CN106095370A - 一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备，其中图像模拟方法包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。通过本发明图像模拟方法可将曲面显示器所显示的图像模拟成视觉平面上的图像。

Description

一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备

技术领域

本发明涉及曲面显示技术领域，特别是涉及一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备。

背景技术

当前显示技术在3D显示、超大屏、曲面屏等方面均发展迅速，其中曲面屏能够使人们获得更真实的观感和沉浸感。因此越来越多的商家开始制造生产曲面屏。而对于各式各样的曲面屏，如何区分其优劣，如何评价其性能成为了一个重要的研究方向。

发明内容

本发明提供一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备，能够将曲面显示器所显示的图像模拟为视觉平面上的图像。

为实现上述目的，本发明提出一种曲面显示器的图像模拟方法，该方法包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。

其中，图像模拟方法进一步包括：利用平面显示器显示平面模拟图像。

其中，视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。

其中，根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像的步骤包括：将弧长划分成多个弧形片段；将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。

其中，将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上的步骤满足如下公式：

$A_i{A}_{i+1}=2Rcos(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\frac{2i+1}{2n}\mathrm{\θ})sin\frac{\mathrm{\θ}}{2n};$

其中，A_iA_i+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。

为实现上述目的，本发明还提出一种曲面显示器的图像模拟设备，该图像模拟设备包括：输入装置，用于输入待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；图像处理装置，用于根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。

其中，图像模拟设备进一步包括平面显示器，平面显示器用于显示平面模拟图像。

其中，视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。

其中，图像处理装置将弧长划分成多个弧形片段，并进一步将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。

其中，图像处理装置通过如下数学模型将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上：

$A_i{A}_{i+1}=2Rcos(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\frac{2i+1}{2n}\mathrm{\θ})sin\frac{\mathrm{\θ}}{2n};$

其中，A_iA_i+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。

本发明图像模拟方法包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径，根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像，本发明利用弧长和曲率半径将曲面图像转化成视觉平面的模拟图像，视觉平面的模拟图像即人眼所看到的图像，对人眼所感受到的模拟图像进行评价，即能得知相应的曲面显示器的显示性能。

附图说明

图1是本发明曲面显示器的图像模拟方法一实施方式的流程示意图；

图2是图1所述图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的流程示意图；

图3是图1所示图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的数学示意图；

图4是图1所示图像模拟方法一实施方式中所有弧形片段投影到视觉平面上的投影宽度的示意图；

图5是本发明曲面显示器的图像模拟设备一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对发明所提供的一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备做进一步详细描述。

参阅图1、图2和图3，图1是本发明曲面显示器的图像模拟方法第一实施方式的流程示意图，图2是图1所述图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的流程示意图，图3是图1所示图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的数学示意图。

本实施方式图像模拟方法包括步骤：

S101：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径。

获取到待模拟的曲面显示器的弧长为L，曲率半径为R。当观察者离曲面显示器较近时，其视觉所聚焦的是曲面本身；而当观察者离曲面较远时，其视觉所聚焦的是曲面向平面的投影，此时由于不同的曲率和弧长，观察者会有不同的沉浸感。

S102：根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。

本步骤中将曲面图像转化为视觉平面上的平面模拟图像，其中视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。这里的视觉平面为相切面，还是为平行于相切面，取决于人眼本身，对于曲面图像的转化并没有影响。

具体来说本步骤S102包括以下两个步骤：

S201：将弧长划分成多个弧形片段。

本实施方式中，将弧长L等分为n个弧形片段，弧长L所对应的圆心角θ＝L/R，弧形片段所对应的圆心角为θ/n。

S202：将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。

本步骤满足以下公式：

$A_i{A}_{i+1}=2Rcos(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\frac{2i+1}{2n}\mathrm{\θ})sin\frac{\mathrm{\θ}}{2n};$

其中，A_iA_i+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。

结合图3，本步骤是将弧形片段L_iL_i+1投影到视觉平面上得到A_iA_i+1。上述公式的具体数学推导过程如下：

$\∠L_{i+1}{\mathrm{OO}}_{i+1}=\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{(i+1)\mathrm{\θ}}{n},{\mathrm{OO}}_{i+1}=R\cos (\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{(i+1)\mathrm{\θ}}{n})$

$\∠L_i{\mathrm{OO}}_i=\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{i\mathrm{\θ}}{n},{\mathrm{OO}}_i=Rcos(\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{i\mathrm{\θ}}{n})$

由此可得出

再由上公式推导出

本步骤中将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上，视觉平面上形成的平面模拟图像相对于曲面图像会出现水平X方向的变形。对于A_iA_i+1来说，其在X方向上的变化如图4，图4是图1所示图像模拟方法一实施方式中所有弧形片段投影到视觉平面上的投影宽度的示意图。

图4中a1、a2、a3分别为不同曲面显示器中A_iA_i+1的示意图，其中X表示图3中的X方向，Y表示A_iA_i+1的大小。由图4可知A_iA_i+1在曲面显示器的边缘位置最小，在曲面显示器的弧顶位置达到最大。

由于在曲面显示器的边缘位置所截取的弧形片段与视觉平面所形成的角度最大，该角度为锐角，因此弧形片段投射到视觉平面的投影宽度A_iA_i+1最小；而在曲面显示器的弧顶位置所截取的弧形片段与视觉平面近似平行，因此弧形片段投射到视觉平面的投影宽度A_iA_i+1最大。

并且，曲率越大，A_iA_i+1的变化也越剧烈。即图4中的曲线a1对应于曲率较小的曲面显示器，a3对应于曲率较大的曲面显示器。

综上可知，越靠近曲面显示器边缘位置，曲面图像在视觉平面上的投影出的平面模拟图像的水平压缩越剧烈。

S103：利用显示器显示平面模拟图像。

在获得曲面图像的平面模拟图像后，利用显示器显示该平面模拟图像，即将曲面显示器的视觉效果表现出来。对平面模拟图像进行分析评价，即能对相应的曲面显示器进行评价。

本实施方式中根据待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径，将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像，视觉平面的平面模拟图像即人眼所看到的图像，即模拟人眼视觉感受到的平面图像。利用该平面模拟图像，对其进行分析评价，即能得知相应的曲面显示器的显示性能。

请参阅图5，图5是本发明曲面显示器的图像模拟设备一实施方式的结构示意图，本实施方式图像模拟设备500包括输入装置51、图像处理装置52以及平面显示器53。

输入装置51用于输入待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径。

图像处理装置52用于根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像，其中视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。

具体来说，图像处理装置52将弧长划分成多个弧形片段，并进一步将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。主要通过如下数学模型将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上：

$A_i{A}_{i+1}=2Rcos(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\frac{2i+1}{2n}\mathrm{\θ})sin\frac{\mathrm{\θ}}{2n};$

其中，A_iA_i+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。

图像处理装置52在获得平面模拟图像后，通过平面显示器53显示该平面模拟图像。

本实施方式图像模拟设备500的工作过程与上述图像模拟方法的实施方式相同，具体不再赘述。进一步的，在对曲面图像进行模拟得到平面模拟图像后，图像模拟设备500还能够对该平面模拟图像进行分析，以评价曲面显示器的显示性能。

将所要模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径输入到本实施方式的图像模拟设备500中，通过图像模拟设备500中的图像处理装置52处理获得曲面图像的平面模拟图像，该平面模拟图像为视觉平面即人眼视觉感受到的图像，最后显示该平面模拟图像。本实施方式图像模拟设备500可对曲面显示器进行模拟，进一步可分析平面模拟图像，以评价曲面显示器的显示性能。

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)

1.一种曲面显示器的图像模拟方法，其特征在于，所述图像模拟方法包括：

获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；

根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。

2.根据权利要求1所述的图像模拟方法，其特征在于，所述图像模拟方法进一步包括：

利用平面显示器显示所述平面模拟图像。

3.根据权利要求1所述的图像模拟方法，其特征在于，所述视觉平面为与所述曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于所述相切面。

4.根据权利要求1所述的图像模拟方法，其特征在于，所述根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像的步骤包括：

将所述弧长划分成多个弧形片段；

将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上。

5.根据权利要求4所述的图像模拟方法，其特征在于，所述将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上的步骤满足如下公式：

$A_i{A}_{i+1}=2Rcos(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\frac{2i+1}{2n}\mathrm{\θ})sin\frac{\mathrm{\θ}}{2n};$

其中，A_iA_i+1表示所述弧长等分成的n个弧形片段中的从所述曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的所述曲面图像在所述视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是所述曲率半径，L为所述弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。

6.一种曲面显示器的图像模拟设备，其特征在于，所述图像模拟设备包括：

输入装置，用于输入待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；

图像处理装置，用于根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。

7.根据权利要求6所述的图像模拟设备，其特征在于，所述图像模拟设备进一步包括平面显示器，所述平面显示器用于显示所述平面模拟图像。

8.根据权利要求6所述的图像模拟设备，其特征在于，所述视觉平面为与所述曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于所述相切面。

9.根据权利要求6所述的图像模拟设备，其特征在于，所述图像处理装置将所述弧长划分成多个弧形片段，并进一步将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上。

10.根据权利要求9所述的图像模拟设备，其特征在于，所述图像处理装置通过如下数学模型将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上：

$A_i{A}_{i+1}=2Rcos(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\frac{2i+1}{2n}\mathrm{\θ})sin\frac{\mathrm{\θ}}{2n};$

其中，A_iA_i+1表示所述弧长等分成的n个弧形片段中的从所述曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的所述曲面图像在所述视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是所述曲率半径，L为所述弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。