CN104394398A - 利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置及其方法。该装置包括：显示单元；图像处理单元，能够从原始图像中划分出至少两个子图像；反射单元，设置于显示单元的出射光路上；控制单元，连接图像处理单元、显示单元及反射单元，能够控制显示单元在第一时刻及第二时刻分别显示第一子图像及第二子图像，并控制反射单元的旋转位置，使第一子图像或第二子图像分别以第一光程量或第二光程量输出。通过上述方式，本发明能够将原始图像划分为两个子图像，并在不同时刻显示两个子图像，同时通过反射单元旋转角度的变化使两个子图像以不同的光程量输出，进而使两个子图像之间产生深度视差，让用户能够直接感受到图像深度。

Description

利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置及其方法

技术领域

本发明涉及图像显示领域，特别是涉及利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置及其方法。

背景技术

在现有的图像显示领域，大多是使用二维显示屏，然而为了给予用户更加真实完美的视觉体验，因此使得二维显示屏所显示的图像具有三维效果成为如今的研究方向。

当前，建立三维图像的深度感知一般有以下三种方式，第一种是基于计算机图形学来调节一副图像上色彩、亮度及阴影，以建立图像对于用户的心理深度暗示，使得用户在集中精力观察图像时能产生深度的错觉；第二种是利用双眼视差原理，将二维显示屏上的图像分为左眼图像和右眼图像，使用光栅将左眼图像导引至左眼、右眼图像导引至右眼，实现裸眼可视的三维显示；第三种也是利用双眼视差原理，在二维显示屏上同时显示左眼图像和右眼图像，然后用户通过所佩戴的分色眼镜、偏振眼镜或其他设备，使左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，从而实现外设协助的可视三维显示。

然而，上述三种方式都存在着一定的问题，第一种方式只能实现有限深度，且需要用户集中注意力在图像上，第二种方式对于观看的距离及角度有一定要求，且图像呈现的效果不佳，第三种方式需要专门的投影设备以及用户需佩戴相应的设备，对于个人使用来说很不方便。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置及其方法，将待显示图像划分位两个子图像，通过反射单元旋转至不同的位置反射不同的子图像，使子图像以不同的光程量输出，从而使两个子图像之间产生一定的深度，让用户能够感受到深度信息。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置，该装置包括：显示单元；图像处理单元，用于将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据；控制单元，与图像处理单元及显示单元连接，用于控制显示单元在第一时刻根据第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据第二子图像数据显示第二子图像；反射单元，设置于显示单元的出射光路上；控制单元进一步控制反射单元在显示单元显示第一子图像时旋转至第一位置，以使得第一子图像以第一光程量输出，并控制反射单元在显示单元显示第二子图像时呈旋转至第二位置，以使得第二子图像以第二光程量输出，其中第一光程量不同于第二光程量，进而使得第一子图像和第二子图像之间产生一定的视觉深度。

其中，控制单元控制显示单元对第一子图像和第二子图像的刷新频率为待显示图像的刷新频率的至少两倍，控制单元控制反射单元旋转的频率为待显示图像的刷新频率的至少两倍。

其中，第一子图像和第二子图像分别对应于待显示图像的不同区域。

其中，第一子图像是待显示图像中的前景图像，第二子图像是待显示图像中的背景图像。

其中，第一子图像是待显示图像的激活窗口图像，第二子图像是待显示图像的未激活窗口图像。

本发明还提供利用反射镜实现图像视觉深度显示的方法，包括：将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据；控制显示单元在第一时刻根据第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据第二子图像数据显示第二子图像；控制设置于显示单元的出射光路上的反射单元在显示单元显示第一子图像旋转至第一位置，以使第一子图像以第一光程量输出，并控制反射单元在显示单元显示第二子图像时旋转至第二位置，以使第二子图像以第二光程量输出，其中第一光程量不同于第二光程量，进而使得第一子图像和第二子图像之间产生一定的视觉深度。

其中，控制显示单元在第一时刻根据第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据第二子图像数据显示第二子图像步骤包括：控制显示单元对第一子图像和第二子图像的刷新频率为待显示图像的刷新频率的至少两倍，控制反射单元旋转的频率为待显示图像的刷新频率的至少两倍。

其中，将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据的步骤包括：将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据，使得第一子图像和第二子图像对应于待显示图像的不同区域。

其中，将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据的步骤包括：将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据，使得第一子图像对应于待显示图像的前景图像，第二子图像对应于待显示图像的背景图像。

其中，将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据的步骤包括：将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据，使得第一子图像对应于待显示图像的激活窗口图像，第二子图像对应于待显示图像的未激活窗口图像。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过将待显示图像分为第一子图像及第二子图像，并且控制显示单元分别在不同的时刻显示第一子图像或第二子图像的同时，控制反射单元旋转至第一位置或第二位置使得所显示的第一子图像或第二子图像以第一光程量或第二光程量输出，进而使两子图像之间产生深度视差，让用户能够直接感受到图像深度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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。其中：

图1是本发明实现图像视觉深度显示的装置第一实施方式的结构示意图；

图2是图1中反射单元在不同时刻反射不同的子图像的示意图；

图3是图1中实现图像视觉深度显示的装置的图像划分示意图；

图4是本发明实现图像视觉深度显示的装置第二实施方式中时钟单元控制反射单元旋转的示意图；

图5是本发明实现图像视觉深度显示的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，该装置100包括：显示单元101、图像处理单元102、反射单元103及控制单元104；

其中，图像处理单元102，用于将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据。在本实施方式中，图像处理单元102选用现有的各种图像处理器(GPU)，在图像处理单元102中存储的图像的像素点数据包括一个区段号和一个二维地址，其中区段号表示该像素点的RGB颜色，二维地址表示该像素点相对于整个图像的位置。在对原始图像数据进行划分时，主要是根据其二维地址进行划分，即将待显示图像中某区域的图像数据作为第一子图像数据，其他区域的图像数据作为第二子图像数据。

在其他实施方式中，图像处理单元102可以连接外部信号输入口，例如有线电视输入口、网线输入口或者DVD输入口等，将输入的图像信号按照一定的方法进行划分，该方法可以是亮度、颜色、前后或者大小等等，例如户外的广告显示屏，显示内容包括背景图像和广告文字，可以将背景图像作为第一子图像，文字图像作为第二子图像；另外，图像处理单元102也可以直接接收外部划分好的图像信号，不用进行划分，例如3D图像信号。

反射单元103设置于显示单元101的出射光路上。在本实施方式中，反射单元103反射的位置可以根据施加的控制信号进行调整。优选地，反射单元103包括第一反射单元1031、第二反射单元1032以及第三反射单元1033，第一反射单元1031、第二反射单元1032以及第三反射单元1033分别设置在显示单元101的出射光路上。反射单元103优选为可控偏转角的高反射率平面镜。

控制单元104分别与显示单元101、图像处理单元102及反射单元103连接，这里的连接可以是有线连接或无线连接。控制单元104用于控制显示单元101在第一时刻根据第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据第二子图像数据显示第二子图像。例如，在第一时刻，控制单元104控制图像处理单元102将第一子图像数据发送至显示单元101，显示单元101根据第一子图像数据显示第一子图像，在第二时刻，控制单元104继续控制图像处理单元102将第二子图像数据发送至显示单元101，显示单元101显示第二子图像。

在其他实施方式中，显示单元101可以包括图像数据库，用于存储图像处理单元102处理后的所有图像数据，在第一时刻，控制单元104控制显示单元101获取图像数据库中的第一图像数据，并显示相应的第一图像；在第二时刻，控制单元104控制显示单元101获取图像数据库中的第二图像数据，并显示相应的第二图像。

控制单元104进一步控制反射单元103在显示单元101显示第一子图像和第二子图像的过程中进行同步旋转。如图2所示，控制单元104控制反射单元103在显示单元101显示第一子图像时旋转至第一位置，即第一反射单元1031旋转至为图中所示的实线位置，以使得第一子图像经第二反射单元1032反射后以第一光程量L1输出，并控制反射单元103在显示单元101显示第二子图像时旋转至第二位置，即第一反射单元1031旋转至为图中所示的虚线位置，以使得第二子图像经第三反射单元1033以第二光程量输出L2，这里的第一光程量L1不同于第二光程量L2，进而使得第一子图像和第二子图像之间产生一定的视觉深度。

下面以第一子图像和第二子图像为例说明。图像处理单元102将待显示图像的原始数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据，控制单元104根据图像处理单元102接收待显示图像的频率来控制显示单元101的显示和反射单元103的旋转，当图像处理单元102接收待显示图像数据的频率为f时，立刻对该图像数据进行处理，划分为第一子图像数据和第二子图像数据，控制单元104则根据该频率控制反射单元103的旋转频率为2f，显示单元101的切换频率为2f，即显示单元101在第一时刻t1根据第一子图像数据并显示相应的第一子图像，显示单元101在第二时刻t2根据第二子图像数据并显示相应的第二子图像，t2-t1＝1/2f。同时，在第一时刻t1，控制单元104控制反射单元103的第一反射单元1031旋转至第一位置上，使显示单元101的第一子图像经第二反射单元1032反射后以第一光程量L1输出，在第二时刻t2，控制单元104控制反射单元103的第一反射单元1031旋转至第二位置上，使显示单元101的第二子图像经第三反射单元1033以第二光程量L2输出。

另外，控制单元也可以以某一固定的频率F控制反射单元103的旋转和显示单元101的切换，如果图像处理单元102接收待显示图像的频率大于F/2则暂存未显示的图像，如果图像处理单元102接收待显示图像的频率小于F/2则增加待显示图像的显示时间。

区别于现有技术，本实施方式通过图像处理单元102将原始图像数据分为第一子图像数据和第二子图像数据，并传输至显示单元101，控制单元104通过控制反射单元103的旋转频率和显示单元101的切换频率，使得显示单元101于第一时刻显示第一子图像，同时反射单元103旋转至第一位置上，以使第一子图像以第一光程量L1输出，并于第二时刻显示第二子图像，同时反射单元103旋转至第二位置上，以使第二子图像以第二光程量L2输出，进而使两个子图像之间产生视觉深度，进一步的，本实施方式无需用户使用专用眼镜或其他设备，仅通过图像数据的划分和反射单元103的旋转，即在用户眼里呈现出具有深度的图像。

请根据图1参阅图3，图3是图1中实现图像视觉深度显示的装置的图像划分示意图。图像处理单元102用于将待显示图像301的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据；显示单元101根据第一子图像数据显示第一子图像302，并根据第二子图像数据显示第二子图像303。

其中，第一子图像302和第二子图像303分别对应于待显示图像301的不同区域，具体地，第一子图像302可以是待显示图像301中的背景图像，第二子图像303可以是待显示图像301中的前景图像，或者第一子图像302可以是待显示图像301的未激活窗口图像，第二子图像303可以是待显示图像301的激活窗口图像。如图3所示，待显示图像301中，状态栏和左侧窗口均为激活窗口，右侧窗口为未激活窗口，鲜花属于背景图像，则将右侧窗口和鲜花划分为第一子图像302，状态栏和左侧窗口划分为第二子图像303。

同时参阅图4，图4是本发明实现图像视觉深度显示的装置第二实施方式中时钟单元控制反射单元旋转的示意图。

在本实施方式中，控制单元104进一步包括一时钟单元(图未示)，时钟单元产生周期的脉冲信号，周期为T，该周期T同时也是图像处理单元102接收待显示图像301的周期；周期T根据高低电平分为第一时间段T1和第二时间段T2，第一时间段T1的开始时刻为t1时刻，第二时间段T2的开始时刻为t2时刻，在t1时刻显示单元101显示第一子图像，在t2时刻显示单元101显示第二子图像。

同时参阅图1-图4，本实施方式的具体实施过程如下：

周期开始时，即t1时刻，图像处理单元102接收到待显示图像301后立刻将待显示图像301划分为第一子图像302和第二子图像303，然后将第一图像302发送给显示单元101，同时，控制单元104控制反射单元103旋转，使反射单元103旋转到第一位置，即第一反射单元1031旋转至为图中所示的实线位置，以使得显示单元101显示第一子图像302，并且第一子图像302经第二反射单元1032反射后以第一光程量L1输出，；t2时刻，图像处理单元102将第二子图像303发送给显示单元101，同时，控制单元104控制反射单元103的旋转，使反射单元103旋转到第二位置，即第一反射单元1031旋转至为图中所示的虚线位置，显示单元101显示第二子图像303，并且第二子图像303经第二反射单元1033反射后以第二光程量L2输出；这样，使得背景图像和前景图像之间产生深度，达到三维显示的效果。

区别与现有技术，本实施方式通过图像处理单元102将原始图像数据按照前景和背景或者激活窗口和未激活窗口分为至少两子图像数据，并传输至显示单元101，控制单元104通过时钟信号控制反射单元103的旋转频率和显示单元101的切换频率，显示单元101于第一时刻t1显示第一子图像302，并且反射单元103在第一时刻t1旋转至第一位置，使得第一子图像302以第一光程量L1输出，并于第二时刻t2使得显示单元101显示第二子图像303，反射单元103在第二时刻t2旋转至第二位置，使得第二子图像303以第二光程量L2输出，进而使两个子图像之间产生视觉深度，进一步的，本实施方式无需用户使用专用眼镜或其他设备，仅通过图像数据的划分和反射单元103的旋转，即在用户眼里呈现出具有深度的图像。

请参阅图5，图5是本发明实现图像视觉深度显示的方法流程图，该方法包括如下步骤：

S501：将待显示图像301的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据。

其中，图像处理单元102将待显示图像301的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据，其中，每个子图像数据对应不同的子图像，从而使第一子图像302和第二子图像303对应于待显示图像301的不同区域，具体地，第一子图像302对应于待显示图像301的背景图像，第二子图像303对应于待显示图像301的前景图像，或者第一子图像302对应于待显示图像301的未激活窗口图像，第二子图像303对应于待显示图像301的激活窗口图像。

S502：控制显示单元101在第一时刻t1根据第一子图像数据显示第一子图像302，并在第二时刻t2根据第二子图像数据显示第二子图像303。

其中，控制单元104控制显示单元101对第一子图像302和第二子图像303的刷新频率为待显示图像301的刷新频率的至少两倍，控制反射单元103的旋转频率为待显示图像301的刷新频率的至少两倍；

其中，第一时刻t1和第二时刻t2分别为前后两时刻，且第一时刻t1与第二时刻t2是在子图像一定刷新频率下的两个时刻，而该刷新频率是待显示图像301刷新频率的至少两倍，且当划分出三个子图像时，该刷新频率则是待显示图像301刷新频率的至少三倍。

S503：控制设置于显示单元101的出射光路上的反射单元103在显示单元101显示第一子图像302和第二子图像303的过程中进行同步旋转，进而在第一时刻t1控制反射单元103旋转至第一位置，使第一子图像302经第二反射单元1032以第一光程量L1输出，并在第二时刻t2控制反射单元103旋转至第二位置，使第二子图像303经第三反射单元1033以第二光程量L2输出，其中第一光程量L1不同于第二光程量L2，进而使得第一子图像302和第二子图像303之间产生一定的视觉深度。

综上所述，本发明通过图像处理单元102将原始图像数据分为至少两子图像数据，并传输至显示单元101，控制单元104通过控制反射单元103旋转的频率和显示单元101的切换频率使得显示单元101于第一时刻t1显示第一子图像302的同时，反射单元103旋转至第一位置，使得第一子图像302以第一光程量L1输出；并于第二时刻t2显示第二子图像303的同时，反射单元103旋转至第二位置，使得第二子图像303以第二光程L2量输出，其中第一光程量L1不同于第二光程量L2，进而使两个子图像之间产生视觉深度，进一步的，本实施方式无需用户使用专用眼镜或其他设备，仅通过图像数据的划分和反射单元103的移动，即在用户眼里呈现出具有深度的图像。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.利用反射镜实现图像视觉深度显示的装置，所述装置包括显示单元，其特征在于，所述装置进一步包括：

图像处理单元，用于将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据；

控制单元，与所述图像处理单元及所述显示单元连接，用于控制所述显示单元在第一时刻根据所述第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据所述第二子图像数据显示第二子图像；

反射单元，设置于所述显示单元的出射光路上；

所述控制单元进一步控制所述反射单元在所述显示单元显示所述第一子图像时旋转至第一位置，以使得所述第一子图像以第一光程量输出，并控制所述反射单元在所述显示单元显示所述第二子图像时旋转至第二位置，以使得所述第二子图像以第二光程量输出，其中所述第一光程量不同于所述第二光程量，进而使得所述第一子图像和所述第二子图像之间产生一定的视觉深度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元控制所述显示单元对所述第一子图像和所述第二子图像的刷新频率为所述待显示图像的刷新频率的至少两倍，所述控制单元控制所述反射单元旋转的频率为所述待显示图像的刷新频率的至少两倍。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一子图像和所述第二子图像分别对应于所述待显示图像的不同区域。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一子图像是所述待显示图像中的前景图像，所述第二子图像是所述待显示图像中的背景图像。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一子图像是所述待显示图像的激活窗口图像，所述第二子图像是所述待显示图像的未激活窗口图像。

6.利用反射镜实现视觉深度图像显示的方法，其特征在于，所述方法包括：

将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据；

控制显示单元在第一时刻根据所述第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据所述第二子图像数据显示第二子图像；

控制设置于所述显示单元的出射光路上的反射单元在所述显示单元显示所述第一子图像旋转至第一位置，以使所述第一子图像以第一光程量输出，并控制所述反射单元在所述显示单元显示所述第二子图像时旋转至在第二位置，以使所述第二子图像以第二光程量输出，其中所述第一光程量不同于所述第二光程量，进而使得所述第一子图像和所述第二子图像之间产生一定的视觉深度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制显示单元在第一时刻根据所述第一子图像数据显示第一子图像，并在第二时刻根据所述第二子图像数据显示第二子图像步骤包括：

控制所述显示单元对所述第一子图像和所述第二子图像的刷新频率为所述待显示图像的刷新频率的至少两倍，控制所述反射单元旋转的频率为所述待显示图像的刷新频率的至少两倍。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据的步骤包括：

将所述待显示图像的原始图像数据划分为所述第一子图像数据和所述第二子图像数据，使得所述第一子图像和所述第二子图像对应于所述待显示图像的不同区域。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据的步骤包括：

将所述待显示图像的原始图像数据划分为所述第一子图像数据和所述第二子图像数据，使得所述第一子图像对应于所述待显示图像的前景图像，所述第二子图像对应于所述待显示图像的背景图像。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将待显示图像的原始图像数据划分为第一子图像数据和第二子图像数据的步骤包括：

将待显示图像的原始图像数据划分为所述第一子图像数据和所述第二子图像数据，使得所述第一子图像对应于所述待显示图像的激活窗口图像，所述第二子图像对应于所述待显示图像的未激活窗口图像。