍摄图像与IID显示图像之间的单应性将拍摄图像中显示IID显示图像的区域转换为矩形区域。

例如，图像转换单元1303根据拍摄图像与IID显示图像之间的单应性将拍摄图像中显示IID显示图像的区域转换为矩形区域。

变化程度计算单元1304对于LCD显示图像的每个行，计算所述矩形区域中与该行对应的像素的颜色值的变化程度。

例如，变化程度计算单元1304对与该行对应的像素的颜色值的一阶导数求和来确定颜色值的变化程度。

拟合单元1305将计算颜色值的变化程度与LCD显示图像的各个行的颜色值的变化周期的关系进行拟合，获得颜色值的变化程度与变化周期的函数。

周期确定单元1306根据获得的函数，确定与颜色值的变化程度的最小值对应的变化周期中的最大变化周期。

本发明所述的各种单元表示硬件模块，本领域技术人员可根据上述单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现所述单元。

此外，本发明的上述LCD显示图像最终显示出的IID显示图像可以作为图2的步骤201中的IID显示图像。

根据本发明的集成成像显示器的标定方法和设备，可以对透镜间距和透镜空隙进行标定，从而可以通过硬件或软件的方法来消除通过标定获得的误差。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种集成成像显示器IID的标定方法，包括：

通过图像拍摄设备在多个不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像；

根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离；

确定在每个拍摄方位的透镜图像间距；

根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和/或透镜空隙，

其中，透镜间距表示IID中的微透镜阵列MLA中的两个相邻的微透镜的光心之间的横向距离，透镜空隙表示微透镜的光心到LCD面板的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个拍摄方位，透镜间距、透镜图像间距、透镜空隙、图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离之间的关系被表示为如下等式：

$g=-\frac{D}{\mathrm{Pb}}\mathrm{Pa}-D$

其中，Pa是透镜间距，Pb为透镜图像间距，g是透镜空隙，D是图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离，

其中，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和透镜空隙的步骤包括：基于所述等式，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，获得表示在多个拍摄方位时透镜空隙与透镜间距之间的关系的多条直线，并计算所述多条直线的交点的坐标或所述多条直线的交汇区域的中心的坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，透镜图像间距表示图像拍摄设备的光心分别和两个相邻的微透镜的光心之间的两条直线与LCD面板的两个交点之间距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离的步骤包括：对于每个拍摄方位，利用IID显示图像和在该拍摄方位拍摄的拍摄图像，计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性，利用计算的单应性来确定图像拍摄设备与LCD面板之间的位置关系，以得到图像拍摄设备与LCD面板的垂直距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，IID显示图像为具有结构光图案的图像，其中，对拍摄图像中的结构光图案进行解码，以在拍摄图像中标识出显示IID显示图像的区域上的各个位置，从而建立拍摄图像上的点与IID显示图像上的点的对应关系来计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，拍摄方位包括拍摄位置和/或拍摄姿态。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距的步骤包括在每个拍摄方位执行下述步骤：

在LCD面板上显示具有至少一条直线的LCD显示图像，并对与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄以获得另外的拍摄图像，其中，每条直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个变化周期内的像素的颜色值不存在重复；

通过改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期，来寻找使得所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同的变化周期中的最大变化周期。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距的步骤包括在每个拍摄方位执行下述步骤：

在LCD面板上显示LCD显示图像，使得IID的LCD面板上的每行像素的颜色值沿行方向周期性地变化，并且各个行的像素的颜色值的变化周期彼此不同；

对IID显示的与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄，以获得另外的拍摄图像；

根据所述另外的拍摄图像与所述另外的IID显示图像之间的单应性将所述另外的拍摄图像中显示所述另外的IID显示图像的区域转换为矩形区域；

对于LCD显示图像的每个行，计算所述矩形区域中与该行对应的像素的颜色值变化程度；

将计算的与每个行对应的颜色值变化程度与LCD显示图像的各个行的颜色值的变化周期的关系进行拟合，获得颜色值变化程度与变化周期的函数；

根据获得的函数，确定与颜色值变化程度的最小值对应的变化周期中的最大变化周期。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，计算颜色值变化程度的步骤包括：对与该行对应的像素的颜色值的一阶导数求和来确定颜色值变化程度。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其中，与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像与权利要求1所述的IID显示图像相同。

11.一种集成成像显示器IID的标定设备，包括：

图像拍摄设备，在多个不同的拍摄方位对在IID上显示的IID显示图像进行拍摄，以获得多个拍摄图像；

距离测量单元，根据IID显示图像以及获得的每个拍摄图像，确定在每个拍摄方位时图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离；

透镜图像间距测量单元，确定在每个拍摄方位的透镜图像间距；

标定单元，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，确定透镜间距和/或透镜空隙，

其中，透镜间距表示IID中的微透镜阵列MLA中的两个相邻的微透镜的光心之间的横向距离，透镜空隙表示微透镜的光心到LCD面板的距离。

12.根据权利要求11所述的标定设备，其中，在每个拍摄方位，透镜间距、透镜图像间距、透镜空隙、图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离之间的关系被表示为如下等式：

$g=-\frac{D}{\mathrm{Pb}}\mathrm{Pa}-D$

其中，Pa是透镜间距，Pb为透镜图像间距，g是透镜空隙，D是图像拍摄设备与IID的LCD面板的垂直距离，

其中，标定单元基于所述等式，根据确定的垂直距离以及透镜图像间距，获得表示在多个拍摄方位时透镜空隙与透镜间距之间的关系的多条直线，并计算所述多条直线的交点的坐标或所述多条直线的交汇区域的中心的坐标。

13.根据权利要求11所述的标定设备，其中，透镜图像间距表示图像拍摄设备的光心分别和两个相邻的微透镜的光心之间的两条直线与LCD面板的两个交点之间距离。

14.根据权利要求11所述的标定设备，其中，对于每个拍摄方位，距离测量单元利用IID显示图像和在该拍摄方位拍摄的拍摄图像，计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性，利用计算的单应性来确定图像拍摄设备与LCD面板之间的位置关系，以得到图像拍摄设备与LCD面板的垂直距离。

15.根据权利要求14所述的标定设备，其中，IID显示图像为具有结构光图案的图像，其中，距离测量单元对拍摄图像中的结构光图案进行解码，以在拍摄图像中标识出显示IID显示图像的区域上的各个位置，从而建立拍摄图像上的点与IID显示图像上的点的对应关系来计算LCD面板与图像拍摄设备之间的单应性。

16.根据权利要求11所述的标定设备，其中，拍摄方位包括拍摄位置和/或拍摄姿态。

17.根据权利要求11所述的标定设备，其中，透镜图像间距测量单元包括：

LCD显示图像显示单元，在LCD面板上显示具有至少一条直线的LCD显示图像，其中，每条直线上的像素的颜色值沿直线方向周期性地变化，并且在一个变化周期内的像素的颜色值不存在重复；

拍摄图像获取单元，通过图像拍摄设备对与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄以获得另外的拍摄图像；

周期改变单元，当所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值不相同时，改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期；

周期确定单元，当所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同时，改变所述至少一条直线的颜色值的变化周期，来寻找使得所述另外的拍摄图像中与所述至少一条直线之一对应的像素的颜色值相同的变化周期中的最大变化周期。

18.根据权利要求11所述的标定设备，其中，透镜图像间距测量单元包括：

LCD显示图像显示单元，在LCD面板上显示LCD显示图像，使得IID的LCD面板上的每行像素的颜色值沿行方向周期性地变化，并且各个行的像素的颜色值的变化周期彼此不同；

拍摄图像获取单元，通过图像拍摄设备对IID显示的与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像进行拍摄，以获得另外的拍摄图像；

图像转换单元，根据所述另外的拍摄图像与所述另外的IID显示图像之间的单应性将所述另外的拍摄图像中显示所述另外的IID显示图像的区域转换为矩形区域；

变化程度计算单元，对于LCD显示图像的每个行，计算所述矩形区域中与该行对应的像素的颜色值变化程度；

拟合单元，将计算颜色值的变化程度与LCD显示图像的各个行的颜色值的变化周期的关系进行拟合，获得颜色值变化程度与变化周期的函数；

周期确定单元，根据获得的函数，确定与颜色值变化程度的最小值对应的变化周期中的最大变化周期。

19.根据权利要求18所述的标定设备，其中，变化程度计算单元对与该行对应的像素的颜色值的一阶导数求和来确定颜色值变化程度。

20.根据权利要求17或18所述的标定设备，其中，与LCD显示图像相应的另外的IID显示图像与权利要求11所述的IID显示图像相同。