CN105230012A - 用于再生图像信息的方法和自动立体屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在自动立体屏幕(11)上再生图像信息的方法，该自动立体屏幕具有像素矩阵(12)以及布置在像素矩阵(12)前方的光栅(13)，其中，像素矩阵(12)的像素(15)布置成使得它们形成彼此相邻等距布置的多行，并且其中，光栅(13)具有平行于行取向且彼此相邻等距布置的多个条状结构，其中由相邻的条状结构的横向偏移所限定的光栅(13)的周期长度(D)是直接相邻的行的横向偏移(d)的整数因子n倍大。在该情况下，该方法包括在每一种情况下将第一局部坐标值(x₁)和第二局部坐标值(x₂)与每一行关联，其中第一局部坐标值(x₁)在每一种情况下指示在屏幕(11)前方的视距(A)处水平取向的坐标轴(18)上的位置，由光栅(13)规定的脱离各自行的光的限定传播平面或者这些传播平面中的一者在该位置上与该坐标轴(18)相交，并且其中，第二局部坐标值(x₂)在横向方向上指示各自行的位置或光栅(13)的条状结构的位置，离开该行中的像素(15)的光穿过该行/结构。对于每一行，然后通过图像合成计算来自图像的各自的节选部，以及相应地驱动像素矩阵(12)的像素(15)。本发明还涉及一种设计成用于该类型的图像再生的自动立体屏幕。

Description

用于再生图像信息的方法和自动立体屏幕

技术领域

本发明涉及一种用于在自动立体屏幕上再生图像信息的方法，以及适合于执行该方法的自动立体屏幕。

由此，本发明涉及本身已知的一种类型的屏幕的使用，该类型的屏幕称为自动立体屏幕并且用于显示3D图像，使得可以三维地感知3D图像，而无需特殊的眼镜。这种屏幕包括具有多个像素的像素矩阵以及布置在该像素矩阵的前方的光栅，其中，像素矩阵的像素布置成使得它们形成彼此相邻等距布置且具有竖直行方向或相对于竖直面倾斜的行方向的多行，并且其中，光栅包括平行于这些行取向且彼此相邻等距布置的条状结构族，且在每一种情况下设定至少一个限定的用于脱离像素的光的传播平面，所述传播平面从限定的水平传播方向和行方向横跨。

背景技术

表示为光场显示器的特定类别的自动立体屏幕以特定几何结构为特征。关于这些屏幕，由相邻的条状结构的横向偏移所限定的光栅的周期长度对应于直接相邻的像素行的横向偏移的整数倍，其中该因子大于2。例如H.Hoshino，F.Okano，H.Isono和I.Yuyama在1998年在期刊“J.Opt.Soc.Am.A15,2059”中描述了这种屏幕。

这种矩阵屏幕的行可以以周期性序列被分布到多个通道上，该多个通道对应于行距离与光栅周期之间的整数比。由于特殊的几何结构，脱离矩阵屏幕的光然后被光栅导向成或限制成使得脱离这些通道中的每个通道的像素的光形成光束或光柱，光束或光柱以平行方式被引导到光栅的后面。然后屏幕的指定用途设想这些通道中的每个通道利用多个视图中的恰好一个视图的图像信息得以激活，该多个视图对应于场景从略微不同方向的平行投影。然后因此这些视图中的恰好一个视图被再生在这些通道中的每个通道的像素上。光场产生在屏幕前方的观看空间中，屏幕的观看者可以在该光场中移动并用双眼看到两个图像，这两个图像在每一种情况下形成为平行投影的视图中的不同视图的混合。这些图像然后对应于两个中心投影的图像，这两个中心投影的图像作为立体的半图像彼此补偿成为立体图像，从而观看者以三维方式感知场景，并且具体地从根据他的位置的方向感知场景。这一类型的图像再生称为全景成像。然而，仅相对小的图像深度可以以该方式真实地被再生。

发明内容

本发明的目的是利用所描述类型的屏幕，利用相对大的图像深度提供尽可能地渲染3D图像的表示的措施。

根据本发明，该目的通过具有主要权利要求的特征的用于在自动立体屏幕上再生图像信息的方法以及通过具有辅助权利要求的特征的自动立体屏幕来实现。本发明的有利的设计和另外的改进将从从属权利要求的特征得到。

因此提出了一种用于在自动立体屏幕上再生图像信息的方法，并且如前所述，该屏幕包括具有多个像素的像素矩阵以及布置在所述像素矩阵前方的光栅，其中，所述像素矩阵的所述像素布置成使得它们形成彼此相邻等距布置且具有竖直的行方向或相对于竖直面倾斜的行方向的多行，并且其中所述光栅包括平行于所述行取向且彼此相邻等距布置的条状结构族且在每一种情况下设定至少一个用于脱离所述像素的光的限定传播平面，所述传播平面从限定的水平传播方向和所述行方向横跨，其中由相邻的条状结构的横向偏移所限定的所述光栅的周期长度是直接相邻的行的横向偏移的整数因子n倍大，其中n大于2，通常显著地大于2，例如8或者更大。利用所提出的方法，所述像素矩阵被激活用于从所述屏幕前方的限定的视距对3D图像的自动立体观看，其中该方法包括以下步骤：

-在每一种情况下，将第一局部坐标值和第二局部坐标值分配到所述行中的每行，其中，所述第一局部坐标值在每一种情况下指定在所述屏幕前方的所述视距处水平取向的坐标轴上的位置，由所述光栅设定的脱离各自行的所述光的所述限定传播平面或者这些传播平面中的一者在该位置处与该坐标轴相交，并且其中，所述第二局部坐标值在横向方向上指定所述各自行的位置或所述光栅的所述条状结构的位置，脱离该行的所述像素的所述光下落通过该位置，

-对于每一所述行，在每一种情况下通过图像合成计算图像的提取部，其中，该图像在每一种情况下通过待再生的所述3D图像的从由分配到所述各自行的所述第一局部坐标值限定的位置的视角来给定，并且其中，所述提取部在每一种情况下通过该图像的条状部来限定，该图像中的所述条状部具有对应于分配到所述各自行的所述第二局部坐标值的横向位置，

-以一种方式激活所述像素矩阵的所述像素，使得对于该行以这种方式计算的所述提取部被写入到每一所述行中。

由此结果是可以相当于3D图像在常规的所谓多视图显示器上的表示的情况，利用该多视图显示器，多个横向偏移视区之一在每一种情况下的一定数目个立体的半图像在该显示器前方的视距处是可见的，所述视距取决于所应用的显示器的几何结构，并且这些成对的半图像彼此补偿成可三维感知的立体图像。此处所提出的措施关于它们的效果允许可与此相当的图像再生，尽管所应用的屏幕由于看第一眼时的像素行的距离(一方面)与光栅的周期长度(另一方面)之间的整数比而似乎适合于这种图像再生。对比于上面所描述的所谓的全景成像(实际上构思用于该全景成像的这类屏幕)，可以通过此再生具有事实上无限的图像深度的3D图像。额外的优点由于以下事实而产生：对比于常规的多视图显示器，可以至少在特定限度内自由选择视距。由此3D图像至少从位于屏幕前方的视距处的特定宽度的观察空间以良好的质量可见并且自动立体地可感知为三维的。由此，观看者可以在该观察空间内自由地移动，特别是横向自由地移动，其中仅仅所感知的视角根据横向运动改变，而没有三维印象损失。由此，三维印象(正如利用常规的多视图显示器的情况)通过看到两个不同的图像的观看者的两只眼睛而产生，该两个不同的图像表示不同的视角并且至少对应于几乎两个彼此补偿成立体图像的立体的半图像。尽管这两个图像本身包括略微不同的视角的提取部，然而这两个提取部之间的视角差异保持得这么小，使得它们没有被看成是显著混乱的。

相应地，由本发明提出的自动立体屏幕也是有利的，利用本发明提出的自动立体屏幕，图像信息可以以所描述的方式表示。该自动立体屏幕包括具有多个像素的像素矩阵、布置在所述像素矩阵前方的光栅、以及用于激活所述像素矩阵的控制单元，其中，所述像素矩阵的所述像素布置成使得它们形成彼此相邻等距布置且具有竖直的行方向或相对于竖直面倾斜的行方向的多行，其中所述光栅包括平行于所述行取向且彼此相邻等距布置的条状结构族，且在每一种情况下设定至少一个用于脱离所述像素的光的限定传播平面，所述传播平面从限定的水平传播方向和所述行方向横跨，其中由相邻的条状结构的横向偏移所限定的所述光栅的周期长度是直接相邻的行的横向偏移的整数因子n倍大，其中n大于2(通常显著地大于2)，以及其中所述控制单元被配置成激活所述像素矩阵，用于在所述屏前方的视距处对3D图像的自动立体观看，并且为此，所述控制单元被配置成执行以下步骤：

-计算或评估分配，所述分配在每一种情况下将第一局部坐标值和第二局部坐标值分配到所述行中的每行，其中，所述第一局部坐标值在每一种情况下指定在所述屏幕前方的所述视距处水平取向的坐标轴上的位置，由所述光栅设定的脱离各自行的所述光的所述限定传播平面或者这些传播平面中的一者在该位置处与该坐标轴相交，并且其中，所述第二局部坐标值在横向方向上指定所述各自行的位置或所述光栅的所述条状结构的位置，脱离该行的所述像素的所述光下落通过该位置，

-对于每一所述行，在每一种情况下通过图像合成计算图像的提取部，其中，该图像在每一种情况下通过待再生的所述3D图像的从由分配到所述各自行的所述第一局部坐标值限定的位置的视角来给定，并且其中，所述提取部在每一种情况下通过该图像的条状部来限定，该图像中的所述条状部具有对应于分配到所述各自行的所述第二局部坐标值的横向位置，

-以一种方式激活所述像素矩阵的所述像素，使得对于该行所计算的所述提取部被写入到每一所述行中。

要注意的是，坐标轴通常自然地以直的方式且平行于由像素矩阵或光栅所限定的平面延伸。然而二者并非绝对必要。因此，坐标轴在某些情况下还可以关于屏幕倾斜地放置。这会导致观察空间在左端比右端处更靠近屏幕或者更远离屏幕，3D图像从该观察空间是自动立体可见的。坐标轴还可以通过具有弧形线路的线来给定，其中第一局部坐标值则通过该线的一维参数化来限定，并且在每一种情况下限定该线上的位置。这种线还被理解为广义的坐标轴。

该控制单元在计算所述提取部时通常被配置成，确定所述提取部的图像点的亮度值，以及通过利用所述亮度值激活形成所述各自行的所述像素而将所述提取部写入到所述像素矩阵的所述行中，所述亮度值是针对各自的提取部的图像点而确定的。因此所述提取部的计算可以包括确定所述提取部的图像点的亮度值，其中，通过形成所述各自行的利用所述亮度值激活的所述像素，将所述提取部写入到所述像素矩阵的所述行中，所述亮度值是针对各自的提取部的图像点而确定的。用于计算提取部的图像合成(还称为渲染)可以以本身已知的方式来执行。因此，常规的渲染方法可以应用于此，其中相比于常规应用，利用这种渲染方法或图像合成不会产生增加的计算工作量，这是由于不同视角的相对大量的不同图像不需要被完全计算，而是计算所提到的提取部就已足够，因此在每一种情况下，仅仅计算这些图像的相对小的部分。

当然，像素矩阵还可以包括不同原色的像素(通常为红色像素、绿色像素和蓝色像素)，这些像素可以利用依赖于色彩的亮度值来激活，并且通常三个像素可以组成彩色的像素组或中和色的像素组。像素矩阵可以通过例如液晶屏幕或LED屏幕或等离子屏幕来给定。该像素矩阵的像素可以布置成多排，其中每一个提到的像素行通常至多包括来自每一排的一个像素。由此，这些行在某些情况下可以是巢状的，使得所提到的直接相邻的行的横向偏移甚至可以小于在像素矩阵的一排中的直接相邻的像素的横向偏移。关于光栅，它还可以是透镜栅格或狭缝栅格的情况，其中条状结构可以通过柱面透镜或透明的狭缝来给定。

可以实现将第一局部坐标值分配到行，使得通常甚至比n大得多的数目个不同的第一局部坐标值被分配到不同的行，从而针对行所计算的提取部从具有大于n的相应数目个不同的视角的大于n的数目个不同的图像来计算。因此，没有不利于根据屏幕的几何特征确定具有极高准确度的第一局部坐标值。因此，还利用所提出的自动立体屏幕，所提到的分配可以将大于n的数目个不同的第一局部坐标值分配到不同的行，使得控制单元被配置成，从大于n的相应数目个不同的视角的大于n的相应数目个不同的图像计算用于像素矩阵的不同的行的提取部。由此更精确的第一局部坐标值得以确定，并且允许更细微地对中间值分级，可以由此实现的图像质量则更好。由此独立于所要求的精确度的第一局部坐标值的评估为待解决的简单的几何射线任务。当然，像素具有在某些情况下不可忽略的有限延伸。此外，脱离像素并下落通过光栅的光通常由于条状结构的有限横向延伸而总是以横向方式略微地成扇形散开。然而一束光应当在每一种情况下从中心置于各自像素中的点(例如像素区域的几何中心)起始，用以确定所提到的传播平面和传播方向，其中传播方向被限定成使得由传播方向和行方向所限定的传播平面在中心位于脱离各自像素的光条(光的扇区)中。

通常，光栅在每一种情况下设定有限数目个不同的传播平面，这些不同的传播平面具有相应不同的水平传播方向，用于脱离每一行的像素或至少一些行的像素的光，并且这些传播方向由于以下事实而产生：光下落通过光栅的条状结构中的不同条状结构。通过保持要求第一局部坐标值位于限定的间隔内的附加条件或约束，可以从这些传播平面中选择一个传播方向，以便确定分配到各自行的第一局部坐标值。在所提出的自动立体屏幕的有用的实施方式中，所提到的分配因此使得分配到各自行的第一局部坐标值位于限定的间隔内。该间隔在坐标轴上的两个边界或界限由此限定了上面所提到的观察空间的横向限制，可以从该观察空间自动立体地看到3D图像。

所提出的方法或所提出的自动立体屏幕的典型实施方式设想分配到行的第一局部坐标值，使得所述行在每一种情况下被分布到n个或n+1个或n+2个直接相邻的行的组上，在所述直接相邻的行内，分配到各自的组的所述行的所述第一局部坐标值在行与行之间相差局部坐标差，所述局部坐标差对于所有的组是相等的，其中分配到这些组中的每组的所述行的第一局部坐标值在每一种情况下横跨坐标间隔，所述坐标间隔是所提到的局部坐标差的至少n倍大。通常，所提到的组中的大多数将准确地包括n行，而少数的组由n+1行形成或在某些情况下由n+2行形成。视距可以通过改变行到所提到的组上的划分或分布而增大或减小，并且因此观察空间可以被拉得更靠近屏幕或者以更大的距离从屏幕移开，再生的3D场景从该观察空间以良好的质量自动立体地可见。如果需要，则该观察空间还可以通过此横向移位。

以所描述的方式再生的3D图像是可见的，并且可以以三维方式且以比较良好的质量在所提到的观察空间内自动立体地来感知。然而，降低图像质量的干扰尤其可以在观察空间的边缘处产生，该干扰通常可见为在行方向上(例如倾斜地)跑动且彼此相邻平行放置的条。这些干扰的原因是相邻像素行之间的串扰，其中来自非常不同的视角的图像的提取部得以再生。在所描述的激活的情况下，3D场景的平行投影的提取部在大多数情况下被再生在彼此相邻布置的像素行上，该3D场景具有在每一种情况下略微不同的视角。然而，利用在行中每一个粗略地第n次跳动，在视角中显著更大的跳动(因此分配到这些行的第一局部坐标值之间的更大的跳动)在相反的方向上产生，并且这可以导致所提到的干扰。下文概述了允许这些干扰至少弱化的措施。由此，平均强度值被写入到一些行中。在每一种情况下，这优选地涉及直接相邻的行中的一者，因此涉及像素矩阵的行，极大不同的视角的图像的提取部将要被写入到所述直接相邻的行中，所提到的更大的视角跳动利用像素矩阵的行而发生。由此，它事实上是在具有视角的两个图像的贡献之间的平均值，这两个图像对应于所提到的在屏幕前方的观察空间的右边缘和左边缘。

为了实现这点，因此可以设想，额外地将位于行的所提到的组中的一组的边缘处的至少一些所述行分配到连接到所述组的该边缘的行的相邻组，并且因此将由两个所述传播平面所限定的两个第一局部坐标值分配到这些行，其中，因此在每一种情况下基于这两个第一局部坐标值中的一者而针对这些行在每一种情况下计算两个提取部，并且其中利用平均亮度值分别激活这些行的所述像素，所述平均亮度值通过对由这两个提取部所限定的亮度值求平均而产生。因此在该情况下，控制单元可以被配置成，针对最后提到的每一行，相应地在每一种情况下基于这两个第一局部坐标值中的一者而在每一种情况下计算两个提取部，以及在每一种情况下利用平均亮度值激活这些行的所述像素，所述平均亮度值通过对由这两个提取部所限定的亮度值求平均而产生。

所提到的平均亮度值通常在每一种情况下被确定为利用第一加权因子加权的第一亮度值与利用第二加权因子加权的第二亮度值的总和，所述行的所述像素利用所述平均亮度值而激活，两个第一局部坐标值被分配到所述行并且针对所述行计算两个提取部，其中所述第一亮度值由用于各自的像素的所述两个提取部中的第一提取部来限定，而所述第二亮度值由用于相同的像素的这两个提取部中的第二提取部来限定。当然，在每一种情况下，不排除简单地具有值0.5的两个加权因子。然而，在每一种情况下根据各自的第一局部坐标值多么靠近所提到的间隔的边界，第一加权因子和第二加权因子在某些情况下还可以针对关注的每个像素行来限定。通过此可以实现对所提到的干扰的甚至更好的抑制。具体地，计算所述第一提取部所基于的所述第一局部坐标值越靠近所提到的间隔的间隔边界，在每一种情况下针对所述行中的一行所限定的所述第一加权因子应当越小。相应地，计算所述第二提取部所基于的所述第一局部坐标值越靠近所提到的间隔的间隔边界，针对所述各自行所限定的所述第二加权因子应当相应地越小。因此，第二权重因子通常越大，第一权重因子越小，反之亦然。针对关注的每一像素行，权重因子可以例如被限定成使得第一权重因子和第二权重因子的总和在每一种情况下总计达1。可以由为此合适地编程的控制单元来实现所描述的对平均亮度值的计算或评估以及对权重因子的计算或评估，平均亮度值和权重因子在某些情况下为此可变地被限定。

如已经提到的视距可以是可变的，为此，该视距可以例如根据输入命令或由跟踪设备所测量的值来限定。相应地，自动立体屏幕的控制单元可以被配置成，以根据限定所述视距的输入命令或由跟踪设备所确定的测量结果的方式来激活所述像素矩阵。因此可以提供跟踪设备，该跟踪设备测量至少一个观看者的一双眼睛到屏幕的距离，以便可以相应地限定视距。测量结果还可以用来执行观察空间的横向偏移，以便确保观看者或多个观看者中的每个观看者位于该观察空间内。

附图说明

以下通过图1至图5更详细地阐述本发明的实施方式示例，其中：

图1示出了自动立体屏幕和在该屏幕前方的观看者空间的示意图，其具有屏幕的常规激活；

图2示出了该屏幕的像素矩阵和布置在该像素矩阵前方的光栅的细节的主视图；

图3示出了根据图2的具有屏幕的修改的表示；

图4示出了图1的屏幕的细节的放大图，其中常规激活表示为全景成像；以及

图5以根据图4的表示示出了图1的自动立体屏幕和在该屏幕前方的观看空间的示意图，其以此处提出的方式具有屏幕的不同类型的激活。

具体实施方式

图1示出了自动立体屏幕11，其包括像素矩阵12、布置在像素矩阵12前方一定距离处的光栅13、和用于激活像素矩阵12的控制单元14。图2示出了像素矩阵12的细节。在每一种情况下，不同附图中的相同特征设置有相同的附图标记并在每个附图的上下文中不再阐述。如将要在图2中所识别的，像素矩阵12包括多个像素15，其中在该情况中，像素矩阵12的像素15形成彼此相邻等距布置的多行，其中行方向相对于竖直面倾斜。在图2中，对于这些行中的两行，在每一种情况下由虚线表示各行像素15的位置和线路。

由此，在图2中示出了将像素15划分到8个子集上，并且该划分由这种类型的屏幕11的常规应用来执行。利用该划分，所提到的多行像素15以周期性序列从左到右被分布到子集上。从而子集被编号为从1到8，其中在图2中，像素15分别设置有从1到8的序号，并且该序号对应于子集的序号，各自的像素15被分配到该子集。从而在每一种情况下，已经提到的行由这些子集中的仅一个子集的像素形成，并且至多包括来自每排像素15的一个像素15。像素15的编号使行的倾斜线路易于识别。

关于像素15，在该情况中，根据它们各自的原色，情况是三种不同原色的像素15，三种不同原色在图2中由红色R、绿色G或蓝色B表征。从而，在每一种情况下，同一行的彼此上下布置的三个像素15在每一种情况下在行方向上彼此补偿而成为色彩中性的像素组，该色彩中性的像素组也就是适合于再生任何色彩的像素组。当然，其它修改也是可以想到的，利用这些修改，多于三种色彩属于像素组或行具有竖直线路，其中然后将要根据不同原色将像素相应地布置到像素矩阵22上。对于像素矩阵12，其例如可以是液晶屏幕(因此LCD)的情况，或者可以是由发光二极管矩阵形成的LED屏幕的情况，或者也可以是等离子屏幕的情况。

图3以对应于图2的表示示出了不同的实施方式示例，其中不同行的像素15是巢状的，使得在每一种情况下，一排像素15位于一行直接连续的像素15之间，所述排不包括该行的像素15。然而，相较于图1的实施方式示例，这导致直接相邻的行的横向偏移d更小，并导致这些行相对于竖直面稍微更小地倾斜。以下通过图1和图2的屏幕11所进一步描述的像素矩阵12的特殊激活对于图3中示出的这种类型的屏幕以相同的方式也是可行的。

光栅13包括平行于多行像素15取向的结构族，这些结构彼此等距布置，在图2和图3中，这些结构在每一种情况下由实线表示并且在每一种情况下设定至少一个限定的用于脱离像素15的光的传播平面。从而传播平面由于脱离每个像素15且下降(传递)通过光栅13的结构的光的扇状传播而形成，并且分别从限定的水平传播方向和行方向被横跨。由相邻的条状结构的横向偏移所限定的光栅13的周期长度D为直接相邻的行的横向偏移d乘以准确的整数因子n。在本实施方式示例中所提到的因子n为n＝8，因此D与八倍的直接相邻的像素行的横向偏移d一样大。当然，对于所描述的屏幕11的其它修改并且特别是在更高分辨率的像素矩阵12的情况下，可能甚至明显更大的整数可以代替因子数字8。

在该情况下，光栅13为透镜栅格，其中条状结构由柱面透镜给定。在所描述的屏幕11的修改的情况下，所提到的结构也可以由透明的狭缝给定，因此光栅13由狭缝栅格给定。

对于所提到的在术语全景成像或一维全景成像下已知的屏幕11的常规应用，待再生的3D场景的n(因此在该情况下是8)个不同的平行投影中的一个投影被再生在每个提到的子集上，其中这些平行投影通过略微不同的投影方向而彼此不同，并且被编号为从1到8。这在图4中示出，图4以略大的比例示出了屏幕的一部分，其中像素矩阵的三个细节以放大的方式再次被呈现。在每一种情况下用小正方形示出贯穿这些放大细节中的各细节的多行像素15中的每一行，其中这些行以几乎垂直的方式穿过绘图平面。从而在每一种情况下可以将正方形理解为各行像素15的像素15中的一个像素。在放大细节中标记的并且在那里指示不同像素15的从1到8的数字因而指定各像素15所属的子集的序号以及再生在像素15的该子集上的平行投影的序号。

现在，该屏幕的特殊的几何形状导致了以下事实：以例如用于n＝8的图1中所示出的方式，脱离像素子集中的单个子集的光以平行光束或扇状(条状)穿过光栅。与再生3D场景实际上所引起的光场非常类似的光场借助于此在屏幕的前方形成相对大的观察空间16，其中该空间在图1中以阴影线的方式表示。由于这点，定位成他的眼睛位于观察空间16内的观看者可以三维地感知3D场景，其中通过从屏幕的各个区域入射到他的眼睛中的不同平行投影的贡献，他看到不同平行投影的混合。从而，观看者在每一种情况下从对应于他在观察空间16内的当前位置的视角看到3D场景，该视角在观看者运动时随该位置而改变。

现在在此处，图1的屏幕11的不同类型的激活(也可类似地应用到图4的屏幕)将要被描述，并且这相当于常规的多视图显示器的操作。在示例的情况中，多视图显示器通过不同的几何结构而不同于此处所描述的屏幕11，该不同的几何结构仅以略微更小的周期长度D＝8dA/(A+a)为特征，其中A被指定为视距。利用这一仅略微不同的几何结构，在图5中用虚线示出的情况会导致，如果在彼此补偿的八个立体的半图像全部再生同一场景且在每一种情况下对应于不同的观看方向或者相机位置的情况下，八个立体的半图像之一被再生在该八个立体的半图像之一的像素15的八个子集中的每个子集上，则使得它们彼此成对补偿成为该场景的具有不同视差偏移的立体图像。之后，图5呈现的八个具有菱形轮廓的视区17在每一种情况下会形成在屏幕11前方的视距A处，半图像之一从八个视区17是可视的。直接相邻的视区的横向偏移由此会粗略地对应于普通的一对眼睛的眼间距。以将其眼睛定位在由视区17横跨的区域内(那里在两个不同的视区17中)的这种方式而位于屏幕前方的每位观看者可以通过此以三维呈现方式来感知场景。

图5中以三个气泡示出的三个细节的放大图示出了为什么利用本屏幕11在没有再费周折的情况下这一类型的图像再生是不可能的。那里，对于像素矩阵12的几个所选择的区域，再次放大示出像素线的细节。图1和图4的实际光束路径的各部分在这些放大图中以实线方式示出。由此，人可以识别出，以虚线方式表示的且中心引导到视区17中的光束没有以中心方式脱离像素15，而是脱离相对于像素15的中间点横向偏移不同小幅度的点，这些光束(如图中所示的所有光束)在每一种情况下将要表示各自有限地延伸的光柱的中间线。这是上述的关系式D＝8d的结果，并且由于与对应的多视图显示器实际上所需要的关系式D＝[8×A/(A+a)]×d有偏差，因而这是为什么在前面段落中所描述的该类型的图像再生不能在没有再费周折的情况下被转移到本屏幕11的原因。

现在此处利用所描述的屏幕11来执行一种用于再生图像信息的方法，该方法导致相当于常规的多视图显示器的常规操作的效果。为此，通过在每一种情况下分配到所提到的每行的第一局部坐标值x₁和第二局部坐标值x₂，首先执行特殊的分配，其中，在每一种情况下第一局部坐标值x₁指定坐标轴18上的位置，坐标轴18被水平地取向在屏幕1前方的视距A处，脱离各自行的光的由光栅13设定的限定传播平面或者这些传播平面之一在该位置处与该坐标轴18相交，并且其中，在横向方向上，第二局部坐标值x₂指定各自行的位置或光栅13的条状结构的位置，脱离该行的像素15的光穿过该位置。在图5中，通过随机选择的示例示出了对第一局部坐标值x₁和第二局部坐标值x₂的评估，单个光束19中心地脱离像素15之一。为此，相对于在像素矩阵的线方向上取向的另一坐标轴20，第二局部坐标值x₂可以被限定为各自的行或条状结构与该另一坐标轴20的交叉点的坐标。为了改进概观的目的，图5中的另一坐标轴20以略微偏移的方式呈现在像素矩阵12后面。

关于该分配的第一局部坐标值x₁假定远多于8个不同的值。为了图示的目的，在图5中可以在以放大的方式在那里呈现的细节中所识别的像素15在每一种情况下以第一局部坐标值x₁为特征，在各自的像素15的上方记下第一局部坐标值x₁，并且将第一局部坐标值x₁分配到各自的像素15所属的行。在该情况下，由此第一局部坐标值x₁被扩展成使得第一局部坐标值x₁1、2、3、4、5、6、7和8被分配到像素15的八个直接相邻的行，八个直接相邻的行在中心贯穿像素矩阵12。在像素矩阵12的其它区域中，然而第一局部坐标值x₁假定中间值。

首先，控制单元14被配置成计算第一局部坐标值x₁和第二局部坐标值x₂的概括分配，或者，在该分配已经存储在任何位置的情况下，被配置成评估该分配。

基于此，通过控制单元14的合适的编程，在每一种情况下通过图像合成而针对每一行计算图像的提取部，其中该图像在每一种情况下通过待再生的3D图像从由分配到各自行的第一局部坐标值x₁所限定的位置的视角来给定，并且其中该提取部在每一种情况下由该图像的条状部来限定，在该图像中，该条状部具有对应于分配到各自行的第二局部坐标值x₂的横向位置。一种常规的渲染方法可以应用于此，其中，当相比于这种渲染方法或图像合成方法的常规应用时，关于计算不产生增加的工作量，这是因为如下事实：相对大量的图像未以完整程度来计算，而是仅计算所提到的条状提取部，从而在每一种情况下计算这些图像的相对小的部分。在每一种情况下，起始点可以是以常规的方式限定3D场景且以本身已知的方式处理所应用的渲染方法或所应用的图像合成的数据，以便获得需要的图像，即使在每一种情况下仅仅利用提取部。

最后，通过为此所配置的控制单元14来激活像素矩阵12的像素15，从而将针对各自行所计算的提取部写入到每一行中。由此，提取部的计算意味着对该提取部的图像点的亮度值的评估，其中，通过形成各自行的利用亮度值激活的像素15将提取部写入到像素矩阵的行中，这些亮度值是针对各自的提取部的图像点确定的并且以取决于各自原色的方式来限定。

由于该激活，眼睛位于观察空间16’(在图5中以虚线的方式绘制)内的观看者的眼睛在每一种情况下看到大量的上面所引用的提取部的贡献，并且因此严格来说看到各种图像的混合，其中该混合在每一种情况下由于其中所包含的图像之间的仅仅略微的视角差异而非常精确地对应于现实的视角，并且其中两只眼睛可见的视角因眼间距所对应的视差偏移而彼此不同。因此，在观察空间16’内的任何每个位置处的屏幕向用户提供再生的3D场景的三维印象。由此，观察空间16’粗略地对应于视区17的凸面包络。它还可以略微更大，但通常延伸到比利用常规全景成像产生的观察空间16更小的程度。然而，代替此，可以以所描述的方式再生的3D图像受制于更少的限制，特别是关于图像深度。

如图5中所示，由于第一局部坐标值x₁以这种精确且细微分级的方式来计算并因此被分配到行，使得数目远多于八个的不同局部坐标值x₁被分配到不同的行，因而针对行计算的提取部也从具有远多于八个的相应数目的不同视角的相应远多于八个的大量不同的图像来计算。

视距A是可变的，并且可以被设定为可以至少在特定限度内自由选择的值。由此，例如控制单元14可以被配置成以取决于限定视距A的输入命令的方式激活像素矩阵12。在此还可行的是，屏幕11额外地包括跟踪设备，该跟踪设备在此未示出且检测观看者的头到屏幕11的距离并将该距离传输到控制单元14，所述控制单元之后根据所测量的距离限定视距A并且以根据此的方式激活像素矩阵12。

由于光栅13包括多个条状结构，因此在该情况下，多个柱面透镜彼此相邻放置，或者在提到的修改之一中，多个狭缝彼此相邻放置，脱离像素15的光可以下落通过条状结构，因而对于脱离每一行的像素15的光，光栅不仅指定一个传播平面，而且指定有限数目的具有相应不同的水平传播方向的不同传播平面。其结果是，当确定待分配到行的第一局部坐标值x₁时，用于激活像素矩阵的所描述的措施依然允许间隙的某一边缘。而且，可以利用该边缘，以便还将观察空间16’在特定限度内横向偏移。

由此，通过维持要求第一局部坐标值x₁位于限定的间隔内的约束，从不同的传播平面选择一个传播平面，其中脱离各自行的光可以下落通过光栅13，以便确定分配到各自行的第一局部坐标值x₁。该间隔简单地被限定成使得它位于观察空间16’内的坐标轴18上，并且使得其间隔限度至少大约对应于观察空间16’的横向界限或边界。

由此在每一种情况下，第一局部坐标值x₁被分配到行，从而行在每一种情况下被分布到八个或九个直接相邻的行的组上、或者还在某种情况下的独立情况中被分布到十个直接相邻的行的组上，在这些直接相邻的行内，分配到各自组的行的第一局部坐标值x₁在行与行之间相差局部坐标差(在本情况中为1或略大于1)，该局部坐标差对于所有的组是相同的，其中分配到这些组之一的行的第一局部坐标值x₁在每一种情况下横跨坐标间隔，该坐标间隔是所提到的局部坐标差的至少八倍。这可以容易地在图5中的三个放大的细节中被识别。

利用此处所描述的像素矩阵12的激活的特殊变型，位于所提到的行组之一的边缘处的至少一些行额外地被分配到连接到该组的边缘的相邻行组。因此，由两个传播平面所限定的两个第一局部坐标值x₁被分配到这些行，这些行中的整六行在图5的再次放大的细节中将被看到，并且这些行的像素15在那里可以以阴影线的方式表示识别。按照那里所选择的缩放比例，在图5中可识别的用于六种情况的这两个第一局部坐标值x₁在一种情况下是0、8和8、9，在另一种情况下是0、7和8、8，在第三种情况下是0、5和8、6，在第四种情况下是0、4和8、5，在第五种情况下是0、3和8、4，以及在第六章情况下是0、2和8、3。分配到各自行的两个第一局部坐标值x₁之一由此被写在各自的像素15的下面。该双分配精确地利用那些行来执行，那些行利用所选择的或所期望的观察空间16’而精确地放置使得脱离那里穿过光栅13的两个相邻结构的光在每一种情况下离开光栅13，从而该光精确地或几乎精确地在观察空间16’的两个横向边界处入射到观察空间16’中。更大或更小的加权、从而更大或更小的权重因子，可以被分配到这些传播方向中的一者或另一者，根据考虑的两个传播方向的权重因子，如图5中所示，光进一步下落到观察空间16’中。在每一种情况下，通过各自的第一局部坐标值x₁的百分比数将权重因子写入到图5中。之后，在每一种情况下针对所选择的这些行中的每行计算两个提取部，该计算在每一种情况下基于分配到各自行的两个第一局部坐标值x₁之一，其中这些行的像素15在每一种情况下利用平均亮度值来激活。由此，通过平均由两个提取部所限定的亮度值来确定该平均亮度值，其中利用所提到的加权或权重因子对这些亮度值加权，其完成为100％。由于串扰(尤其是利用从靠近观察空间16’的横向边界的位置对屏幕11的观看)而会另外出现的干扰伪影可以通过该措施来减弱或防止。

激活行的像素15所利用的所提到的平均亮度值在该情况下因此被确定为利用第一权重因子加权的第一亮度值与利用第二权重因子加权的第二亮度值的总和，两个第一局部坐标值x₁被分配到这些行并且针对这些行计算两个提取部，其中第一亮度值是由用于各自像素15的两个提取部中的第一个提取部所限定的亮度值，而第二亮度值是由用于相同的像素15的这两个提取部中的第二个提取部所限定的亮度值。在每一种情况下以根据各自的局部坐标值x₁位于离上面所提到的间隔的边界有多近的方式，针对关注的像素15的每一行，第一权重因子和第二权重因子由此通过控制单元14的合适编程来限定，在该情况下，各自的局部坐标值x₁被限定为从0、1达到8、9。因此产生特别低干扰的图像再生。

在每一种情况下，计算第一提取部所基于的第一局部坐标值x₁越靠近所提到的间隔的间隔边界，针对一行所限定的第一权重因子越小，而计算第二提取部所基于的第一局部坐标值x₁越靠近所提到的各自间隔的间隔边界，针对各自行所限定的第二权重因子越小。第一权重因子越小，第二权重因子越大，反之亦然。

Claims (23)

1.一种用于在自动立体屏幕(11)上再生图像信息的方法，所述自动立体屏幕(11)包括具有多个像素(15)的像素矩阵(12)以及布置在所述像素矩阵(12)前方的光栅(13)，其中，所述像素矩阵(12)的所述像素(15)布置成使得所述像素(15)形成彼此相邻等距布置且具有竖直的行方向或相对于竖直面倾斜的行方向的多行，并且其中，所述光栅(13)包括平行于所述行取向且彼此相邻等距布置的条状结构族且在每一种情况下设定至少一个用于脱离所述像素(15)的光的限定传播平面，所述传播平面从限定的水平传播方向和所述行方向横跨，其中由相邻的条状结构的横向偏移所限定的所述光栅(13)的周期长度(D)是直接相邻的所述行的横向偏移(d)的整数因子n倍大，其中n大于2，其中所述像素矩阵(12)被激活用于从所述屏幕(11)前方的视距(A)对3D图像的自动立体观看，并且其中所述方法包括以下步骤：

-在每一种情况下，将第一局部坐标值(x₁)和第二局部坐标值(x₂)分配到所述行中的每行，其中，所述第一局部坐标值(x₁)在每一种情况下指定在所述屏幕(11)前方的所述视距(A)处水平取向的坐标轴(18)上的位置，由所述光栅(13)设定的脱离各自行的所述光的所述限定传播平面或者这些传播平面中的一者在该位置处与该坐标轴(18)相交，并且其中，所述第二局部坐标值(x₂)在横向方向上指定所述各自行的位置或所述光栅(13)的所述条状结构的位置，脱离该行的所述像素(15)的所述光下落通过该位置，

-对于每一所述行，在每一种情况下通过图像合成计算图像的提取部，其中，该图像在每一种情况下通过待再生的所述3D图像的从由分配到所述各自行的所述第一局部坐标值(x₁)限定的位置的视角来给定，并且其中，所述提取部在每一种情况下通过该图像的条状部来限定，该图像中的所述条状部具有对应于分配到所述各自行的所述第二局部坐标值(x₂)的横向位置，

-以一种方式激活所述像素矩阵(12)的所述像素(15)，使得对于该行以这种方式计算的所述提取部被写入到每一所述行中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取部的所述计算包括：评估所述提取部的图像点的亮度值，其中，通过形成所述各自行的利用所述亮度值激活的所述像素(15)，将所述提取部写入到所述像素矩阵(12)的所述行中，所述亮度值是针对各自的所述提取部的所述图像点确定的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一局部坐标值(x₁)在每一种情况下以如下这种精确的方式来确定：将大于n的一定数目个不同的第一局部坐标值(x₁)分配到不同的所述行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述光栅(13)在每一种情况下设定具有不同的水平传播方向的有限数目的相应不同的传播平面，所述传播平面用于脱离每行的所述像素(15)或脱离一些所述行的所述像素(15)的所述光，并且这些传播方向由于以下事实而产生：所述光下落通过所述光栅(13)的所述条状结构中的不同条状结构，其中，通过保持要求所述第一局部坐标值(x₁)位于限定的间隔内的约束而从这些传播平面中选择一个传播平面，以便确定分配到所述各自行的所述第一局部坐标值(x₁)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第一局部坐标值(x₁)分配到所述行，使得所述行在每一种情况下被分布到n个或n+1个或n+2个直接相邻的行的组上，在所述直接相邻的行内，分配到各自的所述组的所述行的所述第一局部坐标值(x₁)在行与行之间相差局部坐标差，所述局部坐标差对于所有的组是相同的，其中，分配到这些组中的每组的所述行的所述第一局部坐标值(x₁)在每一种情况下横跨坐标间隔，所述坐标间隔是所述局部坐标差的至少n倍大。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，额外地将位于行的所述组中的一组的边缘处的至少一些所述行分配到连接到所述组的该边缘的行的相邻组，并且因此将由两个所述传播平面所限定的两个第一局部坐标值(x₁)分配到这些行，其中，因此在每一种情况下基于这两个第一局部坐标值(x₁)中的一者而针对这些行在每一种情况下计算两个提取部，并且其中，在每一种情况下利用平均亮度值激活这些行的所述像素(15)，所述平均亮度值通过对由这两个提取部所限定的亮度值求平均而产生。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述平均亮度值在每一种情况下被确定为利用第一加权因子加权的第一亮度值与利用第二加权因子加权的第二亮度值的总和，所述行的所述像素(15)利用所述平均亮度值而激活，两个第一局部坐标值(x₁)被分配到所述行并且针对所述行计算两个提取部，其中，所述第一亮度值由用于各自的所述像素(15)的所述两个提取部中的第一提取部来限定，所述第二亮度值由用于相同的所述像素(15)的这两个提取部中的第二提取部来限定。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一加权因子和所述第二加权因子在每一种情况下以根据各自的所述第一局部坐标值(x₁)多么靠近所述间隔的边界的方式来限定。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，计算所述第一提取部所基于的所述第一局部坐标值(x₁)越靠近所述间隔的间隔边界，将在每一种情况下针对所述行中的一行所限定的所述第一加权因子限定得越小，而计算所述第二提取部所基于的所述第一局部坐标值(x₁)越靠近所述间隔的间隔边界，将针对所述各自行所限定的所述第二加权因子限定得越小。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述视距(A)是可变的，并且以根据输入命令或由跟踪设备所测量的值的方式来限定。

11.一种自动立体屏幕(11)，所述自动立体屏幕(11)包括具有多个像素(15)的像素矩阵(12)、布置在所述像素矩阵(12)前方的光栅(13)、以及用于激活所述像素矩阵(12)的控制单元(14)，

其中，所述像素矩阵(12)的所述像素(15)布置成使得所述像素(15)形成彼此相邻等距布置且具有竖直的行方向或相对于竖直面倾斜的行方向的多行，

其中，所述光栅(13)包括平行于所述行取向且彼此相邻等距布置的条状结构族，且在每一种情况下设定至少一个用于脱离所述像素(15)的光的限定传播平面，所述传播平面从限定的水平传播方向和所述行方向横跨，其中由相邻的条状结构的横向偏移所限定的所述光栅(13)的周期长度(D)是直接相邻的所述行的横向偏移(d)的整数因子n倍大，其中n大于2，

以及其中，所述控制单元(14)被配置成激活所述像素矩阵(12)，用于在所述屏幕(11)前方的视距(A)处对3D图像的自动立体观看，并且为此，所述控制单元(14)被配置成执行以下步骤：

-计算或评估分配，所述分配在每一种情况下将第一局部坐标值(x₁)和第二局部坐标值(x₂)分配到所述行中的每行，其中，所述第一局部坐标值(x₁)在每一种情况下指定在所述屏幕(11)前方的所述视距(A)处水平取向的坐标轴(18)上的位置，由所述光栅(13)设定的脱离各自行的所述光的所述限定传播平面或者这些传播平面中的一者在该位置处与该坐标轴(18)相交，并且其中，所述第二局部坐标值(x₂)在横向方向上指定所述各自行的位置或所述光栅(13)的所述条状结构的位置，脱离该行的所述像素(15)的所述光下落通过该位置，

-对于每一所述行，在每一种情况下通过图像合成计算图像的提取部，其中，该图像在每一种情况下通过待再生的所述3D图像的从由分配到所述各自行的所述第一局部坐标值(x₁)限定的位置的视角来给定，并且其中，所述提取部在每一种情况下通过该图像的条状部来限定，该图像中的所述条状部具有对应于分配到所述各自行的所述第二局部坐标值(x₂)的横向位置，

-以一种方式激活所述像素矩阵(12)的所述像素(15)，使得对于该行所计算的所述提取部被写入到每一所述行中。

12.根据权利要求11所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述控制单元(14)在计算所述提取部时被配置成，确定所述提取部的图像点的亮度值，以及通过利用所述亮度值激活形成所述各自行的所述像素(15)，将所述提取部写入到所述像素矩阵(12)的所述行中，所述亮度值是针对各自的所述提取部的所述图像点确定的。

13.根据权利要求11或12所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述分配将一定数目个不同的第一局部坐标值(x₁)分配到不同的所述行，所述数目大于n，使得所述控制单元(14)被配置成，从相应数目个不同的视角的相应数目个不同的图像计算用于所述像素矩阵(12)的不同的所述行的所述提取部。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述光栅(13)在每一种情况下设定具有不同的水平传播方向的有限数目的相应不同的传播平面，所述传播平面用于脱离每行的所述像素(15)或脱离一些所述行的所述像素(15)的所述光，所述传播方向由于以下事实而产生：所述光下落通过所述光栅(13)的所述条状结构中的不同条状结构，其中，所述第一局部坐标值(x₁)被分配到位于限定的间隔内的所述各自行。

15.根据权利要求14所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述第一局部坐标值(x₁)被分配到所述行，使得所述行在每一种情况下被分布到n个或n+1个或n+2个直接相邻的行的组上，在所述直接相邻的行内，分配到各自的所述组的所述行的所述第一局部坐标值(x₁)在行与行之间相差局部坐标差，所述局部坐标差对于所有的组是相同的，其中，分配到这些组中的每组的所述行的所述第一局部坐标值(x₁)在每一种情况下横跨坐标间隔，所述坐标间隔是所述局部坐标差的至少n倍大。

16.根据权利要求17所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，位于行的所述组中的一组的边缘处的至少一些所述行被额外地分配到连接到所述组的该边缘的行的相邻组，并且因此由两个所述传播平面所限定的两个第一局部坐标值(x₁)被分配到这些行，其中针对这些行，所述控制单元(14)被配置成，相应地在每一种情况下基于这两个第一局部坐标值(x₁)中的一者而在每一种情况下计算两个提取部，以及在每一种情况下利用平均亮度值激活这些行的所述像素(15)，所述平均亮度值通过对由这两个提取部所限定的亮度值求平均而产生。

17.根据权利要求16所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述控制单元(14)被配置成，在每一种情况下将用于所述行的所述像素(15)的所述平均亮度值确定为利用第一加权因子加权的第一亮度值与利用第二加权因子加权的第二亮度值的总和，两个第一局部坐标值(x₁)被分配到所述行，其中，所述第一亮度值由用于各自的所述像素(15)的所述两个提取部中的第一提取部来限定，所述第二亮度值由用于相同的所述像素(15)的这两个提取部中的第二提取部来限定。

18.根据权利要求17所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述控制单元(14)被配置成，在每一种情况下以根据各自的所述第一局部坐标值(x₁)多么靠近所述间隔的边界的方式限定所述第一加权因子和所述第二加权因子。

19.根据权利要求17或18所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述控制单元(14)被配置成，计算所述第一提取部所基于的所述第一局部坐标值(x₁)越靠近所述间隔的间隔边界，将在每一种情况下针对所述行中的一行所限定的所述第一加权因子限定得越小，而计算所述第二提取部所基于的所述第一局部坐标值(x₁)越靠近所述间隔的间隔边界，将针对所述各自行所限定的所述第二加权因子限定得越小。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述光栅(13)为透镜栅格或狭缝栅格，其中，所述条状结构通过柱面透镜或透明的狭缝来给定。

21.根据权利要求11至20中任一项所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述像素矩阵(12)通过液晶屏幕或LED屏幕或等离子屏幕来给定。

22.根据权利要求11至21中任一项所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述像素矩阵(12)的所述像素布置在多排中，其中，每一所述行包括来自所述排中的每排的至多一个像素(15)。

23.根据权利要求11至22中任一项所述的自动立体屏幕(11)，其特征在于，所述视距(A)是可变的，其中，所述控制单元(14)被配置成，以根据限定所述视距(A)的输入命令或由跟踪设备所确定的测量结果的方式来激活所述像素矩阵(12)。