CN106447727A - 估计3d显示装置的参数的方法和使用其的3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供估计三维(3D)显示装置的参数的方法和使用该方法的3D显示装置。所述方法包括基于在显示器上显示的图像和被反射器反射的图像来估计相机与显示器之间的转换参数。

Description

估计3D显示装置的参数的方法和使用其的3D显示装置
本申请要求于2015年8月7日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0111744号韩国专利申请的优先权，所述申请的全部内容通过引用全部包含于此。
技术领域
至少一个示例实施例涉及一种估计三维(3D)显示装置的参数的方法和/或使用所述方法的3D显示装置。
背景技术
在与三维(3D)图像识别有关的因素中，最重要的因素是通过用户的双眼看到的图像之间视差。向用户的双眼提供不同图像的方法可被分为立体式和自动立体式。立体式方法可通过包括使用偏振光、时间分割和用于区分原色的波长的波长分割的分割方法来过滤期望的图像。自动立体式方法可使用3D转换装置(例如，视差屏障、双凸透镜或定向背光单元)使图像仅在期望的(或可选地，预定的)空间被观看。
自动立体式方法可减轻佩戴眼镜的不便。在自动立体式方法中，为抑制3D图像的串扰，3D图像将被准确地投影到用户的双眼。当在检测用户的双眼的位置的处理中出现误差时，或者当在生产或安装3D显示装置和3D转换装置的处理中出现与设计值不同的误差时，图像的质量会劣化。
发明内容
至少一个示例实施例涉及一种估计显示装置的参数的方法。
在至少一个示例实施例中，所述方法可包括：在显示器上显示包括第一图案的第一图像；使用与显示器结合的相机捕获当第一图像被反射器以不同的角度反射时所产生的第二图像；基于第一图像和第二图像估计相机与显示器之间的第一转换参数。
第一转换参数可包括执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的旋转矩阵和执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的平移向量中的至少一个。
估计的步骤可包括：确定将第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差最小化的第一转换参数。
估计的步骤可包括：基于第二图像估计显示器与反射器之间的几何关系；基于所述几何关系计算第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差；更新第一转换参数以减小投影误差。
所述方法还可包括以下步骤中的至少一个：基于第一图案和至少一个第二图像估计相机的内部参数；基于包括在第一图像中的第二图案和所述至少一个第二图像估计显示器和与显示器结合的光学层之间的第二转换参数。
估计第二转换参数的步骤可包括：基于第二图案的周期、包括在所述至少一个第二图像中的第三图案的周期以及第三图案的梯度来估计第二转换参数。
所述方法还可包括以下步骤中的至少一个：基于显示器的子像素结构获取第二图案的周期；在第三图案被频率转换的傅里叶空间中获取第三图案的周期和第三图案的梯度。
内部参数可包括相机的焦距、相机的中心位置和相机的偏度中的至少一个。
第二转换参数可包括光学层的间距和光学层与显示器之间的旋转角中的至少一个。
第二图案可包括相同亮度的连续线被间隔排列的图案和包括具有相同颜色和相同亮度的区域的图案中的至少一个。
第一图案可包括重复一种形状的图案。每个虚拟图案是当在反射器中以相应的角度对第一图案进行聚焦时所产生的虚拟图像。第二图案可被包括于在第一图案中重复的形状中。
至少一个示例实施例涉及一种三维(3D)显示装置。
在至少一个示例实施例中，所述3D显示装置可包括：相机，被配置为执行眼睛跟踪；显示器，被配置为显示3D图像；处理器，被配置为控制显示器以显示包括第一图案的第一图像，控制相机以捕获当第一图像被反射器以不同角度反射时所产生的第二图像，基于第一图像和第二图像估计相机与显示器之间的第一转换参数，基于第一转换参数跟踪用户的眼睛，并基于跟踪的眼睛渲染3D图像。
至少一个示例实施例涉及一种估计显示装置的参数的方法。
在至少一个示例实施例中，所述方法可包括：在显示器上显示包括第一图案和第二图案的第一图像；使用与显示器结合的相机捕获当第一图像在反射器中被反射时所产生的第二图像；基于第二图像中的与第一图案相应的区域估计相机的参数；基于第二图像中的与第一图案相应的所述区域估计相机与显示器之间的第一转换参数；基于第二图像中的与第二图案相应的区域估计显示器和与显示器结合的光学层之间的第二转换参数。
至少一个示例实施例涉及一种显示装置。
在至少一个示例实施例中，所述显示装置可包括：显示器，被配置为显示包括第一图案和第二图案的第一图像；相机，与显示器结合，用于捕获当第一图像在反射器中被反射时所产生的第二图像；处理器，被配置为基于第二图像中的与第一图案相应的区域估计相机的参数，基于第二图像中的与第一图案相应的所述区域估计相机与显示器之间的第一转换参数，并且基于第二图像中的与第二图案相应的区域估计显示器和与显示器结合的光学层之间的第二转换参数。
至少一个示例实施例涉及一种包括处理器以及包含计算机可读指令的存储器的装置，其中，当由处理器执行所述计算机可读指令时，使得处理器接收由显示器显示的第一图像，第一图像包括第一图案。所述计算机可读指令使得处理器接收第二图像，第二图像是以不同角度被捕获的第一图像的反射的形式。所述计算机可读指令使得处理器基于第一图像和第二图像估计相机和显示器之间的第一转换参数。
第一转换参数包括旋转矩阵和平移向量中的至少一个，存储器包括用于使处理器基于旋转矩阵和平移向量中的至少一个将相机的坐标系转换为显示器的坐标系并使用转换的坐标系渲染三维图像的计算机可读指令。
处理器被配置为通过将第一转换参数确定为将第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差最小化的转换参数来进行估计。
每个虚拟图案是当以所述不同的角度中的相应的一个角度对第一图案进行聚焦时所产生的虚拟图像。
处理器被配置为通过以下操作进行估计：基于第二图像估计显示器和反射器之间的几何关系，其中，反射器被用于产生第二图像；基于所述几何关系计算第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差；更新第一转换参数以减小投影误差。
第一图像包括第二图案，存储器包括用于使处理器基于第一图案和至少一个第二图像来估计相机的内部参数并基于第二图案和所述至少一个第二图像来估计显示器和与显示器关联的光学层之间的第二转换参数的计算机可读指令。
所述至少一个第二图像包括第三图案，处理器被配置为基于第二图案的周期、第三图案的周期和第三图案的梯度估计第二转换参数。
第二转换参数包括光学层的间距和光学层与显示器之间的旋转角中的至少一个，存储器包括用于使处理器基于间距和旋转角中的至少一个来渲染三维图像的计算机可读指令。
至少一个示例实施例涉及一种包括接收由显示器显示的第一图像的方法，其中，第一图像包括第一图案。所述方法包括接收第二图像，第二图像是以不同角度被捕获的第一图像的反射的形式。所述方法包括基于第一图像和第二图像估计相机和显示器之间的第一转换参数并基于第一转换参数渲染三维图像。
示例实施例的另外的方面将在以下描述中被部分阐述，部分从描述中将是清楚的，或可通过本公开的实践而获知。
附图说明
通过以下结合附图对示例实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更容易理解，在附图中：
图1示出根据至少一个示例实施例的参数之间的关系；
图2A和图2B示出根据至少一个示例实施例的估计参数的处理；
图3示出根据至少一个示例实施例的得到捕获的图像的方法；
图4示出根据至少一个示例实施例的图案的类型；
图5示出根据至少一个示例实施例的得到捕获的图像的方法；
图6示出根据至少一个示例实施例的特征点；
图7示出根据至少一个示例实施例的计算第一转换参数的处理；
图8示出根据至少一个示例实施例的虚拟图案的坐标；
图9示出根据至少一个示例实施例的还原的虚拟图案；
图10A示出根据至少一个示例实施例的虚拟图案、显示器和反射器之间的几何关系；
图10B示出根据至少一个示例实施例的通过虚拟平面估计第一转换参数的处理；
图11示出根据至少一个示例实施例的估计第一转换参数的处理；
图12示出根据至少一个示例实施例的估计第二转换参数的处理；
图13示出根据至少一个示例实施例的对提取的区域进行转换的处理；
图14示出根据至少一个示例实施例的输出第二图案的处理；
图15A至图15C示出根据至少一个示例实施例的第三图案的图像和第二转换参数之间的几何关系；
图16示出根据至少一个示例实施例的在光学层上的与第二图案的单个周期相应的元件的数量和光学层的旋转角之间的关系；
图17示出根据至少一个示例实施例的通过对第三图案的图像执行傅里叶变换来测量与第三图案的梯度相应的系数和与第三图案的周期相应的系数的方案；
图18和图19示出根据至少一个示例实施例的在提供多个相机的情况下估计参数的处理；
图20和图21示出根据至少一个示例实施例的估计包括相机的显示装置的参数的处理；
图22示出根据至少一个示例实施例的电子系统。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述发明构思，其中，在附图中示出了示例实施例。提供这些示例实施例以使本公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员全面地传达发明构思。可使用各种修改以许多不同形式来实现发明构思，并且将在附图中示出并详细解释一些实施例。然而，这不应解释为限于这里阐述的示例实施例，相反，应理解，在不脱离发明构思的原理和精神的情况下，可在这些示例实施例中作出改变，其中，发明构思的范围在权利要求及其等同物中被限定。相同的标号始终指示相同的元件。在附图中，为清晰起见，层和区域的厚度被夸大。
将理解，虽然术语第一、第二等可在这里使用以描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件可被称为第一元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联所列项的任意组合和所有组合。
将理解，当元件被称为“连接”或者“结合”到另一元件时，该元件可直接连接或结合到所述另一元件，或者可存在中间元件。与此相反，当元件被称为“直接连接”或者“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词语应以同样的方式被解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
除非另有特别说明，否则如通过本讨论而显见的，诸如“处理”或“运算”或“计算”或“确定”或“显示”等的术语是指将表示为计算机系统的寄存器或存储器内的物理量、电子量的数据操作并转换为被类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据的计算机系统或类似的电子计算装置的行为和处理。
在以下描述中提供具体细节以提供对示例实施例的彻底理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践示例实施例。例如，可以以框图示出系统以免在不必要的细节上模糊示例实施例。在其他情形下，熟知的处理、结构和技术可不示出不必要的细节以避免模糊示例实施例。
虽然流程图可将操作描述为顺序的过程，但是许多操作可并行或同时被执行。此外，操作的次序可被重新排列。当处理的操作完成时，该处理可被终止，但是也可具有未包括在图中的另外的步骤。处理可对应于方法、函数、程序、子例程、子程序等。当处理对应于函数时，其终止可对应于该函数返回到调用函数或主函数。
这里使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而并非意在限制。如在这里使用的，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，所述术语指定陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
虽然可能未示出一些截面图的相应的平面图和/或立体图，但是这里示出的装置结构的截面图向多个装置结构提供支持，所述多个装置结构如同在平面图中示出的一样沿着两个不同的方向扩展，和/或如同在立体图中示出的一样沿着三个不同的方向扩展。所述两个不同的方向可以是或可以不是相互正交的。所述三个不同的方向可包括可与所述两个不同的方向正交的第三方向。所述多个装置结构可被集成于同一电子装置中。例如，当在截面图中示出装置结构(例如，存储器单元结构或晶体管结构)时，如同会由电子装置的平面图示出的一样，该电子装置可包括多个装置结构(例如，存储器单元结构或晶体管结构)。所述多个装置结构可以以阵列和/或二维模式被布置。
除非另有定义，否则这里使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非在这里明确地定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，而不应被解释为理想化或过于正式的意义。
当诸如“……中的至少一个”的表述在一列元素之后时，所述表述修饰整列元素，而不是修饰该列的单个元素。
以下示例实施例可被应用于配备相机的显示装置、三维(3D)显示装置和配备相机的3D显示装置。例如，示例实施例可被用于提高自动立体3D显示装置中的图像的质量。
图1示出根据至少一个示例实施例的参数之间的关系。
参照图1，3D显示系统包括相机100、显示器200和3D转换装置300。相机100检测用户的右眼21和左眼22。3D转换装置300可包括光学层，例如，诸如透镜阵列、视差屏障或定向背光单元。3D转换装置300将显示器200上输出的图像分为与右眼21相应的光线11和与左眼22相应的光线12。光线11和光线12被分别投影到右眼21和左眼22。用户可在不佩戴眼镜的情况下通过光线11和光线12观看3D图像。
为提高3D图像的质量，右眼21和左眼22的位置将被准确地检测，并且光线11和光线12将被准确地投影到右眼21和左眼22。图像的质量可被诸如在将二维(2D)图像转换为3D图像的处理中的误差和在生产和安装各个装置的过程中出现的不同于设计值的误差的因素影响。这种因素可导致串扰。当发生串扰时，用户可看到模糊的图像，或者看到失真的图像，如果该失真极端，可导致眩晕。
所述因素可通过相机参数Pc、相机100和显示器200之间的姿态参数Tcp以及3D转换装置的参数Pb来调整。通过调整这些参数(例如，针对随后的图像渲染)，可提高3D图像的质量。
相机100可将3D空间中的对象表示为2D图像。因此，在将3D空间转换为2D图像的处理中可出现误差。例如，所述误差可由在相机100的内部的图像传感器或透镜造成。可通过参数Pc来估计3D空间和2D图像之间的对应关系。相机参数Pc包括内部参数和外部参数。表示3D真实空间的世界坐标系和相机坐标系Cc可通过相机参数Pc相互转换(或关联)。因此，在图像渲染期间可通过相机参数Pc补偿由相机100造成的误差。
相机100和显示器200使用不同的坐标轴。通过相机参数Pc估计的用户的眼睛21和22的位置是基于相机坐标系Cc。因此，相机坐标系Cc将被转换为显示器坐标系Cp。相机100和显示器200之间的姿态参数Tcp表示相机坐标系Cc和显示器坐标系Cp之间的转换关系(例如，旋转和平移)。相机坐标系Cc可通过姿态参数Tcp被转换为显示器坐标系Cp。在下文中，为便于描述，姿态参数Tcp将被称为第一转换参数。3D显示系统通过相机100检测用户的眼睛21和22，基于第一转换参数将用户的眼睛21和22的相机坐标转换为显示器坐标，并且使用显示器坐标跟踪用户的视点。
从显示器200输出的光线11和12通过3D转换装置300(或光学层)被传输到用户。因此，由于3D转换装置300中的设计误差可导致发生串扰。当在光线11和12的实际方向与设计的方向之间出现误差时，可发生串扰。例如，这种误差可包括大小误差和姿态(或位置)误差。大小误差可指不同于设计值的光学层的维度，姿态误差可指不同于设计值的光学层的姿态(或位置)。大小误差和姿态误差可通过3D转换装置300的参数Pb补偿。
参数Pb包括3D转换装置300的大小和姿态。作为大小的代表性示例，可使用光学层的间距(pitch)。光学层的间距可以是光学元件之间的距离。此外，作为姿态的代表性示例，可使用光学层和面板之间的旋转角。包括在光学层中的透镜或屏障可倾斜。旋转角可以是包括在光学层中的透镜或屏障倾斜的角度。在下文中，为便于描述，3D转换装置300的参数Pb将被称为第二转换参数。
在示例中，旋转角可基于当制造光学层时所确定的倾斜角、光学层附着于面板的高度和光学层附着于面板的角度而改变。姿态误差可通过3D转换装置300的参数Pb和显示器200与3D转换装置300之间的姿态系数cb来补偿。在一个示例中，第二转换参数可包括3D转换装置300的参数Pb和显示器200与3D转换装置300之间的姿态系数cb。可使用参数Pb渲染三维图像。
根据至少一个示例实施例，通过拍摄单个图像或图像的单个集，可获取全部的相机100的内部参数、第一转换参数和第二转换参数。
图2A和图2B示出根据至少一个示例实施例的估计参数的处理。如图2A所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作1010、1020、1040、1045和/或1047。如图2B所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作1010、1020、1030、1040、1050、1053和/或1055。图2A和图2B中的操作可由图22的处理器2810执行和/或产生。
参照图2A，在操作1010，在显示器上显示第一图像。第一图像可包括第一图案。在操作1020，捕获当第一图像被反射器以不同角度反射时所产生的第二图像。可使用与显示器结合的相机来捕获第二图像。相机可捕获当显示器上显示的图像在反射器中被反射时所产生的图像。当捕获在反射器中反射的图像时，将显示器上显示的图像的z坐标值设置为“0”可以是可靠的。此外，使用在显示器上输出的图像来估计相机和显示器之间的姿态可以是有用的。将参照图3详细描述通过反射器得到捕获的图像的处理。在操作1040，基于相机的外部参数计算第一转换参数。将参照图7描述计算第一转换参数的处理。在操作1045，可通过第一转换参数Tcp将相机坐标系Cc转换为显示器坐标系Cp。在操作1047，可基于转换的坐标系渲染三维(3D)图像。例如，当由图1的3D系统渲染3D图像时，可将转换的坐标系应用于跟踪用户的眼睛，以提高3D图像的质量。
图3示出根据至少一个示例实施例的得到捕获的图像的方法。
参照图3，相机100可捕获当在显示器200上输出的第一图像210被反射器400反射时所产生的第二图像410。反射器400可包括镜子。当第一图像210被反射器400反射时，第一图像210可看上去是位于反射器400的后面。被聚焦于反射器400中的第二图像410可以是虚拟图像。第一图像210和第二图像410包括用于估计参数的期望的(或可选地，预定的)图案。在下文中，包括在第二图像410中的图案将被称为虚拟图案。将参照图4详细描述图案的类型。
图4示出根据至少一个示例实施例的图案的类型。如上所述，第一图像和第二图像包括期望的(或可选地，预定的)图案。图案可具有用于估计参数的重复的形状。例如，图案可以是棋盘图案210-1、点排列图案210-2、同心圆图案210-3和修改的图案210-4。在下文中，具有单一重复形状的图案(类似于图案210-1、210-2、210-3和210-4)或具有修改的单一重复形状的图案将被称为第一图案。
第一图案可在其中包括另一图案。例如，第一图案可在其中包括图案211-1和图案211-2。在下文中，包括在第一图案中的图案将被称为第二图案。第二图案可被包括在与第一图案区别的区域中(类似于图案211-1)，或者可被包括在形成第一图案的部分区域中(类似于图案211-2)。第二图案可包括包含相同颜色和相同亮度的连续区域的图案(类似于图案211-1)和被以期望的(或可选地，预定的)间隔布置的相同亮度的连续线的图案(类似于图案211-2)。
第一图案可被用于估计相机参数Pc和第一转换参数，第二图案可被用于估计第二转换参数。因此，当第一图案和第二图案被同时使用时，可通过拍摄单个图像或图像的单个集来获取相机参数Pc、第一转换参数和第二转换参数。
图5示出根据至少一个示例实施例的得到捕获的图像的方法。
参照图5，显示器输出第一图案210和第二图案211。第一图案210和第二图案211可被反射器400反射。相机100可捕获被反射器400反射的虚拟图案。相机100可通过反射器400的移动而得到捕获的图像。例如，反射器400可旋转和/或移动，并且相机100可得到以不同角度和位置所捕获的图像。反射器400可通过机械式的机器被操控和/或被用户手动操控。角度和位置的数量可以是基于经验证据而选择的设计参数。虽然在附图中未示出，但是当显示器200和相机100被包括在移动装置中时，可在固定的反射器400前移动或旋转显示器200和相机100，以得到捕获的图像。
图6示出根据至少一个示例实施例的特征点。
参照图6，示出第一图案210、第二图案211和第一图案210的特征点212。第一图案210可包括特征点212。特征点212可被布置在圆的中心或图案的交点。可使用角点检测和/或圆检测来检测特征点212。特征点212可被用于估计参数。当使用特征点212时，可减少用于估计参数的时间量。
在下文中，将参照图2B详细描述估计参数的处理。
在操作1030，可基于捕获的图像计算相机参数Pc。如上所述，相机参数Pc包括内部参数和外部参数。内部参数包括相机100的焦距、中心位置和/或偏度。外部参数包括旋转参数和/或平移参数。内部参数可由等式1表示。
[等式1]
在等式1中，K表示内部参数，fx表示针对相机的x轴的焦距，fy表示针对相机的y轴的焦距。uc和vc表示相机100的主轴或相机坐标的z轴与像平面相交处的坐标x和y。s表示像素的梯度。世界坐标系的点X和投影到像平面上的点x之间的关系可由等式2表示。
[等式2]
x＝K[R t]X
在等式2中，R表示旋转参数，t表示平移参数。等式2可由等式3和等式4表示。
[等式3]
x＝f(K,R,t,X)
[等式4]
在等式3中，当图案被捕获n次时，在针对第i个捕获的图像中的特征点的m个相应的点中的第j个相应的点可由等式5来表示。这里，相应的点是指针对显示器上输出的图案的特征点212由相机100捕获的图像所对应的点。
[等式5]
xj＝f(K,Ri,ti,Xj)
可通过等式6估计减少(或可选地，最小化)当n个捕获的图像的全部m个相应的点被投影时的投影误差的相机参数Pc。
[等式6]
在等式6中，f(X)表示通过投影X获得的值，并且可由[ud vd 1]表示。在等式6中，f(X)包括失真。相机参数Pc可包括径向失真。可通过径向失真来提高相机参数Pc的准确度。考虑径向失真，等式6可由等式7表示。
[等式7]
在等式7中，k表示径向失真。等式7的f'(X)可由[uu vu 1]表示。考虑k，在k、r、uu和vu之间的关系表达式可由等式8来表示。为降低计算复杂度，当相机镜头的失真相对小时，可通过等式6获得相机参数Pc。
[等式8]
k＝{k1,k2,k3,k4,k5}
在操作1040，可基于相机的外部参数计算第一转换参数。将参照图7描述计算第一转换参数的处理。
图7示出根据至少一个示例实施例的计算第一转换参数的处理。根据至少一个示例实施例的方法可包括操作1210至1230中的一个或多个。可由图22的处理器2810执行和/或产生图7中的操作。
参照图7，在操作1210，确定与第二图像相应的虚拟图案的位置。可通过等式9确定虚拟图案的位置。
[等式9]
在等式9中，xij表示在第i个图像中的第j个相应的点的位置。Ri和ti分别表示在第i个图像中的旋转参数和平移参数。可从相机的外部参数确定旋转参数和平移参数。tj表示第j个特征点的坐标。将参照图8详细描述tj。
图8示出根据至少一个示例实施例的虚拟图案的坐标。
参照图8，示出图案的坐标轴213和四个点针对坐标轴213的位置。在图8中，d表示包括在棋盘图案中的矩形的单侧的长度。如图8所示，tj可以是表示第j个相应的点的坐标的1×3的矩阵。
再次参照图7，可通过等式9还原与n个图像相应的虚拟图案。图9示出根据至少一个示例实施例的还原的虚拟图案。
在操作1220，估计虚拟图案、显示器和反射器之间的几何关系。将参照图10A详细描述操作1220。
图10A示出根据至少一个示例实施例的虚拟图案、显示器和反射器之间的几何关系。
参照图10A，示出估计的虚拟图案405、显示器200和反射器400之间的几何关系。可基于第一转换参数的初始值确定显示器200的位置。第一转换参数的初始值可被设置为设计值或期望的(或可选地，预定的)值。第一转换参数可由等式10来表示。
[等式10]
在等式10中，Tcp表示第一转换参数，Rcp表示显示器坐标系Cp针对相机坐标系Cc的旋转参数，tcp表示显示器坐标系Cp针对相机坐标系Cc的平移参数。
当通过设置第一转换参数的初始值来设置显示器200的位置时，第一图案的特征点可被投影为虚拟图案405。当第一转换参数和真实值之间的差减小时，基于第一转换参数投影的特征点和虚拟图案405的相应的点之间的距离减小。相反，当第一转换参数和真实值之间的差增大时，基于第一转换参数投影的特征点和虚拟图案405的相应的点之间的距离增大。
在下文中，将描述将由第一转换参数设置的显示器200的特征点投影为虚拟图案405的方法。显示器200的第j个特征点可由等式11表示。
[等式11]
在等式11中，表示显示器200的第j个特征点，tj表示第j个特征点针对显示器200的原点的平移位置。其余参数与由等式10表示的相同。因为所有特征点被呈现在同一平面上，所以这些特征点具有相同的法向量。显示器200的法向量对应于Rcp的第三行，并且可由等式12表示。
[等式12]
虚拟图案405和相机100之间的姿态通过相机100的外部参数是已知的。因此，可指定相机100和虚拟图案405的位置。可基于第一转换参数的初始值设置显示器200的位置，并且可将反射器400的位置设置于显示器200和虚拟图案405之间的中点。由反射器400和显示器200形成的角度与由反射器400和虚拟图案405形成的角度相同。因此，使用上述方法，可估计虚拟图案405、显示器200和反射器400之间的几何关系。
再次参照图7，在操作1230，减少(或可选地，最小化)第一图案和虚拟图案之间的投影误差。将参照图10A描述投影特征点的处理和计算特征点的投影误差的处理。显示器200的归一化法向量nmi可由等式13表示。
[等式13]
在等式13中，表示显示器200的法向量，ni表示虚拟图案405的法向量。如图10A所示，当显示器200的特征点沿反射器400的法线方向nmi平移dij时，特征点被投影于Xij的位置。dij可由等式14表示。
[等式14]
此外，上述特征点的投影可由等式15表示。
[等式15]
投影误差表示设置的显示器200的特征点被投影的和相应的第i个虚拟图案的特征点Xij之间的欧几里得距离(Euclidian distance)。当特征点被投影到所有虚拟图案时出现的误差的平均数Em可由等式16表示。
[等式16]
当通过将第一转换参数的初始值改变成期望的(或可选地，预定的)值而获取的Em的值小于通过初始值获取的Em时，第一转换参数可被更新成改变的值。通过迭代这样的处理直至第一转换参数的值不改变为止，可获得第一转换参数的最终值。
图10B示出根据至少一个示例实施例的通过虚拟平面估计第一转换参数的处理。在图10B中，减小(或可选地，最小化)和基于显示器200、反射器401、402和403以及虚拟平面411、412和413而获取的和之间的误差的第一转换参数可被确定为最终第一转换参数。
图11示出根据至少一个示例实施例的估计第一转换参数的处理。如图11所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作1310至1410中的一个或多个。图11中的操作可由图22的处理器2810执行和/或产生。
参照图11，在操作1310，基于虚拟图案的旋转R和平移t计算虚拟图案的坐标。虚拟图案的旋转R和平移t可从相机的外部参数获取。在操作1320，设置第一转换参数Tcp。在初始迭代中，可将第一转换参数Tcp设置为初始Tcp并且将表示虚拟图案的图像的索引i设置为初始值(例如，值1)。随着迭代的执行，第一转换参数Tcp可被设置为修改的第一转换参数Tcp。
在操作1325，表示虚拟图案的图像的索引i增加(i＝i+1)。
在操作1328，确定i+1是否大于数n。如果是，则方法转到操作1370(下面描述)。如果否，则方法转到操作1330。数n可以是操作1330至1360执行的虚拟图案的数量。
在操作1330，使用表示虚拟图案的图像的索引i设置与每个虚拟图案相应的法向量nmi。
在操作1335，表示每个虚拟图案中的特征点的索引j增加(j＝j+1，其中，j具有例如1的初始值)。
在操作1338，确定j+1是否大于数m。如果是，则方法返回到操作1325以增加i并搜索下一个虚拟图案。如果否，则方法转到操作1340。数m可以是操作1340和1360执行的特征点的数量。
在操作1340，使用表示每个虚拟图案中的特征点的索引j计算特征点之间的距离。例如，可计算在显示器上显示的特征点和虚拟图案中的特征点之间的距离。在操作1360，计算投影误差Em。例如，可基于针对虚拟图案计算的特征点之间的距离的累积总和来计算投影误差Em。方法可返回到操作1335以增加j并搜索虚拟图案中的另一特征点。
当针对所有虚拟图案计算出投影误差Em(即，当发生i+1﹥n)时，在操作1370，验证投影误差Em是否小于先前投影误差Ep。先前投影误差Ep是在先前迭代中计算的投影误差，并且在初始迭代中可被设置为足够大的值。
当投影误差Em小于先前投影误差Ep时，在操作1380更新先前投影误差Ep，并在操作1390修改第一转换参数Tcp，并且方法返回到操作1320(其中，i被重置为初始值(例如，1))。当投影误差Em大于或等于先前投影误差Ep时，在操作1400，验证先前投影误差Ep和投影误差Em之间的差是否小于阈值ε。阈值ε可以是基于经验证据而设置的设计参数。
当先前投影误差Ep和投影误差Em之间的差大于或等于阈值ε时，在操作1390，可修改第一转换参数Tcp。相反，当先前投影误差Ep和投影误差Em之间的差小于阈值ε时，在操作1410，确认第一转换参数Tcp。确认的第一转换参数Tcp可以是在先前迭代中修改的第一转换参数Tcp。
再次参照图2B，在操作1050，可基于捕获的图像计算第二转换参数。将参照图12至图17详细描述计算第二转换参数的处理。在操作1053，使用第一转换参数Tcp将相机坐标系Cc转换为显示器坐标系Cp。在操作1055，可基于转换的坐标系、第二转换参数Pb和相机参数Pc渲染3D图像。例如，可由图1的3D系统使用转换的坐标系跟踪用户的眼睛，同时可将第二转换参数Pb和相机参数Pc应用于渲染3D图像，以便提高3D图像的质量。
图12示出根据至少一个示例实施例的估计第二转换参数的处理。如图12所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作2200至2250中的一个或多个。图12中的操作可由图22的处理器2810执行和/或产生。
参照图12，在操作2200，表示虚拟图案的索引i(例如，从初始值1)被增加1。
在操作2205，确定i+1是否大于数n。数n可以是操作2210至2240执行的虚拟图案的数量。
在操作2210，使用表示虚拟图案的索引i从每个虚拟图案提取与第二图案相应的区域。在显示器上显示的第二图案可以是相同颜色和相同亮度的区域(例如，白色背景)。在一个示例中，在使用倾斜屏障作为光学层的情况下，当在监视器上显示白色背景时通过镜子拍摄的图像包括与倾斜屏障相应的图案。参照图4的图案210-5和图案211-1，可使用图案210-5来估计相机参数和第一转换参数，并且可使用图案211-1来估计第二转换参数。
在另一示例中，当使用倾斜透镜作为光学层时，可能不能直接观察透镜。因此，可使用相同亮度的连续线被以期望的(或可选地，预定的)间隔布置的图案(例如，单色条纹图案)作为在显示器上显示的第二图案。参照图4的图案210-6和图案211-2，可使用图案210-6来估计相机参数和第一转换参数，并且可使用图案211-2来估计第二转换参数。
在操作2220，对提取的区域进行转换。被提取用于估计第二转换参数的区域是投影区域，因此具有与原始大小和形状不同的大小和形状。因此，需要将提取的区域转换成具有原始大小和形状的处理。图13示出根据至少一个示例实施例的对提取的区域进行转换的处理。如图13所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作2310至2340中的一个或多个。图13中的操作可由图22的处理器2810执行和/或产生。
参照图13，由于捕获的图像是通过镜子反射的图像，所以在操作2310翻转捕获的图像的左和右。在操作2320，从左右翻转的图像提取与第二图案相应的区域，并检测提取的区域的角(corner)。提取的区域的角点可被定义为p1、p2、p3和p4。这里，p1可对应于左上角，p2可对应于右上角，p3可对应于左下角，p4可对应于右下角。
角点可具有如等式17所表示的关系。
[等式17]
在等式17中，w表示第二图案的实际宽度，h表示第二图案的实际高度。pnx表示pn的坐标x，pny表示pn的坐标y。H[]表示单应矩阵算子(homographic operator)。
在操作2330，计算满足等式17的单应矩阵H。在操作2340，通过将H应用于属于提取的区域S的所有像素pi来转换所述区域。区域转换可被称为区域变形(area warping)。变形的像素pi’可由等式18表示。
[等式18]
p'i(i∈S)＝Hpi(i∈S)
再次参照图12，在操作2230，计算被包括在转换的区域中的图案的梯度。在操作2240，计算被包括在转换的区域中的图案的间距。在使用倾斜屏障作为光学层并且使用白色背景作为第二图案的情况下，可从转换的图像直接推知梯度和间距。例如，在转换的图像中的以白色表示的部分可对应于光学层的狭缝。因此，通过测量以白色表示的图案的梯度，可获取光学层倾斜的角度。
当将狭缝之间的距离定义为ph(像素)时，可如等式19所示计算光学层的间距p。
[等式19]
p＝spphcosθ
在等式19中，sp表示像素的大小。
当转换的图像的对比度相对低时，或当转换的图像中包括大量噪音时，很难从转换的图像直接提取第二转换参数。在这个示例中，可将转换的图像转换到频域，并且可使用等式20和21来提取第二转换参数。
[等式20]
在等式20中，δ表示在频域图像中的垂直线和连接具有最高强度的点的线之间的角度，θ表示光学层倾斜的角度。
[等式21]
在等式21中，ρ表示在频域图像中的具有最高强度的点之间的水平距离，p表示光学层的间距。在操作2240之后，方法返回到操作2200以增加i并搜索另一虚拟图案，对所述另一虚拟图案执行操作2210至2240。
当计算在所有虚拟图案中的梯度和间距(即，当发生i+1＞n)时，在操作2250计算梯度的平均数和间距的平均数。
在下文中，将参照图14至图17描述在使用倾斜透镜作为光学层并且第二图案包括条纹图案的情况下计算第二转换参数的操作。
图14示出根据至少一个示例实施例的输出第二图案的处理。
参照图14，第二图案的图像1421可对应于条纹图案。第二图案的图像1421可穿过光学层1423并被显示为第三图案的图像1430。第三图案的图像1430可以是穿过光学层1423的中心点(例如，透镜或狭缝的中轴)的光线图像。第三图案的图像1430可包括以期望的(或可选地，预定的)间隔布置包含多个点的线的图案。例如，第三图案的图像1430可包括具有单一的主方向的重复线。
包括在第三图案的图像1430中的每条线的斜率可与包括在第二图案的图像1421中的每条线的斜率不同。例如，包括在第二图案的图像1421中的线可以是垂直线，而包括在第三图案的图像1430中的线可以是斜线。此外，包括在第三图案的图像1430中的线之间的间隔可与包括在第二图案的图像1421中的线之间的间隔不同。
如将在以下详细描述的，处理器可通过分析被包括在第三图案的图像1430中的线中的两条相邻线1431和1432来确定用于3D显示装置1420的第二转换参数。例如，处理器可基于线1431和线1432之间的间隔以及线1431和线1432的斜率来确定第二转换参数。如上所述，第二转换参数可包括光学层1423的姿态和间距。
图15A至图15C示出根据至少一个示例实施例的第三图案的图像和第二转换参数之间的几何关系。
参照图15A，第三图案的图像可包括构成线1731和1732的多个点。处理器可从第三图案的图像测量与第三图案的梯度相应的系数α。例如，与第三图案的梯度相应的系数α可对应于线1732的斜率。此外，处理器(例如，图22中的处理器2810)可从第三图案的图像测量与第三图案的周期相应的系数c。例如，与第三图案的周期相应的系数c可对应于线1731和1732之间的垂直间隔。
线1711和线1712是被包括在第二图案的图像中的线。线1711和线1712垂直于线1750。处理器可提前知道关于3D显示装置的面板的信息。例如，处理器可知道面板的子像素结构、面板的分辨率和面板的大小。面板的子像素结构可包括面板中的用于第二图案的颜色的子像素之间的间隔。处理器可基于关于面板的信息获取与第二图案的周期相应的系数g。例如，与第二图案的周期相应的系数g可以是线1711和1712之间的间隔。
第二图案的图像可被显示在面板上，第三图案的图像可从期望的(或可选地，预定的)视点捕获。因此，在面板上显示的线之间的实际间隔可与在第三图案的图像上虚拟示出的线1711和1712之间的间隔不同。处理器可基于面板的大小与第三图案的图像的大小的比率来获取线1711和1712之间的间隔。
处理器可基于第二图案和第三图案确定用于3D显示装置的第二转换参数。例如，处理器可基于与第三图案的梯度相应的系数α、与第三图案的周期相应的系数c和与第二图案的周期相应的系数g来确定第二转换参数。第二转换参数可包括与光学层的维度相关的系数p和与光学层的姿态相关的系数θ。
与光学层的维度相关的系数p可以是光学层的间距。光学层的间距可以是被包括在光学层中的元件之间的间隔。例如，光学层的间距可以是第一透镜的中轴1721和第二透镜的中轴1722之间的最短间隔。与光学层的姿态相关的系数θ可以是光学层的旋转角。光学层的旋转角可以是光学层针对面板而旋转的角度。例如，光学层的旋转角可以是第三透镜的中轴1723和在面板上显示的线1712之间的角度。
参照图15B，第一透镜的中轴1721和第二透镜的中轴1722之间的水平间隔可以是p/cosθ。p/cosθ可以是光学层的水平间距。第一透镜的中轴1721和第二透镜的中轴1722之间的水平间隔可等于第二透镜的中轴1722和第三透镜的中轴1723之间的水平间隔。因此，第一透镜的中轴1721和第三透镜的中轴1723之间的水平间隔可以是2·p/cosθ。
参照直角三角形1760，底边的长度可以是2·p/cosθ-g，高度可以是g·tanα，在中轴1723、线1712和线1732的交叉点处的锐角可以是θ。基于直角三角形1760的两条边的长度和锐角，可推知等式22。
[等式22]
等式22可被整理为由等式23表示。
[等式23]
g·tanαsinθ+g·cosθ-np＝0
在等式23中，g表示与第二图案的周期相应的系数，α表示与第三图案的梯度相应的系数。θ表示光学层和面板之间的旋转角，p表示光学层的间距。n表示与第二图案的单个周期相应的光学层的元件的数量。例如，n可对应于在被包括在第三图案的图像中的相邻线之间设置的透镜的数量。
参照图15C，第一透镜的中轴1721和第二透镜的中轴1722之间的垂直间隔可以是p/sinθ。参照直角三角形910，底边的长度可以是p，一个锐角可以是θ。基于直角三角形910的两条边的长度和一个锐角，可推知等式24。
[等式24]
在等式24中，c表示与第三图案的周期相应的系数，p表示光学层的间距，θ表示光学层和面板之间的旋转角。处理器可基于等式23和24来确定光学层的间距p以及光学层和面板之间的旋转角θ。
为便于描述，假设在n对应于“2”的情况下描述图15A至图15C。然而，光学层的间距p以及光学层和面板之间的旋转角θ可根据n而改变。在一个示例中，在给定第二图案和第三图案的情况下，可计算在n为“1”的情况下满足等式23和24的光学层的间距p以及光学层和面板之间的旋转角θ。在另一示例中，在给定第二图案和第三图案的情况下，可计算在n为“3”的情况下满足等式23和24的光学层的间距p以及光学层和面板之间的旋转角θ。
在等式23和24中，总共存在三个未知数n、p和θ。因为未知数的数量大于等式的数量，所以可存在满足等式23和24的多个解。例如，与第二图案的单个周期相应的光学层的元件的数量n和光学层的旋转角θ可被表示为图16的曲线图所示。
与第二图案的单个周期相应的光学层的元件的数量n可以是大于或等于“1”的正整数，光学层的旋转角θ可大于或等于-90度且小于或等于+90度。因此，可从图16的曲线图提取候选解。例如，当n是“1”、“2”、“3”或“4”时，θ可分别是23.2735度、11.9920度、8.0214度或6.0218度。当θ已知时，可基于等式24计算p。
当3D显示装置的初始参数已知时，可基于初始参数从候选解选择最优解。初始参数可以是针对3D显示装置的设计值。例如，当3D显示装置的光学层被设计为具有0.5毫米(mm)的间距时，可从候选解中最终选择具有最接近设计值0.5mm的间距p的n＝2的候选解。当3D显示装置的光学层被设计为具有12度的旋转角时，可从候选解中最终选择具有最接近设计值12度的旋转角θ的n＝2的候选解。至少一个示例实施例可提供同时确定光学层的旋转角和光学层的间距的技术。
图17示出根据至少一个示例实施例的通过对第三图案的图像执行傅里叶变换来测量与第三图案的梯度相应的系数和与第三图案的周期相应的系数的方案。至少一个示例实施例可提供测量抗噪音的系数而不管捕获的图像的梯度的技术。
被包括在第三图案的图像中的图案可包括噪音，或者可以是无规律的。因此，当从第三图案的图像直接测量第三图案的梯度和/或第三图案的间隔时可发生误差。至少一个示例实施例可提供通过对第三图案的图像执行傅里叶变换来在频域中准确地测量与第三图案的梯度相应的系数和与第三图案的周期相应的系数的技术。
参照图17，图像2120可以是对第三图案的图像2110执行傅里叶变换的结果。不同于第三图案的图像2110，图案的梯度和周期可被明确地示出在图像2120中。虽然在第三图案的图像2110中包括噪音，但是相同的梯度和相同的周期可被示出在图像2120中。
处理器(例如，图22中的处理器2810)可使用图像2120测量与第三图案的梯度相应的系数和与第三图案的周期相应的系数。向量b可以是连接水平地接近图像2120的中心的点的线。向量b可表示第三图案的图像中的垂直频率分量，并且表示第三图案的图像是倾斜的。处理器可基于向量b校准其余梯度。向量a可以是连接图像2120中的具有最高强度的点的线。向量a的斜率可垂直于第三图案的梯度。图像2130示出图像2120中的局部区域的强度。图像2130的x轴和y轴对应于图像2120的x轴和y轴，并且图像2130的z轴的值可被表示为图像2120中的亮度。
处理器可使用等式25来测量与第三图案的梯度相应的系数。
[等式25]
在等式25中，α表示与第三图案的梯度相应的系数，b表示图像2120的x轴和向量a之间的角度，a表示图像2120的x轴和向量b之间的角度。
处理器可通过按高度划分图像2120的整体高度来计算在第三图案的图像中的具有相同的斜率或相同的主方向的线的数量。在这里，高度可以是图像2120中的具有最高强度的点之间的高度差，或者在图像2120中的具有最高强度的点中最接近图像2120的原点的点的高度。
处理器可通过按照计算的数量划分显示在3D显示装置上的第二图案的图像的高度来计算与第三图案的周期相应的系数。在这个示例中，处理器将与第二图案的周期相应的系数计算为显示在面板上的第二图案的线之间的实际间隔。
处理器可通过划分第三图案的捕获的图像的高度来计算与第三图案的周期相应的系数。在这个示例中，处理器可通过基于面板的大小和第三图案的图像的大小的比率调整显示在面板上的第二图案的线之间的实际间隔来计算与第二图案的周期相应的系数。
处理器可通过迭代地执行前述处理来更准确地确定用于3D显示装置的第二转换参数。例如，处理器可使用被推知为迭代执行的结果的第二转换参数的统计来确定最终的第二转换参数。在另一示例中，处理器可通过从第二转换参数中排除来自标准分布的第二转换参数来确定最终的第二转换参数。处理器可基于被推知为迭代执行的结果的第二转换参数来确定最终的第二转换参数，从而降低(或可选地，最小化)由于可被包括在单一迭代的结果中的误差而引起的最终的转换参数不准确的程度。
图18和图19示出根据至少一个示例实施例的在提供多个相机的情况下估计参数的处理。所图19所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作2510至2540中的一个或多个。图18和图19中的操作可由图22的处理器2810执行和/或产生。
参照图18，示出与左相机101和右相机102结合的显示器200以及显示器200的3D转换装置300。相机101和102分别具有相机坐标轴Clc和相机坐标轴Crc。显示器200具有显示器坐标轴Cp。参照图19，在操作2510，基于捕获的图像计算右相机参数。在操作2520，基于捕获的图像计算左相机参数。在操作2530，基于外部参数计算第一转换参数。外部参数可包括针对左相机101计算的第一外部参数和针对右相机102计算的第二外部参数。可单独根据上述操作来计算针对第一外部参数的第一转换参数和针对第二外部参数的第二转换参数。在操作2540，基于捕获的图像计算第二转换参数。虽然描述了提供两个相机的示例，但是可使用类似方法在提供至少三个相机的情况下估计参数。
图20和图21示出根据至少一个示例实施例的估计包括相机的显示装置的参数的处理。如图21所示，根据至少一个示例实施例的方法可包括操作2710和2720中的一个或多个。图20和图21中的操作可由图22的处理器2810执行和/或产生。
参照图20，示出平板计算机的相机103和显示器203、TV或监视器的相机104和显示器204以及移动电话的相机105和显示器205。参照图21，在操作2710，基于捕获的图像计算相机参数。在操作2720，基于外部参数计算第一转换参数。每个电子装置可通过第一转换参数估计它的相机和显示器的姿态。除了平板计算机、TV、监视器和移动电话以外，前述描述还可应用于结合显示器和相机的电子装置。
图22示出根据至少一个示例实施例的电子系统。
参照图22，电子系统包括处理器2810、相机2820和显示器2830。处理器2810、相机2820和显示器2830可通过总线2840进行通信。
相机2820可使用已知方法(例如，将光学图像转换为电子信号的方法)捕获图像。捕获的图像被输出至处理器2810。处理器2810可包括参照图1至图21描述的至少一个装置，或可执行参照图1至图21描述的至少一个方法。例如，处理器2810可执行参照图2A和图2B描述的操作。显示器2830可显示包括第一图案和第二图案的第一图像。
虽然在附图中未示出，但是电子系统还可包括存储器(例如，作为处理器2810的部分或作为单独的元件)。存储器可存储由相机2820捕获的图像和/或由处理器2810计算的参数。存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器。
处理器2810可以是执行程序(或计算机可读指令)的专用处理器，并控制电子系统。由处理器2810执行的程序代码(或计算机可读指令)可被存储在存储器中。电子系统可通过输入/输出装置(未示出)连接到外部装置(例如，个人计算机或网络)，并与外部装置交换数据。
虽然图22将处理器2810、相机2820和显示器2830示出为单一系统的部分，但是应理解，每个元件可作为单独的装置而存在。例如，处理器2810(包括存储器)可作为由具有用于向相机2820和显示器2830发送数据/从相机2820和显示器2830接收数据的数据接口(例如，通用串行总线(USB)接口、高清多媒体接口(HDMI)等)的软件狗(dongle)实现的装置而存在。
电子系统可包括各种电子系统，例如，移动装置(诸如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、平板计算机和膝上型计算机)、计算装置(诸如个人计算机、平板计算机和上网本)以及电子产品(诸如电视机、智能电视机和用于门控制的安全装置)。
可使用硬件组件和软件组件来实现这里所描述的单元和/或模块。例如，硬件组件可包括麦克风、放大器、带通滤波器、音频数字转换器和处理装置。可使用一个或多个被配置为通过执行算术、逻辑和输入/输出的操作来执行和/或运行程序代码的硬件装置来实现处理装置。处理装置可包括处理器(即，专用处理器)、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微型处理器或能够以限定的方式响应并执行指令的任何其他装置。处理装置可运行操作系统(OS)以及运行在OS上的一个或多个软件应用。处理装置也可响应于软件的执行来访问、存储、操控、处理和创建数据。为了简单起见，使用单数来描述处理装置；然而，本领域技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括多个处理器或包括一个处理器和一个控制器。此外，不同的处理配置是可行的(诸如，并行处理器)。
软件可包括用于独立地或共同地指示和/或配置处理装置以如所期望的进行操作的计算机程序、一段代码、指令或它们的一些组合，从而使处理装置转变为专用处理器。软件和数据可在任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置中、或在能够将指令或数据提供给处理装置或由处理装置解释的传播信号波中被永久地或临时地实现。软件也可被分布在联网的计算机系统上，使得软件按照分布的方式被存储并被执行。软件和数据可由一个或多个非暂时性计算机可读记录介质进行存储。
根据上述示例实施例的方法可被记录在包括用于实现上述示例实施例的各种操作的程序指令的非暂时性计算机可读介质中。所述介质还可包括单独的或与所述程序指令结合的数据文件、数据结构等。在所述介质上记录的程序指令可以是针对示例实施例的目的而专门设计和构建的那些程序指令，或者它们可以是计算机软件领域的技术人员公知的和可用的种类的程序指令。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带)、光学介质(诸如CD-ROM盘、DVD和/或蓝光盘)、磁光介质(诸如光盘)和专门被配置为存储并执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存(例如，USB闪存驱动器、存储卡、记忆棒)等)。程序指令的示例包括机器代码(诸如由编译器产生的机器代码)和包含可由计算机使用解释器来执行的更高级代码的文件两者。上述装置可被配置为充当一个或多个软件模块以便执行上述示例实施例的操作，或者反之亦然。
以上已经描述了许多示例实施例。但是，应该理解，可以对这些示例实施例做出各种修改。例如，如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式被组合和/或被其他组件或其等同物替代或补充，则可实现合适的结果。因此，其他实施方式在权利要求的范围内。

Claims (43)

1.一种估计显示装置的参数的方法，所述方法包括：
在显示器上显示包括第一图案的第一图像；
使用与显示器结合的相机捕获当第一图像被反射器以不同的角度反射时所产生的第二图像；
基于第一图像和第二图像估计相机与显示器之间的第一转换参数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第一转换参数包括用于执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的旋转矩阵和用于执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的平移向量中的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其中，估计的步骤包括：将第一转换参数确定为将第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差最小化的转换参数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，每个虚拟图案是当在反射器中以所述不同的角度中的相应的一个角度对第一图案进行聚焦时所产生的虚拟图像。
5.如权利要求1所述的方法，其中，估计的步骤包括：
基于第二图像估计显示器与反射器之间的几何关系；
基于所述几何关系计算第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差；
更新第一转换参数以减小投影误差。
6.如权利要求1所述的方法，其中，第一图案包括重复一种形状的图案。
7.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤中的至少一个步骤：
基于第一图案和第二图像中的至少一个第二图像估计相机的内部参数；
基于包括在第一图像中的第二图案和所述至少一个第二图像估计显示器和与显示器关联的光学层之间的第二转换参数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，估计第二转换参数的步骤包括：基于第二图案的周期、包括在所述至少一个第二图像中的第三图案的周期以及第三图案的梯度来估计第二转换参数。
9.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤中的至少一个步骤：
基于显示器的子像素结构获取第二图案的周期；
在第三图案被频率转换的傅里叶空间中获取第三图案的周期和第三图案的梯度。
10.如权利要求7所述的方法，其中，内部参数包括相机的焦距、相机的中心位置和相机的偏度中的至少一个。
11.如权利要求7所述的方法，其中，第二转换参数包括光学层的间距和光学层与显示器之间的旋转角中的至少一个。
12.如权利要求7所述的方法，其中，第二图案包括以下图案中的至少一个图案：
相同亮度的连续线被间隔排列的图案；
包括具有相同颜色和相同亮度的区域的图案。
13.如权利要求7所述的方法，其中，第二图案被包括于在第一图案中重复的形状中。
14.一种三维(3D)显示装置，包括：
相机，被配置为对用户执行眼睛跟踪；
显示器，被配置为显示3D图像；
处理器，被配置为：
控制显示器以显示包括第一图案的第一图像，
控制相机以捕获第二图像，第二图像是当第一图像被反射器以不同角度反射时所产生的，
基于第一图像和第二图像估计相机与显示器之间的第一转换参数，
基于第一转换参数跟踪用户的眼睛，
基于跟踪的眼睛渲染3D图像。
15.如权利要求14所述的装置，其中，第一转换参数包括用于执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的旋转矩阵和用于执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的平移向量中的至少一个。
16.如权利要求14所述的装置，其中，处理器被配置为将第一转换参数确定为将第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差最小化的转换参数。
17.如权利要求14所述的装置，其中，处理器被配置为基于第二图像估计显示器与反射器之间的几何关系，基于所述几何关系计算第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差，并更新第一转换参数以减小投影误差。
18.如权利要求14所述的装置，其中，处理器被配置为基于包括在第一图像中的第二图案和第二图像中的至少一个第二图像估计显示器和与显示器关联的光学层之间的第二转换参数，并基于第二转换参数渲染3D图像。
19.如权利要求18所述的装置，其中，第二转换参数包括光学层的间距和光学层与显示器之间的旋转角中的至少一个。
20.如权利要求18所述的装置，其中，处理器被配置为基于第二图案的周期、包括在所述至少一个第二图像中的第三图案的周期以及第三图案的梯度来估计第二转换参数。
21.如权利要求14所述的装置，其中，处理器被配置为基于第一图案和第二图像中的至少一个第二图像估计相机的内部参数，并基于内部参数和第一转换参数跟踪用户的眼睛。
22.如权利要求21所述的装置，其中，内部参数包括相机的焦距、相机的中心位置和相机的偏度中的至少一个。
23.如权利要求14所述的装置，其中，第一图案包括重复一种形状的图案。
24.如权利要求18所述的装置，其中，第二图案包括以下图案中的至少一个图案：
相同亮度的连续线被间隔排列的图案；
包括具有相同颜色和相同亮度的区域的图案。
25.如权利要求24所述的装置，其中，第二图案被包括于在第一图案中重复的形状中。
26.一种估计显示装置的参数的方法，所述方法包括：
在显示器上显示包括第一图案和第二图案的第一图像；
使用与显示器结合的相机捕获当第一图像在反射器中被反射时所产生的第二图像；
基于第二图像中的与第一图案相应的区域估计相机的参数；
基于第二图像中的与第一图案相应的所述区域估计相机与显示器之间的第一转换参数；
基于第二图像中的与第二图案相应的区域估计显示器和与显示器结合的光学层之间的第二转换参数。
27.如权利要求26所述的方法，其中，相机的参数包括相机的焦距、相机的中心位置和相机的偏度中的至少一个。
28.如权利要求26所述的方法，其中，第一转换参数包括用于执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的旋转矩阵和用于执行相机的坐标与显示器的坐标之间的转换的平移向量中的至少一个。
29.如权利要求26所述的方法，其中，第二转换参数包括光学层的间距和光学层与显示器之间的旋转角中的至少一个。
30.如权利要求26所述的方法，其中，显示装置包括被配置为通过跟踪用户的眼睛的位置来显示三维(3D)图像的装置。
31.如权利要求26所述的方法，其中，第一图案包括在其中重复一种形状的图案。
32.如权利要求26所述的方法，其中，第二图案包括以下图案中的至少一个图案：
相同亮度的连续线被间隔排列的图案；
包括具有相同颜色和相同亮度的区域的图案。
33.如权利要求32所述的方法，其中，第二图案被包括于在第一图案中重复的形状中。
34.一种显示装置，包括：
显示器，被配置为显示包括第一图案和第二图案的第一图像；
相机，与显示器结合，用于捕获当第一图像在反射器中被反射时所产生的第二图像；
处理器，被配置为：
基于第二图像中的与第一图案相应的区域估计相机的参数，
基于第二图像中的与第一图案相应的所述区域估计相机与显示器之间的第一转换参数，
基于第二图像中的与第二图案相应的区域估计显示器和与显示器结合的光学层之间的第二转换参数。
35.一种估计显示装置的参数的装置，包括：
处理器；
存储器，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令被处理器运行时，处理器：
接收由显示器显示的第一图像，第一图像包括第一图案，
接收第二图像，第二图像是以不同角度被捕获的第一图像的反射的形式，
基于第一图像和第二图像估计相机和显示器之间的第一转换参数。
36.如权利要求35所述的显示装置，其中，第一转换参数包括旋转矩阵和平移向量中的至少一个，存储器包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令被处理器运行时，处理器还：
基于旋转矩阵和平移向量中的至少一个将相机的坐标系转换为显示器的坐标系，
使用转换的坐标系渲染三维图像。
37.如权利要求35所述的显示装置，其中，处理器被配置为通过将第一转换参数确定为将第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差最小化的转换参数来进行估计。
38.如权利要求37所述的显示装置，其中，每个虚拟图案是当以所述不同的角度中的相应的一个角度对第一图案进行聚焦时所产生的虚拟图像。
39.如权利要求35所述的显示装置，其中，处理器被配置为通过以下操作进行估计：
基于第二图像估计显示器和反射器之间的几何关系，其中，反射器被用于产生第二图像；
基于所述几何关系计算第一图案和与第二图像相应的虚拟图案之间的投影误差；
更新第一转换参数以减小投影误差。
40.如权利要求35所述的显示装置，其中，第一图像包括第二图案，存储器包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令被处理器运行时，处理器还：
基于第一图案和第二图像中的至少一个第二图像来估计相机的内部参数，
基于第二图案和所述至少一个第二图像来估计显示器和与显示器关联的光学层之间的第二转换参数。
41.如权利要求40所述的显示装置，其中，所述至少一个第二图像包括第三图案，并且处理器被配置为基于第二图案的周期、第三图案的周期和第三图案的梯度估计第二转换参数。
42.如权利要求40所述的显示装置，其中，第二转换参数包括光学层的间距和光学层与显示器之间的旋转角中的至少一个，存储器包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令被处理器运行时，处理器还基于间距和旋转角中的至少一个来渲染三维图像。
43.一种估计显示装置的参数的方法，包括：
接收由显示器显示的第一图像，第一图像包括第一图案；
接收第二图像，第二图像是以不同角度被捕获的第一图像的反射的形式；
基于第一图像和第二图像估计相机和显示器之间的第一转换参数；
基于第一转换参数渲染三维图像。
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