CN104219516A

CN104219516A - 一种数字分层的三维显示方法及装置

Info

Publication number: CN104219516A
Application number: CN201410440064.3A
Authority: CN
Inventors: 桑新柱; 于迅博; 高鑫; 赵天奇; 王鹏; 颜玢玢; 苑金辉; 王葵如; 余重秀
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: CN104219516B

Abstract

本发明公开一种数字分层的三维显示方法及装置，所述三维显示方法包括：S1.根据预设的显示深度，确定单元图像的宽度w，所述单元图像从预设的三维显示单元图像库中选取；S2.根据所述单元图像，得到初始视差图像；S3.根据所述单元图像、所述初始视差图像以及预设的视差图像数目K，所述K为正整数，得到K个视差图像，所述K个视差图像构成视差图像序列；S4.根据所述视差图像序列，实现三维显示。本发明的数字分层的三维显示方法及装置通过将要显示的三维内容在不同显示深度上呈现，不会出现视区跳跃和匹配错误，使观看范围扩大。

Description

一种数字分层的三维显示方法及装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种数字分层的三维显示方法及装置。

背景技术

自由立体显示可以让观看者无需佩戴视觉辅助设备观看到真实的立体效果，它在广告、3D游戏、虚拟现实等领域有着广泛的发展前景。目前主要的自由立体显示设备是柱镜光栅立体显示器。该显示设备是由柱镜光栅和液晶显示面板组成。

在显示的过程中，液晶显示面板显示编码好的立体图像，利用柱镜光栅的空间分光作用在空间中的不同位置形成不同的视点。每个视点的间距为人眼间距。显示过程如图1所示。图1为四视点自由立体显示的视点分布图，每个区域标记的数字代表在改位置可以观看到的视差图的序号。

现有的自由立体合成图通过立体显示器显示后，会在空间中形成周期性的视点分布。在相邻两个周期视区交替的位置，会产生立体反转的显现(左眼观察到视点4的内容，右眼观看到视点1的内容)。如图1所示，图中左边两个标记对号的观看者可以正常观看到立体效果，右边标记叉号的将观看到反转立体效果。这种显现是由于显示视点有限造成的。它将导致观看者的观看范围受限并且在周期性视区交替处出现不适的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中观看范围受限并且在周期性视区交替处出现反转立体效果的问题。

为此目的，第一方面，本发明提供一种数字分层的三维显示方法，该方法包括：

S1.根据预设的显示深度，确定单元图像的宽度w，所述单元图像从预设的三维显示单元图像库中选取；

S2.根据所述单元图像，得到初始视差图像；

S3.根据所述单元图像、所述初始视差图像以及预设的视差图像数目K，所述K为正整数，得到K个视差图像，所述K个视差图像构成视差图像序列；

S4.根据所述视差图像序列，实现三维显示。

可选的，在步骤S1中，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{K \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{K \cdot W_{b} + w} \cdot L;

其中，w为所述单元图像的宽度，L为观看距离，W_b为视点间距，K为预设的视差图像数目，所述K为正整数。

可选的，在步骤S2中，所述初始视差图像由M×N个所述单元图像构成，其中，M和N为正整数。

可选的，在步骤S3中，所述K个视差图像通过所述初始视差图像经过K-1次平移得到。

可选的，所述平移的平移量为w/K，其中，w为所述单元图像的宽度，K为预设的视差图像数目，所述K为正整数。

第二方面，本发明还提出一种数字分层的三维显示装置，所述三维显示装置包括：

单元图像宽度确定单元，用于根据预设的显示深度，确定单元图像的宽度w，所述单元图像从预设的三维显示单元图像库中选取；

初始视差图像获取单元，用于根据所述单元图像，得到初始视差图像；

视差图像序列生成单元，用于根据所述单元图像、所述初始视差图像以及预设的视差图像数目K，所述K为正整数，得到K个视差图像，所述K个视差图像构成视差图像序列；

三维显示单元，用于根据所述视差图像序列，实现三维显示。

可选的，在所述单元图像宽度确定单元中，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{K \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{K \cdot W_{b} + w} \cdot L;

可选的，在所述初始视差图像获取单元中，所述初始视差图像由M×N个所述单元图像构成，其中，M和N为正整数。

可选的，在所述视差图像序列生成单元中，所述K个视差图像通过所述初始视差图像经过K-1次平移得到。

相比于现有技术，本发明的数字分层的三维显示方法及装置将要显示的三维内容在不同显示深度上呈现，不会出现视区跳跃和匹配错误，使观看范围扩大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了自由立体视点显示的示意图；

图2示出了实施例一中数字分层的三维显示方法流程图；

图3示出了实施例二中四视点的数字分层的三维显示方法生成显示内容的示意图；

图4示出了实施例二中视点分布示意图；

图5示出了实施例三中数字分层的三维显示装置结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本实施例公开一种数字分层的三维显示方法，如图2所示，所述三维显示方法可包括以下步骤：

S2.根据所述单元图像，得到初始视差图像；

S4.根据所述视差图像序列，实现三维显示。

在步骤S1中，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{K \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{K \cdot W_{b} + w} \cdot L;

在步骤S2中，所述初始视差图像由M×N个所述单元图像构成，其中，M和N为正整数。

在步骤S3中，所述K个视差图像通过所述初始视差图像经过K-1次平移得到。

所述平移的平移量为w/K，其中，w为所述单元图像的宽度，K为预设的视差图像数目，所述K为正整数。在具体应用中，K可以由自由立体显示器能形成的视点的数目确定，比如自由立体显示器能形成5个视点，则K＝5。

相比于现有技术，本实施例的数字分层的三维显示方法通过将要显示的三维内容在不同显示深度上呈现，不会出现视区跳跃和匹配错误，使观看范围扩大。

实施例二：

本实施例具体公开四视点的数字分层的三维显示方法，由于视点个数为4，则预设的视差图像数目为4，本实施例中显示内容的生成过程如图3所示：

第一步：根据预设的显示深度，确定单元图像的宽度w，所述单元图像从预设的三维显示单元图像库中选取，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{4 \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{4 \cdot W_{b} + w} \cdot L;

其中，w为所述单元图像的宽度，L为观看距离，W_b为视点间距。

第二步：根据所述单元图像，得到初始视差图像，所述单元图像在视差图中的宽度为w，本实施例中，所述初始视差图像由12个单元图像构成。

第三步：根据所述单元图像、所述初始视差图像以及预设的视差图像数目4，对第二步中所得到的初始视差图像进行平移(平移量为w/4)，每次平移后产生一幅新的视差图。经过三次平移后得到四幅数字分层显示的视差图像：视差图1～视差图4，这四幅视差图构成视差图像序列，如图3所示，视差图1即为初始视差图，而视差图4平移w/4后形成的视差图5与视差图1完全相同；

本实施例中，如图3所示，d₁,d₂,d₃,d₄,d₅为一个球的右边缘到图像左边缘的距离。平移过程中的平移量(d)为两幅图间的视差。为保证步骤三中的要求，需要满足下列公式：

d₂-d₁＝d₃-d₂＝d₄-d₃＝d₅-d₄＝d；

d₅-d₁＝4d＝w。

第四步：根据所述视差图像序列，生成视点分布如图4所示，视点1可以被当作视点5来使用，所以观看者在位于视点周期交界的位置时(左眼接收到视点4的内容，有眼接收到视点1的内容)，仍然可以观看到正确的三维效果。将要显示的三维内容在不同显示深度上呈现，就可以以立体三维的方式进行正确的三维显示，不会出现视区跳跃和匹配错误。

实施例三：

本实施例公开一种数字分层的三维显示装置，如图5所示，所述三维显示装置包括：

在所述单元图像宽度确定单元中，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{K \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{K \cdot W_{b} + w} \cdot L;

在所述初始视差图像获取单元中，所述初始视差图像由M×N个所述单元图像构成，其中，M和N为正整数。

在所述视差图像序列生成单元中，所述K个视差图像通过所述初始视差图像经过K-1次平移得到，所述平移的平移量为w/K，其中，w为所述单元图像的宽度，K为预设的视差图像数目，所述K为正整数。

在具体应用中，显示单元可为自由立体显示器。

相比于现有技术，本实施例的数字分层的三维显示装置通过将要显示的三维内容在不同显示深度上呈现，不会出现视区跳跃和匹配错误，使观看范围扩大。

本文涉及的技术术语如下：

视差：视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异。

视差图像：带有连续视差的一组图像。

视点：空间中可以观看视差图的位置。

显示深度：自由立体显示中显示内容出屏或入屏的距离。

反转立体：当右视差图进入左眼，左视差图进入右眼时引发的立体视觉错误的显现。

数字三维分层：将三维显示的内容按照显示深度的不同用数字图像处理的方法呈现在不同的三维空间位置。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims

1.一种数字分层的三维显示方法，其特征在于，该方法包括：

S2.根据所述单元图像，得到初始视差图像；

S4.根据所述视差图像序列，实现三维显示。

2.根据权利要求1所述的三维显示方法，其特征在于，在步骤S1中，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{K \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{K \cdot W_{b} + w} \cdot L;

3.根据权利要求1所述的三维显示方法，其特征在于，在步骤S2中，所述初始视差图像由M×N个所述单元图像构成，其中，M和N为正整数。

4.根据权利要求1所述的三维显示方法，其特征在于，在步骤S3中，所述K个视差图像通过所述初始视差图像经过K-1次平移得到。

5.根据权利要求4所述的三维显示方法，其特征在于，所述平移的平移量为w/K，其中，w为所述单元图像的宽度，K为预设的视差图像数目，所述K为正整数。

6.一种数字分层的三维显示装置，其特征在于，所述三维显示装置包括：

7.根据权利要求6所述的三维显示装置，其特征在于，在所述单元图像宽度确定单元中，所述显示深度包括入屏显示深度Z_in以及出屏显示深度Z_out；

所述入屏显示深度Z_in满足：

z_{in} = \frac{w}{K \cdot W_{b} - w} \cdot L;

所述出屏显示深度Z_out满足：

z_{out} = \frac{w}{K \cdot W_{b} + w} \cdot L;

8.根据权利要求6所述的三维显示装置，其特征在于，在所述初始视差图像获取单元中，所述初始视差图像由M×N个所述单元图像构成，其中，M和N为正整数。

9.根据权利要求6所述的三维显示装置，其特征在于，在所述视差图像序列生成单元中，所述K个视差图像通过所述初始视差图像经过K-1次平移得到。

10.根据权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，所述平移的平移量为w/K，其中，w为所述单元图像的宽度，K为预设的视差图像数目，所述K为正整数。