CN106707716B - 一种全息显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全息显示方法及系统，由于通过根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率；根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度；根据确认所需显示的全息图像，确定各空间光调制器所需显示的局部全息图像；控制各空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，对确定出的所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所需显示的局部全息图像构成全息显示曲面的全息图像。因此，不仅实现了对弧形或环形全息图像的显示，而且实现了观看者在不同应用场景的不同位置可以进行环视的技术效果。

Description

一种全息显示方法及系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种全息显示方法及系统。

背景技术

全息显示技术(Front-Projected Holographic Display)也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术，具有能够满足人眼视觉的全部感知，并且观看者可以不借助头盔、眼镜等辅助装置进行观看三维图像的优点。随着显示技术不断的发展，全息显示技术获得了越来越多的关注。

在影院、科技馆、博物馆，甚至虚拟现实(Virtual Reality，VR)头盔等应用场景中，弧形或环形全息图像可以使观看者获取环视效果，从而极大地提高观看者的观看体验，让观看者有身临其境的感觉。但是，现有技术无法实现弧形或环形全息图像的显示，更难以使观看者在不同应用场景的不同位置实现环视效果。

因此，如何实现弧形或环形全息图像的显示，并使观看者在不同应用场景的不同位置实现环视效果，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种全息显示方法及系统，用以解决现有技术中存在的如何实现弧形或环形全息图像的显示，并使观看者在不同应用场景的不同位置实现环视效果的问题。

本发明实施例提供一种全息显示方法，包括：

根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率；

根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，确定各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度；

根据确认所需显示的全息图像，确定各所述空间光调制器所需显示的局部全息图像；

控制各所述空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，对确定出的所述所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所述所需显示的局部全息图像构成所述全息显示曲面的全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，所述确认所需显示的全息图像，具体包括：

将确定出的所述显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所述所需显示的全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，所述确认所需显示的全息图像，具体包括：

在检测到所述观看者的手势变化时，确定所述手势选择的全息图像作为所述所需显示的全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，所述根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，确定各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，具体包括：

根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，计算各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度；

所述控制各所述空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，具体包括：

将各所述空间光调制器相对于所述观看者的当前位置和当前角度调整至计算出的各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度。

本发明实施例还提供了一种全息显示系统，包括：多个空间光调制器，位置追踪装置，处理器，片源提供装置，以及控制装置；

所述位置追踪装置，用于检测观看者相对于全息显示曲面的位置；

所述处理器，用于根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率；根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，确定各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度；

所述片源提供装置，用于根据确认所需显示的全息图像，确定各所述空间光调制器所需显示的局部全息图像；

所述控制装置，用于控制各所述空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，对确定出的所述所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所述所需显示的局部全息图像构成所述全息显示曲面的全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，所述片源提供装置，具体用于将确定出的所述显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所述所需显示的全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，所述片源提供装置，具体用于在所述位置追踪装置检测到所述观看者的手势变化时，确定所述手势选择的全息图像作为所述所需显示的全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，所述处理器，具体用于根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，计算各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度；

所述控制装置，具体用于将各所述空间光调制器相对于所述观看者的当前位置和当前角度调整至计算出的各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，所述控制装置，具体包括：控制处理器，与各所述空间光调制器连接的轨道驱动装置和旋转驱动装置；

所述控制处理器，用于控制所述轨道驱动装置和所述旋转驱动装置带动各所述空间光调制器进行移动和旋转。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，所述旋转驱动装置包括与各所述空间光调制器一一对应连接的多个旋转驱动单元；

所述轨道驱动装置包括与各所述空间光调制器一一对应连接的多个轨道驱动单元。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的一种全息显示方法及系统，包括根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率；根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度；根据确认所需显示的全息图像，确定各空间光调制器所需显示的局部全息图像；控制各空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，对确定出的所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所需显示的局部全息图像构成全息显示曲面的全息图像。由于通过调整各空间光调制器的位置和角度，可以使各空间光调制器显示的局部全息图像拼接成具有一定显示曲率的全息显示曲面的全息图像，因此，实现了对弧形或环形全息图像的显示。进一步地，根据观看者相对于全息显示曲面的不同位置，可以使各空间光调制器显示的各局部全息图像拼接成具有与该位置匹配的显示曲率的全息显示画面的全息图像，从而实现了观看者在需要不同显示曲率的不同应用场景的不同位置进行环视的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的全息显示系统的结构示意图；

图2a和图2b为本发明实施例提供的观看者在相对于全息显示曲面的不同位置观看全息图像的示意图；

图3为本发明实施例提供的全息显示方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的全息显示方法及系统的具体实施方式进行详细地说明。

附图中各部件的形状和大小不反映其在全息显示系统中的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种全息显示系统，如图1所示，包括：多个空间光调制器101，位置追踪装置102，处理器103，片源提供装置104，以及控制装置105；

位置追踪装置102，用于检测观看者相对于全息显示曲面的位置；

较佳地，该位置追踪装置可以为摄像机，当然，也可以为其他具有追踪功能的装置，在此不做限定；

处理器103，用于根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率；根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器101在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度；

片源提供装置104，用于根据确认所需显示的全息图像，确定各空间光调制器101所需显示的局部全息图像；

控制装置105，用于控制各空间光调制器101按照在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，对确定出的所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所需显示的局部全息图像构成全息显示曲面的全息图像。

具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，由于通过调整各空间光调制器101的位置和角度，可以使各空间光调制器101显示的局部全息图像拼接成具有一定显示曲率的全息显示曲面的全息图像，因此，实现了对弧形或环形全息图像的显示。进一步地，根据观看者相对于全息显示曲面的不同位置，可以使各空间光调制器101显示的各局部全息图像拼接成具有与该位置匹配的显示曲率的全息显示画面的全息图像，从而实现了观看者在需要不同显示曲率的不同应用场景的不同位置进行环视的技术效果。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，片源提供装置104，具体用于将确定出的显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所需显示的全息图像，即在本发明实施例提供的全息显示系统中，预设了与确定出的显示曲率匹配的多个默认全息图像，在根据观看者的位置确定出与该位置匹配的显示曲率后，便可将预设的任意一个默认全息图像作为所需显示的全息图像；或者，

片源提供装置104，具体用于在位置追踪装置102检测到观看者的手势变化时，确定手势选择的全息图像作为所需显示的全息图像，即在本发明实施例提供的全息显示系统中还可以遵循观看者的意愿，为观看者显示通过手势选择的全息图像。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，片源提供装置104确认的所需显示的全息图像可以为通过全息记录过程光学处理得到的曲面图像，或者为平面图像记录后进行曲面处理得到的曲面图像，当然，还可以为采用其他方法获得的曲面图像，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，处理器103，具体用于根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，计算各空间光调制器101在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度；

控制装置105，具体用于将各空间光调制器101相对于观看者的当前位置和当前角度调整至计算出的各空间光调制器101在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度。即控制装置105控制各空间光调制器101由其相对于观看者的当前位置和当前角度，按照计算出的各空间光调制器101在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度进行移动和旋转。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，控制装置105，具体可以包括：控制处理器106，与各空间光调制器101连接的轨道驱动装置107和旋转驱动装置108；

控制处理器106，用于控制轨道驱动装置107和旋转驱动装置108带动各空间光调制器101进行移动和旋转。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，旋转驱动装置108可以包括与各空间光调制器101一一对应连接的多个旋转驱动单元109；

轨道驱动装置107可以包括与各空间光调制器101一一对应连接的多个轨道驱动单元110。

具体地，为了更好地理解本发明实施例提供的上述全息显示系统的工作过程，下面以如图2a和图2b所示的观看者在相对于全息显示曲面的不同位置观看全息图像为例进行说明：

如图2a和图2b所示，观看者相对于全息显示曲面S的位置不同，相应的，与该位置匹配的全息显示曲面S的显示曲率亦不同，即为了让观看者获得较好的观看体验，在本发明实施例提供的全息显示系统中，观看者相对于全息显示曲面S的位置与该全息显示曲面S的显示曲率一一对应。例如，在图2a所示的观看者相对于全息显示曲面S的位置较远，与该位置匹配的全息显示曲面S的显示曲率较小，在此情况下，观看者可以观看博物馆中展示的图画作品、电影院中大屏显示的影片等大幅的图像，以感受恢弘壮阔的情景；而在图2b所示的观看者相对于全息显示曲面S的位置较近，与该位置匹配的全息显示曲面S的显示曲率较大，在此情况下，观看者可以观看海底世界的图像等曲率较大的环形图像，以获得沉浸式体验。

具体地，假设位置追踪装置102检测到观看者相对于全息显示曲面S的位置如图2a所示。处理器103即可根据该位置，确定与该位置匹配的全息显示曲面S的显示曲率。之后，片源提供装置104将确定与该显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所需显示的全息图像，并根据确定的所需显示的全息图像，确定各空间光调制器101所需显示的局部全息图像。随后，处理器103根据确定出的与该位置匹配的全息显示曲面S的显示曲率，计算各空间光调制器101在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度。接着，控制装置105的控制处理器106控制与各空间光调制器101一一连接的旋转驱动单元109和轨道驱动单元110，带动各空间光调制器101由相对于观看者的当前位置移动计算出的平移位置，同时由相对于观看者的当前角度旋转过计算出的旋转角度为止。各空间光调制器101在上述按照计算出的平移位置和旋转角度进行移动和旋转后所在的相对于观看者的位置与角度，对确定出的所需显示的局部全息图像进行全息显示时，各所需显示的局部全息图像恰好可以拼接成全息显示画面的完整的全息图像。

在位置追踪装置102检测到在图2a所示的该位置的观看者手势发生变化时，片源提供装置104还可以确定观看者通过手势选择的全息图像，并识别通过手势选择的全息图像的曲率是否和与该位置匹配的显示曲率相同；若相同，则采用上述显示默认全息图像的方法对其进行全息显示；若不同，则可以先通过全息数据处理的方式对通过手势选择的全息图像的曲率进行调整至和与该位置匹配的显示曲率相同，然后再采用上述显示默认全息图像的方法对其进行全息显示。

值得注意的是，由于全息图像在不同显示曲率下显示，会给观看者呈现不同的观看体验，且全息图像在本身的曲率下显示，观看者的体验效果最好，因此，在本发明实施例提供的上述全息显示系统中，当片源提供装置104识别出通过手势选择的全息图像的曲率和与该位置匹配的显示曲率不同时，还可以给出观看通过手势选择的全息图像时相对于全息显示画面S的最佳位置，以供观看者在最佳位置进行观看，从而获得最佳体验。

此外，在本发明实施例提供的全息显示系统中，不仅可以设置观看者相对于全息显示曲面S的位置与该全息显示曲面S的显示曲率一一对应，还可以设置观看者相对于全息显示曲面S的位置与该全息显示曲面S的多个显示曲率对应。这样，在同一位置，观看者可以观看不同显示曲率的全息图像，从而观看更多内容不同的全息图像。

并且，在全息显示曲面S的显示曲率较小时，如图2a所示，本发明实施例提供的与各空间光调制器101一一对应连接的多个轨道驱动单元110之间接近平行；在全息显示曲面S的显示曲率较大时，如图2b所示，本发明实施例提供的与各空间光调制器101一一对应连接的多个轨道驱动单元110之间不平行。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种全息显示方法，由于本发明实施例提供的全息显示系方法与上述全息显示系统解决问题的原理相似，因此，该全息显示方法的实施可以参见上述全息显示系统的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的一种全息显示方法，如图3所示，具体可以包括以下步骤：

S301、根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率；

S302、根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度；

S303、根据确认所需显示的全息图像，确定各空间光调制器所需显示的局部全息图像；

S304、控制各空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，对确定出的所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所需显示的局部全息图像构成全息显示曲面的全息图像。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中的步骤S302和S303的顺序可以互换，并不限于上述描述的先后顺序。

具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，步骤S303中的确认所需显示的全息图像，具体可以通过以下方式实现：

将确定出的显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所需显示的全息图像；或者，

在检测到观看者的手势变化时，确定手势选择的全息图像作为所需显示的全息图像。

具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，步骤S302中的根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，具体可以通过以下方式实现：

根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，计算各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度；

并且，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，步骤S304中的控制各空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，具体可以通过以下方式实现：

将各空间光调制器相对于观看者的当前位置和当前角度调整至计算出的各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度。

即根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，计算各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度；控制各空间光调制器以其相对于观看者的当前位置和当前角度开始，按照计算各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的平移位置和旋转角度进行移动和旋转，并将各空间调制器按照要求移动、旋转后的位置和角度，确定为各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度。

本发明实施例提供的上述全息显示方法及系统，包括根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率；根据确定出的与位置匹配的全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度；根据确认所需显示的全息图像，确定各空间光调制器所需显示的局部全息图像；控制各空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于观看者的位置和角度，对确定出的所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所需显示的局部全息图像构成全息显示曲面的全息图像。由于通过调整各空间光调制器的位置和角度，可以使各空间光调制器显示的局部全息图像拼接成具有一定显示曲率的全息显示曲面的全息图像，因此，实现了对弧形或环形全息图像的显示。进一步地，根据观看者相对于全息显示曲面的不同位置，可以使各空间光调制器显示的各局部全息图像拼接成具有与该位置匹配的显示曲率的全息显示画面的全息图像，从而实现了观看者在需要不同显示曲率的不同应用场景的不同位置进行环视的技术效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种全息显示方法，其特征在于，包括：

根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率；

根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，确定各空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度；

根据确认所需显示的全息图像，确定各所述空间光调制器所需显示的局部全息图像；

控制各所述空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，对确定出的所述所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所述所需显示的局部全息图像构成所述全息显示曲面的全息图像。

2.如权利要求1所述的全息显示方法，其特征在于，所述确认所需显示的全息图像，具体包括：

将确定出的所述显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所述所需显示的全息图像。

3.如权利要求1所述的全息显示方法，其特征在于，所述确认所需显示的全息图像，具体包括：

在检测到所述观看者的手势变化时，确定所述手势选择的全息图像作为所述所需显示的全息图像。

4.如权利要求1-3任一项所述的全息显示方法，其特征在于，所述根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，确定各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，具体包括：

根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，计算各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度；

所述控制各所述空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，具体包括：

将各所述空间光调制器相对于所述观看者的当前位置和当前角度调整至计算出的各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度。

5.一种全息显示系统，其特征在于，包括：多个空间光调制器，位置追踪装置，处理器，片源提供装置，以及控制装置；

所述位置追踪装置，用于检测观看者相对于全息显示曲面的位置；

所述处理器，用于根据观看者相对于全息显示曲面的位置，确定与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率；根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，确定各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度；

所述片源提供装置，用于根据确认所需显示的全息图像，确定各所述空间光调制器所需显示的局部全息图像；

所述控制装置，用于控制各所述空间光调制器按照在显示局部全息图像时相对于所述观看者的位置和角度，对确定出的所述所需显示的局部全息图像进行显示，以使各所述所需显示的局部全息图像构成所述全息显示曲面的全息图像。

6.如权利要求5所述的全息显示系统，其特征在于，所述片源提供装置，具体用于将确定出的所述显示曲率匹配的多个默认全息图像之一作为所述所需显示的全息图像。

7.如权利要求5所述的全息显示系统，其特征在于，所述片源提供装置，具体用于在所述位置追踪装置检测到所述观看者的手势变化时，确定所述手势选择的全息图像作为所述所需显示的全息图像。

8.如权利要求5-7任一项所述的全息显示系统，其特征在于，所述处理器，具体用于根据确定出的与所述位置匹配的所述全息显示曲面的显示曲率，计算各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度；

所述控制装置，具体用于将各所述空间光调制器相对于所述观看者的当前位置和当前角度调整至计算出的各所述空间光调制器在显示局部全息图像时相对于所述观看者的平移位置和旋转角度。

9.如权利要求8所述的全息显示系统，其特征在于，所述控制装置，具体包括：控制处理器，与各所述空间光调制器连接的轨道驱动装置和旋转驱动装置；

所述控制处理器，用于控制所述轨道驱动装置和所述旋转驱动装置带动各所述空间光调制器进行移动和旋转。

10.如权利要求9所述的全息显示系统，其特征在于，所述旋转驱动装置包括与各所述空间光调制器一一对应连接的多个旋转驱动单元；

所述轨道驱动装置包括与各所述空间光调制器一一对应连接的多个轨道驱动单元。