CN104661012B

CN104661012B - 个人全息三维显示方法及设备

Info

Publication number: CN104661012B
Application number: CN201410710289.6A
Authority: CN
Inventors: 刘美鸿; 高炜; 徐万良
Original assignee: Shenzhen Magic Eye Technology Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN WEICHAO INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: CN104661012A

Abstract

本发明公开了一种个人全息三维显示方法及设备，所述方法包括：采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片；根据人脸照片的数据和拍摄装置参数，计算得到人脸中双眼与显示屏之间的距离、双眼分别与显示屏的夹角；根据夹角得到相应夹角的全息三维显示的视点，根据距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，并在显示屏中显示；将显示屏光线出射方向调整至朝向双眼中左眼、右眼方向，以使得左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到左眼、右眼；跟踪双眼位置的变化，重复上述各个步骤动态调整视点和显示内容。本发明能够适应不同人群的距离自适应观看，符合人类视觉观看原理。

Description

个人全息三维显示方法及设备

技术领域

本发明涉及个人全息显示技术领域，特别是涉及一种个人全息三维显示方法及设备。

背景技术

随着电子技术的发展和进步和用户要求的提高，目前判断电子产品优劣的条件已经远远不是停留在硬件指标和技术指标上，注重用户体验和感受才是厂商赢得市场的关键。

现在的很多电子产品比如手机、平板电脑、游戏机等都能根据用户的相应动作做出相应的操作，如当用户移动时自动改变显示屏的显示角度，甩动机身时切换界面、歌曲、视频，倾斜机身显示屏中图像随之移动，赛车游戏中根据用户对机身左右摇摆控制显示屏中赛车方向等。

现有技术实现上述功能的方法多事基于重力感应原理，即通过内部重力感应芯片判断用户的动作。重力感应的缺陷在于产品在重力范围内使用，脱离重力方位则会丧失这些功能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种个人全息三维显示方法和设备，能够实现多方位、远近自适应的用户观看全息效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是，提供一种个人全息三维显示方法，该方法包括：

采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片；

根据人脸照片上的人脸尺寸数据和拍摄装置参数，计算得到人脸中双眼与显示屏之间的距离，根据人脸照片中双眼的坐标，计算得到双眼分别与显示屏的夹角；

根据夹角分别得到相应双眼的全息三维显示的视点，根据距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的第一内容，并在显示屏中显示；

将显示屏光线出射方向调整至朝向双眼中左眼、右眼方向，以使得左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到左眼、右眼；

跟踪双眼位置的变化，重复上述各个步骤以动态获得相应的左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得双眼移动时左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

其中，采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片的步骤包括：

采用至少一拍摄装置采集至少第一位置、第二位置的人脸照片；

根据双眼分别在采集至少第一位置和第二位置的人脸照片中的成像位置，得到双眼对应的视差；

根据人脸同一点的射入第一位置拍摄装置的入射关系方位角度和射入第二位置拍摄装置的入射光线的方位角度、第一位置拍摄装置的中心点和第二位置拍摄装置中心点之间的距离，计算人脸双眼与显示屏之间的距离。

其中，根据距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小还包括调整全息三维显示中物体在全息场景的第二内容，其中，物体在全息场景的内容为人双眼视线所能包覆物体的范围内的物体外观内容，根据距离调整个人全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小的步骤包括：

判断距离是变大还是变小；

若距离变大，则缩小全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆物体的范围扩大，得到调整后的全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；反之则放大全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆物体的范围缩小，得到调整后的全息三维显示中物体在全息场景的第二内容。

其中，双眼移动时各个夹角采用如下方法获得：

根据所述人脸照片的数据，获得双眼的两眼球对应坐标值(x_L1,y_L1)和(x_R1,y_R1)，(x_L2,y_L2)和(x_R2,y_R2)，...，(x_Ln,y_Ln)和(x_Rn,y_Rn)，其中L表示左眼，R表示右眼，n表示双眼从位置1到位置n，xy坐标平面平行于显示屏的表面，采用三维标准坐标系；

根据两眼球对应坐标值得到两眼球之间的距离L₁，L₂，...L_n；

根据人脸照片的数据和拍摄装置参数、双眼对应的视差，计算人双眼与所述显示屏之间的距离，计算公式如下：

其中T为拍摄装置水平方向的距离，d为视差，f为拍摄装置焦距，c_x、c’_x分别为双眼在第一位置、第二位置的x轴像素坐标；

根据两眼球之间的距离及双眼与显示屏之间的距离，计算得双眼移动时各个夹角θ1，θ2，...，θn计算公式如下所示：

其中L是双眼之间的距离，Z是双眼与显示屏的距离。

其中，还包括步骤：根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小获得需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应左耳、右耳的不同个人全息声音。

为解决上述技术问题，本发明采用的另个技术方案是，提供一种个人全息三维显示设备，该设备包括：拍摄模块、计算模块、显示模块、调整模块。

拍摄模块用于用户进行人脸拍摄，得到人脸照片；

计算模块用于根据人脸照片上的数据和拍摄装置参数，计算得到人脸中双眼与显示屏之间的距离，根据人脸照片中双眼的坐标，计算得到双眼分别与显示屏的夹角；

显示模块用于根据夹角得到相应夹角的全息三维显示的视点，根据距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的第一内容，并在显示屏中显示；

调整模块用于将显示屏光线出射方向调整至朝向双眼中左眼、右眼方向，以使得左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到左眼、右眼；

拍摄模块还用于跟踪双眼位置，显示模块以动态调整相应的左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得双眼移动时在调整模块作用下左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

其中，拍摄模块包括至少一拍摄装置，用于采集至少第一位置、第二位置的人脸照片；

视差获取单元，用于根据双眼分别在采集至少第一位置和第二位置的人脸照片中的成像位置，得到双眼对应的视差。

其中，显示模块包括显示单元、调整单元、判断单元，调整单元用于根据距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小还包括全息三维显示中物体在全息场景的第二内容，其中，物体在全息场景的内容为人双眼视线所能包覆物体的范围内的物体外观内容；

判断单元用于判断距离是变大还是变小；

若判断单元判断结果为距离变大，则控制调整单元缩小全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆物体的范围扩大，得到调整后的全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；反之则控制调整单元放大全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆物体的范围缩小，得到调整后的全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；

显示单元用于显示调整单元调整后的全息三维图像。

其中，计算模块采用如下方式计算：

根据拍摄装置拍摄的人脸照片的数据，获得双眼的两眼球对应坐标值(x_L1,y_L1)和(x_R1,y_R1)，(x_L2,y_L2)和(x_R2,y_R2)，...，(x_Ln,y_Ln)和(x_Rn,y_Rn)，其中L表示左眼，R表示右眼，n表示所述双眼从位置1到位置n，xy坐标平面平行于所述显示屏的表面，采用三维标准坐标系；

根据拍摄装置拍摄的人脸照片的数据和拍摄装置参数、视差获取单元获得的双眼对应的视差，计算所述双眼与所述显示屏之间的距离，计算公式如下：

根据所述两眼球之间的距离及所述双眼与所述显示屏之间的距离，计算得双眼移动时各个所述夹角θ1，θ2，...，θn计算公式如下所示：

其中L是双眼之间的距离，Z是双眼与显示屏的距离。

其中，设备还包括声音调节模块，声音调节模块具体用于根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调节需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应左耳、右耳的不同个人全息声音。

本发明的有益效果是：本发明通过采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片，根据所述人脸照片的数据和拍摄装置参数，计算得到人双眼相对显示屏的夹角、双眼与显示屏之间的距离，根据人双眼与显示屏之间的距离不同、双眼相对显示屏的夹角不同，看到人双眼看到物体成像的大小不同、视线包覆物体范围不一样的原理，比如当某用户双眼与物体之间的距离相同时，在物体正前方位置观看看到物体正面，在物体正前方偏左/右某位置看到物体正面和至少部分左/右面内容，当某用户在物体正前方，在离物体比较近的位置物体在眼球上的成像比较大且可能只看到物体正面的一部分，在离物体比较远的位置物体在眼球上的成像比较小且可以看全物体的正面，当双眼间距不一样的两用户在同一位置，双眼与显示屏的夹角不同，眼球成像大小不同且视线包覆的物体范围不同，对应调节显示视点和显示屏上全息场景在z轴方向上的大小和物体在全息场景的内容，无需使用重力感应和人工操作，能够自动适应不同人群的不同距离、角度观看，逼近最真实的个人全息三维图像显示。

附图说明

图1是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式中人双眼离显示屏距离不同所覆盖物体的视角、大小不同的原理示意图；

图2是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式的流程示意图；

图3是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式的人双眼测距原理示意图；

图4是本发明个人全息三维显示方法第二实施方式的流程示意图；

图5是本发明个人全息三维显示方法第二实施方式的人双眼测距原理示意图；

图6是本发明个人全息三维显示方法第三实施方式的流程示意图；

图7是本发明个人全息三维显示设备一实施方式的结构示意图；

图8是本发明个人全息三维显示设备另一实施方式的结构示意图；

图9是本发明个人全息三维显示方法一人眼位置坐标变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

为保证本发明能正常实施，本发明设备为能够调节全息三维显示的视点的设备。一般同款设备可能会有不同年龄的不同人群、不同年龄的同种人群、相同年龄的相同人群使用，而不同年龄的不同人群、不同年龄的同种人群、相同年龄的相同人群双眼距离一般不同，观看位置不同，从而导致物体在人双眼成像大小不同，视线包覆物体的区域不同。比如，请参阅图1，图1是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式中人双眼离显示屏距离不同所覆盖物体的视角、大小不同的原理示意图。在位置a时，双眼间距为L的用户看到一物体，此时人视线包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点121到过右眼到物体右边的切点120之间面向用户一方的区域；在离显示屏与位置a同样远但角度不同的位置b时，双眼间距为L的用户看到同一物体，此时人视线包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点111到过右眼到物体右边的切点110之间面向用户一方的区域；在离显示屏比a更远的位置c时，双眼间距为L的用户看到同一物体，此时人视线包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点131到过右眼到物体右边的切点130面向用户一方的区域，此位置c的人双眼视线所能包覆所述物体的范围，比位置a的人双眼视线所能包覆所述物体的范围大。

请同时参阅图2和图3，图2是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式的流程示意图。图3是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式的人双眼测距原理示意图。该方法包括以下步骤：

S101：采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片。

假设本实施例中拍摄装置210的数量为一，设置于显示屏上，拍摄装置210可以在水平方向移动至少第一位置、第二位置，启动拍摄装置210在第一位置、第二位置分别对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片，具体实施中拍摄装置210可以是多个。

S102：根据所述人脸照片的数据和所述拍摄装置的参数，计算得到所述人脸中双眼与所述显示屏之间的距离、所述双眼与所述显示屏之间的夹角。

以显示屏中点为原点，xy坐标平面平行于所述显示屏的表面，显示屏中点为原点，水平向右为x轴正方向，垂直x轴向下为y轴正方向，指向人眼方向为z轴正方向建立三维标准坐标系。具体实施中还可以显示屏左下角、左上角等其他位置为原点，其他方向为正方向建立空间坐标系。比如图3A中在显示器220或者机身上安装拍摄装置210。假设本实施方式中拍摄装置210可从位置a水平移动到位置b如图3B所述，分别拍摄得到人脸照片，根据建立的三维坐标系可知拍摄装置在位置a、b时人眼在拍摄装置中成像232、231的坐标，人眼在位置a、b的x轴成像坐标分别为c_x、c’_x，对比人眼在位置a、b中成像根据摄像头焦距f和相似三角形原理其表达式如Q矩阵所述。

可得

其中T为拍摄装置水平方向的距离，d为视差，f为拍摄装置焦距，、c_x、c’_x分别为双眼在第一位置、第二位置x轴像素坐标，对应其三维坐标(x，y，z)就是(X/W，Y/W，Z/W)，根据上述方式可以获得人双眼不同位置的对应左右眼坐标，或者在对于人双眼在不同位置时，比如位置1到位置n，根据拍摄装置210拍摄人脸照片数据以及坐标系转换，坐标分别为(x_L1,y_L1)和(x_R1,y_R1)，(x_L2,y_L2)和(x_R2,y_R2)，...，(x_Ln,y_Ln)和(x_Rn,y_Rn)，其中L表示左眼，R表示右眼。

根据所述两眼球对应坐标值得到两眼球之间的距离L₁，L₂，...L_n；

根据所述双眼对应坐标值和所述拍摄装置的参数、所述双眼对应的视差，一般用户观看时双眼中点与屏幕上视点的连线垂直人双眼的连线，根据直角三角形公式计算得双眼移动时各个所述夹角θ₁，θ₂，...，θ_n，计算公式如下所示：

其中L是双眼之间的距离，Z是双眼与显示屏之间的距离。

具体实施中可还有其他计算方式比如根据焦距和成像大小比例关系和小孔成像原理可计算得到物距＝(1+物高/像高)*焦距，然后设定人脸高度方式或其他方式实现本步骤的目的，获得与显示屏之间的距离。

S103：根据所述夹角得到相应所述夹角的全息三维显示的视点，根据所述距离调整所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示。

一般人与物体距离远时，物体在人双眼上的成像比较小，人与物体距离近时，物体在人双眼上的成像比较大，物体与人双眼距离越近，物体在人双眼上的成像越大。比如，在站在高楼往下看，看到地面的人非常小，可能和我们平时站在地面上看到的蚂蚁大小相近。请同时参阅图1，图1是本发明个人全息三维显示方法第一实施方式中人双眼离显示屏距离不同所覆盖物体的视角、大小不同的原理示意图。在离显示屏与位置a更远的位置c，双眼间距为L的用户看到同一物体，此时人视线包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点131到过右眼到物体右边的切点130之间面向用户一方的区域，此位置c的人双眼视线所能包覆所述物体的范围比位置a的人双眼视线所能包覆所述物体的范围大。

根据步骤S101中获得的人双眼与显示屏之间的距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，并调节人双眼视线所能包覆物体的范围，比如，请参阅图9，当用户在离显示屏的距离为Z1的位置1移动到离显示屏的距离更远的位置2，在位置2时用户与离显示屏的距离为Z2，调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上变小，并调节人双眼视线所能包覆全息三维显示中物体在全息场景的范围变大；当用户在离显示屏的距离为Z3的位置3移动到离显示屏的距离更近的位置2，在位置2时用户与离显示屏的距离为Z2，调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上变大，并调节人双眼视线所能包覆全息三维显示中物体在全息场景的范围变小。根据物体在全息场景的z轴方向上的大小和人双眼视线所能包覆物体的范围调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示。

S104：将所述显示屏光线出射方向调整至朝向所述双眼中左眼、右眼方向，以使得所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到所述左眼、右眼。

根据步骤S102获得的双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，控制显示器中动态光栅，使得光栅的明暗条纹位置发生适应性改变，即将显示屏光线出射方向调整至朝向双眼中左眼、右眼方向，以使得左眼、右眼的不同个人全息三维图像经由动态光栅分别成像到左眼、右眼。

S105：跟踪所述双眼位置的变化，重复上述各个步骤以动态获得相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时所述左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

根据步骤S101获得的双眼与显示屏中心连线与显示屏法线之间的夹角和双眼移动时双眼与显示屏之间的距离Z，跟踪双眼位置的变化，同时参阅图9，图9是本发明个人全息三维显示方法一人眼位置坐标变化示意图。当用户在位置1距离显示屏Z1时，根据步骤S101至S103获得左眼、右眼的不同个人全息三维图像和物体在全息场景的内容，调节物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。在位置2距离显示屏Z2时，双眼间距为L1的用户和在位置1的用户是同一用户，双眼间距为L2的用户和在位置1的用户是不同人群或不同年龄，重复步骤S101至S103以动态获得相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时所述左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。比如在距离显示屏Z2位置，双眼间距为L1、L2的用户，经前述步骤获得相应调节视点和调节物体在全息场景的z轴方向上的大小和物体在全息场景的内容，可分别适应双眼间距不同的不同年龄、不同人群观看。

本实施方式中拍摄装置为一个摄像头，通过控制摄像头移动，在至少第一位置、第二位置得到人脸照片，根据人脸照片上的人脸尺寸数据和拍摄装置参数，计算得到人双眼相对显示屏的夹角、双眼与显示屏之间的距离，动态测得的位置变化计算转换成系统需要的数据，根据人观看距离大时观看物体小；观看距离小时，观看物体大的视觉观看原理，通过数据的变化实时获得全息三维显示的视点和调节物体在全息场景的z轴方向上的大小，适应不同人群不同距离观看，提高了用户体验。

请参阅图4，图4是本发明个人全息三维显示方法第二实施方式的流程示意图。该方法包括以下步骤：

S301：采用至少一拍摄装置采集至少第一位置、第二位置的所述人脸照片。

假设本实施例中采用设置于显示屏上同一水平的第一位置、第二位置的两个拍摄装置，具体实施中拍摄装置210的数量可以是多个或者一个，分别对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片。

S302：根据所述双眼分别在所述至少第一位置、所述第二位置的所述人脸照片中的成像位置，得到所述双眼对应视差。

根据步骤S301中得到的第一位置、第二位置的人脸照片，找出双眼在第一位置、第二位置的人脸照片上的成像位置，并将左右眼分别进行对比，分别得到人双眼对应的视差。

S303：根据所述人脸照片的数据和拍摄装置参数，计算得到所述人脸中双眼与所述显示屏之间的距离，根据所述人脸照片中所述双眼的坐标，计算得到所述双眼分别与所述显示屏的夹角。

以左拍摄装置，根据建立的三维坐标系，坐标系建立可参阅前一实施方式中步骤S102，可知人眼分别在两个摄像装置中成像232、231的坐标，根据拍摄图像、坐标系人眼分别在两个摄像装置中成像的坐标分别为c_x、c’_x。计算过程如第一实施例中步骤S102相同，此处不再赘述。

S304：判断所述距离是变大还是变小；若所述距离变大，则缩小所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围扩大，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；反之则放大所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围缩小，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的内容。

当用户观看距离处于预设的最佳观看距离范围时，判断用户观看距离是变大还是变小，若距离变大，则缩小全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，反之则放大全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小。根据用户观看距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小还包括调整所述全息三维显示中物体在全息场景的内容，其中，所述物体在全息场景的内容为人双眼视线所能包覆所述物体的范围内的所述物体外观内容。符合人观看物体近时，物体大，观看物体远时，物体小，同时当人与观看物体距离不同时双眼视线所能包覆所述物体的范围有差异的观看原理，比如，参阅图1，在位置a时，双眼间距为L的用户看到一物体，此时人视线包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点121到过右眼到物体右边的切点120之间面向用户一方的区域；在离显示屏比a更远的位置c时，双眼间距为L的用户看到同一物体，此时人视线包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点131到过右眼到物体右边的切点130面向用户一方的区域，此位置c的人双眼视线所能包覆所述物体的范围，比位置a的人双眼视线所能包覆所述物体的范围大，在位置c物体在双眼上的成像比在位置a时物体在双眼上的成像小。具体调节可参考本发明个人全息三维显示方法第一实施方式的步骤S104。

S305：根据所述夹角得到相应所述夹角的全息三维显示的视点和物体在全息场景的内容，根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小和物体在全息场景的内容调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示。

S306：将所述显示屏光线出射方向调整至朝向所述双眼中左眼、右眼方向，以使得所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到所述左眼、右眼。

本实施方式中采用两个摄像装置，分别获得人脸照片，计算过程与前述实施方式相似，这里不再赘述。根据步骤S301至步骤S303获得的数据将将物体在全息场景的z轴方向上的大小和物体在全息场景的内容调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示。其中物体在全息场景的内容是指人双眼视线包覆所述物体的内容，可参阅图1及其说明。在双眼与显示屏距离比较近时，调节物体在全息场景的z轴方向上变大，并适应调节人双眼视线所能包覆全息三维显示中物体在全息场景的范围变小，比如放大全息场景中位于前方的物体，前方放大的物体遮挡视线后面的内容，并缩小人双眼视线所能包覆全息三维显示中物体在全息场景的范围，在双眼与显示屏距离比较远时，调节物体在全息场景的z轴方向上变小，并适应调节人双眼视线所能包覆全息三维显示中物体在全息场景的范围变大，比如将位于全息场景中前方的物体缩小速度大于位于息场景中后方的物体的缩小速度，将原遮挡的内容重新显示,并放大人双眼视线所能包覆全息三维显示中物体在全息场景的范围。

S307：跟踪所述双眼位置的变化，重复上述各个步骤以动态获得相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时所述左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

拍摄装置实时跟踪所述双眼位置的变化，重复上述各个步骤以动态获得相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时所述左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

本实施方式中根据水平设置的两个拍摄装置进行拍摄得到人脸照片，根据相似三角形原理计算双眼与显示屏之间的距离和双眼相对显示屏的夹角，通过设置最佳观看距离，只有当用户在最佳观看距离范围内时，若距离变大，则缩小全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，反之则放大全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小。同时根据人双眼和显示屏的夹角得正确的全息三维显示的视点。适应不同人群不同距离不同角度最佳观看。

请参阅图6，图6是本发明个人全息三维显示方法第三实施方式的流程示意图。该方法包括以下步骤：

S501：采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片。

采用一个可在同一水平面移动的拍摄装置在至少第一位置、第二位置或者采用水平设置的两个拍摄装置分别对人脸进行拍摄，对比获得的人脸照片，获得人双眼对应的视差。

S502：根据所述人脸照片上的人脸尺寸数据和拍摄装置参数，计算得到所述人脸中双眼与所述显示屏之间的距离，根据所述人脸照片中所述双眼的坐标，计算得到所述双眼分别与所述显示屏的夹角。

S503：判断所述距离是变大还是变小；若所述距离变大，则缩小所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围扩大，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；反之则放大所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围缩小，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容。

S504：根据所述夹角得到相应所述夹角的全息三维显示的视点，根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示。

S505：将所述显示屏光线出射方向调整至朝向所述双眼中左眼、右眼方向，以使得所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到所述左眼、右眼。

S506：跟踪所述双眼位置的变化，重复上述各个步骤以动态获得相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时所述左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

步骤S502至S506与前述实施方式中步骤S303至S307相似，这里不再赘述。

S507：根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小获得需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应所述左耳、右耳的不同个人全息声音。

为提高观看效果，根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小获得需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应左耳、右耳的不同个人全息声音，放大用户位置靠显示屏近的一侧听到的声音，减小远离显示屏的一侧听到的声音。比如当用户位置靠右时，放大右声道音量，减小左声道音量；当用户位置靠左时，放大左声道音量，减小右声道音量；比如当用户位置居中，远离显示屏时，同时减小左右声道音量。

本实施方式中在用户最佳观看距离范围，当用户在最佳观看距离范围内时，若距离变大，则缩小全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，反之则放大全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小。同时根据人双眼和显示屏的夹角得正确的全息三维显示的视点，并获得需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音分别输出对应左耳、右耳。符合人观看原理，同时对应调节输出声音，使得输出声音贴近现实，提高了用户体验。

请参阅图7，图7是本发明个人全息三维显示设备一实施方式的结构示意图。该设备包括：依序相连的拍摄模块710、计算模块720、显示模块730、调整模块740，其中计算模块710还与调整模块730相连。

拍摄模块710用于在至少第一位置、第二位置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片。

计算模块720用于根据拍摄模块710得到的人脸照片的数据和拍摄装置参数，计算得到人脸中双眼与所述显示屏之间的距离，根据所述人脸照片中所述双眼的坐标，计算得到所述双眼分别与所述显示屏的夹角。

显示模块730用于根据计算模块720获得的夹角得到相应夹角的全息三维显示的视点，根据计算模块720获得的距离调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在显示屏中显示，不同位置的具体调节可参阅图9的说明，此处不再赘述。

调整模块740用于将显示屏光线出射方向调整至朝向双眼中左眼、右眼方向，以使得左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到左眼、右眼。

拍摄模块710还用于跟踪双眼位置动态获得人双眼位置，使显示模块730以动态调整相应的左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得双眼移动时在调整模块740作用下左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

请参阅图8，图8是本发明个人全息三维显示设备另一实施方式的结构示意图。该设备包括：拍摄模块810、计算模块820、显示模块830、调整模块840、声音调节模块850，拍摄模块810还包括拍摄装置811、视差获取单元812，显示模块830包括判断单元831、调节单元832、显示单元833。其中计算模块820分别与拍摄装置811、视差获取单元812、判断单元831、调节模块840相连，判断模块821还与调整单元832、显示单元833、声音调节模块850连接，显示单元833还与调整模块840相连。

拍摄装置811为一个或者两个用于在至少第一位置、第二位置对用户进行人脸检测，获得人脸照片。

视差获取单元812，用于根据拍摄装置811获得的人脸照片，找出人脸照片中双眼分别在至少第一位置、第二位置的所述人脸照片中的成像位置，得到双眼对应的视差。

计算模块820，根据所述拍摄模块810获得的所述人脸的数据和拍摄装置参数、双眼对应的视差，计算所述人脸双眼与所述显示屏之间的距离，计算公式如下：

其中T为拍摄装置水平方向的距离，d为视差，f为拍摄装置焦距，、c_x、c’_x分别为双眼在第一位置、第二位置x轴的像素坐标；

获得所述双眼的两眼球对应坐标值(x_L1,y_L1)和(x_R1,y_R1)，(x_L2,y_L2)和(x_R2,y_R2)，...，(x_Ln,y_Ln)和(x_Rn,y_Rn)，其中L表示左眼，R表示右眼，n表示所述双眼从位置1到位置n，三维坐标系建立和计算过程和上述方法相似，此处不再赘述；

根据两眼球之间的距离及双眼与显示屏的距离，计算得双眼移动时各个所述夹角θ₁，θ₂，...，θ_n计算公式如下所示：

其中L是双眼之间的距离，Z是双眼与显示屏的距离。

显示模块820用于根据位置获取模块810获得的夹角θ得到相应夹角θ的全息三维显示的视点，根据获取模块810获得的距离Z调整全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在显示屏中显示，不同位置的具体调节可参阅图9的说明，此处不再赘述。

调整模块840用于将显示屏光线出射方向调整至朝向双眼中左眼、右眼方向，以使得左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到左眼、右眼。

判断单元831用于判断双眼与显示屏之间的距离Z是变大还是变小，若双眼与显示屏之间的距离Z变大，则控制调整单元832缩小全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围扩大，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容，反之则控制调整单元832放大全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围缩小，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容。

调节单元832用于根据判断模块831判断结果调整所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小和所述全息三维显示中物体在全息场景的内容，其中，物体在全息场景的内容为人双眼视线所能包覆物体的范围内的物体外观内容。

拍摄模块810还用于跟踪双眼位置，显示模块830以动态调整相应的左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得双眼移动时在调整模块840作用下左眼、右眼始终能获得正确的全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像。

声音调节模块850用于根据全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调节需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应所述左耳、右耳的不同个人全息声音。放大用户位置靠显示屏近的一侧听到的声音，缩小远离显示屏的一侧听到的声音。

以上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

1.一种个人全息三维显示方法，其特征在于，包括：

根据所述人脸照片的数据和所述拍摄装置的参数，计算得到所述人脸中双眼与所述显示屏之间的距离、所述双眼与所述显示屏之间的夹角；

根据所述夹角分别得到相应所述双眼的全息三维显示的视点，根据所述距离调整所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的第一内容，并在所述显示屏中显示；将所述显示屏光线出射方向调整至朝向所述双眼中左眼、右眼方向，以使得所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到所述左眼、右眼；跟踪所述双眼位置的变化，重复上述各个步骤以动态获得相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时所述左眼、右眼始终能获得正确的所述全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像；根据物体在全息场景的z轴方向上的大小和人双眼视线所能包覆物体的范围调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示，人双眼视线所能包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点到过右眼到物体右边的切点之间面向用户一方的区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用设置于显示屏上的拍摄装置对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片的步骤包括：采用至少一拍摄装置采集至少第一位置、第二位置的所述人脸照片；根据所述双眼分别在所述至少第一位置、所述第二位置的所述人脸照片中的成像位置，得到所述双眼对应的视差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离调整所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小还包括调整所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容，其中，所述物体在全息场景的内容为人双眼视线所能包覆所述物体的范围内的所述物体外观内容，所述根据所述距离调整所述个人全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小的步骤包括：判断所述距离是变大还是变小；若所述距离变大，则缩小所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围扩大，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；反之则放大所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围缩小，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双眼移动时各个所述距离采用如下方法获得：根据所述人脸照片的数据，获得所述双眼的两眼球对应坐标值(x L1,y L1)和(xR1,y R1)，(x L2,y L2)和(x R2,y R2)，...，(x Ln,y Ln)和(x Rn,y Rn)，其中L表示左眼，R表示右眼，n表示所述双眼从位置1到位置n，xy坐标平面平行于所述显示屏的表面，采用三维坐标系；根据所述两眼球对应坐标值得到所述两眼球之间的距离L1，L2，...Ln；根据所述双眼对应坐标值和所述拍摄装置的参数、所述双眼对应的视差，计算所述双眼与所述显示屏之间的距离，计算公式如下：其中T为所述第一位置、第二位置之间的距离，d为所述双眼对应的视差，f为所述拍摄装置焦距，cx、c’x分别为所述双眼在所述第一位置、第二位置的x轴像素坐标；根据所述两眼球之间的距离及所述双眼与所述显示屏之间的距离，计算得双眼移动时各个所述夹角θ1，θ2，...，θn，计算公式如下所示：其中L是所述双眼之间的距离，Z是所述双眼与所述显示屏之间的距离。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，还包括步骤：根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小获得需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应所述左耳、右耳的不同个人全息声音。

6.一种个人全息三维显示设备，其特征在于，所述设备包括：

拍摄模块，所述拍摄模块用于对用户进行人脸拍摄，得到人脸照片；

计算模块，所述计算模块用于根据所述人脸照片上的的数据和所述拍摄装置参数，计算得到所述人脸中双眼与所述显示屏之间的距离，根据所述人脸照片中所述双眼的坐标，计算得到所述双眼与所述显示屏的夹角；

显示模块，所述显示模块用于根据所述夹角得到相应所述夹角的全息三维显示的视点，根据所述距离调整所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的第一内容，并在所述显示屏中显示；调整模块，所述调整模块用于将所述显示屏光线出射方向调整至朝向所述双眼中左眼、右眼方向，以使得所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像分别成像到所述左眼、右眼；所述拍摄模块还用于跟踪所述双眼位置，所述显示模块以动态调整相应的所述左眼、右眼的不同个人全息三维图像，以使得所述双眼移动时在所述调整模块作用下所述左眼、右眼始终能获得正确的所述全息三维显示的视点、物体在全息场景的z轴方向上的大小的个人全息三维图像；根据物体在全息场景的z轴方向上的大小和人双眼视线所能包覆物体的范围调整需投射到所述双眼中左眼、右眼的不同个人全息三维图像的视点，并在所述显示屏中显示，人双眼视线所能包覆物体的范围为过左眼中心到物体左边的切点到过右眼到物体右边的切点之间面向用户一方的区域。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述拍摄模块包括至少一拍摄装置，用于采集至少第一位置、第二位置的所述人脸照片；

视差获取单元，用于根据所述双眼分别在所述采集至少第一位置、第二位置的所述人脸照片中的成像位置，得到所述双眼对应的视差。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述显示模块包括显示单元、调整单元、判断单元，所述调整单元用于根据所述距离调整所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小和所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容，其中，所述物体在全息场景的内容为人双眼视线所能包覆所述物体的范围内的所述物体外观内容；

所述判断单元用于判断所述距离是变大还是变小；若所述判断单元判断结果为所述距离变大，则控制所述调整单元缩小所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围扩大，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；反之则控制所述调整单元放大所述全息三维显示中物体在全息场景的z轴方向上的大小，同时将人双眼视线所能包覆所述物体的范围缩小，得到调整后的所述全息三维显示中物体在全息场景的第二内容；所述显示单元用于显示所述调整单元调整后的所述全息三维图像。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述计算模块采用如下方式计算：

根据所述拍摄装置拍摄的所述人脸照片的数据，获得所述双眼的两眼球对应坐标值(xL1,yL1)和(x R1,y R1)，(x L2,y L2)和(x R2,y R2)，...，(x Ln,y Ln)和(x Rn,y Rn)，其中L表示左眼，R表示右眼，n表示所述双眼从位置1到位置n，xy坐标平面平行于所述显示屏的表面，采用三维标准坐标系；根据所述两眼球对应坐标值得到所述两眼球之间的距离L1，L2，...Ln；根据所述拍摄装置拍摄的所述人脸照片的数据和所述拍摄装置参数、所述视差获取单元获得的所述双眼对应的视差，计算所述双眼与所述显示屏之间的距离，计算公式如下：其中T为所述第一位置、第二位置之间的距离，d为视差，f为拍摄装置焦距，cx、c’x分别为所述双眼在第一位置、第二位置的x轴像素坐标；根据所述两眼球之间的距离及所述双眼与所述显示屏之间的距离，计算得双眼移动时各个所述夹角θ1，θ2，...，θn计算公式如下所示：其中L是所述双眼之间的距离，Z是所述双眼与所述显示屏的距离。

10.根据权利要求6至8任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括声音调节模块，所述声音调节模块具体用于根据所述全息三维显示的视点和物体在全息场景的z轴方向上的大小调节需投射到双耳中左耳、右耳的不同个人全息声音，并分别输出对应所述左耳、右耳的不同个人全息声音。