CN107172409A - 曲面显示屏裸眼3d显示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面显示屏裸眼3D显示方法及装置，其中，所述方法包括：设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图；获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离；根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位；计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。可以使得视点图内容随着人眼位置变化，能够使左眼和右眼都能观看到正确的视点图内容，避免出现图像混叠或者反转，提高了观看效果和用户的观看体验。

Description

曲面显示屏裸眼3D显示方法及装置

技术领域

本发明涉及裸眼3D技术领域，尤其涉及一种曲面显示屏裸眼3D显示方法及装置。

背景技术

目前，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。略微弯曲的屏幕能够提供更好的环绕式观感，模拟裸眼3D视觉效果。具有视角更广泛和贴合人眼观看的优点。其与裸眼3D技术相结合，能够给观众带来逼真的景深及立体感，又极大提高了观众在观看体验时的视觉冲击力和沉浸感，成为产品推广、公众宣传及影像播放的最佳显示产品。

曲面裸眼3D显示的原理一般是通过透镜将显示器显示的图像进行分光，透镜通过对光的折射作用，将不同的显示内容折射到空间中不同的地方，到达人眼时显示的内容被分开，人眼接收到两幅含有视差的图像，这样便产生了立体效果。如果用户在可视区域外进行观看，可能会出现图像反转的情况。目前，虽然可以采用多视点方式增加可视区域，但采用多视点在一定的角度分辨率下，会使得清晰度下降，使图像出现混叠，影响了实际观看效果。

发明内容

本发明实施例提供了一种曲面显示屏裸眼3D显示方法及装置，以解决现有技术中裸眼3D显示易出现反转和图像混叠的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种曲面显示屏裸眼3D显示方法，包括：

设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图；

获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离；

根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位；

计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。

进一步的，所述根据所述相位差调整视点图，包括：

根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

进一步的，所述根据所述相位差计算相位变化量，包括：

判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零时，则在所述相位差的绝对值大于右眼相位时，根据所述相位差计算相位变化量；

在所述相位差的绝对值不大于右眼相位时，根据左眼和右眼视点的相位计算相位变化量。

进一步的，所述根据所述相位变化量调整所述视点图，包括：

根据所述原有相位对应的视点图和相位变化量调整所述视点图。

更进一步的，所述根据所述原有相位对应的视点图和相位变化量调整所述视点图，包括：

根据相位变化量确定调整后的视点图对应的通道；

根据所述原有相位对应的视点图对所述通道的子像素进行赋值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种曲面显示屏裸眼3D显示装置，包括：

确定模块，用于设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图；

第一计算模块，用于获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离；

第二计算模块，用于根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位；

调整模块，用于计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。

进一步的，所述调整模块，包括：

调整单元，用于根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

进一步的，所述调整单元，包括：

第一相位计算单元，用于判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，在所述相位差的绝对值大于右眼相位时，根据所述相位差计算相位变化量；

第二相位计算单元，用于判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，在所述相位差的绝对值不大于右眼相位时，根据左眼和右眼视点的相位计算相位变化量；

进一步的，所述调整单元，包括：

视点图调整单元，用于根据所述原有相位对应的视点图和相位变化量调整所述视点图。

更进一步的，所述视点图调整单元用于：

根据相位变化量确定调整后的视点图对应的通道；

根据所述原有相位对应的视点图对所述通道的子像素进行赋值。

本发明实施例提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法及装置，通过即时获取人眼观看位置，并根据人眼位置确定对应的最优观看距离对应的相位，并根据相位对播放的视点图内容进行调整，可以使得视点图内容随着人眼位置变化，能够使左眼和右眼都能观看到正确的视点图内容，避免出现图像混叠或者反转，提高了观看效果和用户的观看体验。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中多视点光学设计示意图；

图3是本发明实施例一提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中相位计算位置关系示意图；

图4是本发明实施例二提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法的流程示意图；

图5是本发明实施例三提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法的流程示意图；

图6是本发明实施例三提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中是多视点通道和视点图分配示意图；

图7是本发明实施例三提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中是多视点通道相位调节示示意图；

图8是本发明实施例四提供的裸眼3D显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法的流程示意图，本实施例可适用于曲面显示屏显示裸眼3D图像的情况，该方法可以由曲面显示屏裸眼3D显示装置来执行，该装置可由软件/硬件方式实现，并可集成于用于播放裸眼3D视频或者图像的显示装置中。

参见图1，所述曲面显示屏裸眼3D显示方法，包括：

S110，设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图。

对于裸眼3D，通常存在一个最佳观看距离，所述最佳观看距离是指在距离屏幕的垂直距离为最佳观看距离时，通过柱状透镜分离出来的子像素投影位置与人眼位置相适应，可以使得观看者左眼和右眼分别看到合适的对应图像，形成双目视差，产生纵深感和空间感。

图2是本发明实施例一提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中多视点光学设计示意图，参见图2，图中OVD表示最佳观看距离，d_OVD表示最佳观看距离的中心位置的线段长度。在本实施例中，可以将设计观看距离上中心可视区域观看线段设定为对应相位[0，1]，并根据设定的视点数量确定视点对应的相位图。通常来说，视点都是均匀分布的，据此可以确定各视点对应的相位范围。视点范围连续相等，覆盖整个相位范围[0，1]。以视点图数量为5为例，视点图1,2,3,4,5对应相位范围：{[0,0.2)、[0.2,0.4)、[0.4,0.6)、[0.6,0.8)、[0.8,1)}。

相应的，渲染产生K视点图，其中K大于等于2，小于光学设计中视点个数。确定各视点对应相位范围。一般的，视点范围连续相等，覆盖整个相位范围[0，1]，即

以视点图数量为5为例，视点图1,2,3,4,5对应相位范围：{[0,0.2)、[0.2,0.4)、[0.4,0.6)、[0.6,0.8)、[0.8,1)}。

S120，获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离。示例性的，可以通过配置于显示装置，并面向屏幕观看区域的拍摄装置得到带有人脸的图像。识别图像中人脸。并根据人脸确定观看者左右眼的空间位置，例如与屏幕垂直距离，与垂直于屏幕中心的中心线的距离。此外，也可采用红外装置辅助测距，以获取更加精确的人眼空间位置。

较佳地，周期性获取相机拍摄到的带有人脸的图像，根据多张人脸图像确定人眼的空间位置，以避免观看者偶然摆动造成的空间位置偏差。

在获取到人眼空间位置之后,根据几何关系，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离。图3是本发明实施例一提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中相位计算位置关系示意图，参见图3，以单独一只眼举例，据测量得到的人眼的空间位置中距离屏幕的距离。设定屏幕中某一像素点在屏幕中的横向坐标。根据直角三角形计算得到人眼相对于屏幕垂直中心线的距离。示例性的，根据直角三角形两边距离成比例的特点可以计算该人眼在最佳观看距离与垂直中心线的相应距离。

设定人眼位置与屏幕距离为VD，最佳观看距离与屏幕之间的距离为OVD，人眼位置与屏幕垂直中心线距离为f，则人眼在最佳观看距离与垂直中心线的相应距离为

S130，根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位。

人眼所能观看的到图像是屏幕中多个像素的集合，在本实施例中，通过一个像素来进行说明。通常像素都与屏幕中心位置存在着一定的距离。由于曲面屏中，该像素与屏幕中心位置在同一个曲面内,其在屏幕上的距离与曲面屏的曲率相关。由于曲面屏中的弧形片段上的曲面图像也是由视觉平面投影在弧形片段上形成的，且曲面屏的曲率较小，为了便于计算，可以将像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离近似视为像素点与屏幕中心位置的距离。设定像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离为x。则将人眼位置在最佳观看距离与垂直中心线的相应距离修改为：

通过上述方式可以将人眼位置转换为对应的最佳观看距离上相对于与垂直中心线的距离，即确定人眼在最佳观看距离上对应的位置。

在本实施例中，根据最佳观看距离上的相位长度计算人眼的相应相位，示例性的，可以将人眼在最佳观看距离上与垂直中心线的距离与最佳观看距离上的相位长度相除，获取相应的相位。在本实施例中，人眼在最佳观看距离上与垂直中心线的距离以及像素与屏幕中心位置可以为正数，也可以为负数，以屏幕中心垂直线与最佳观看距离线段的交点为原点，右侧为正，左侧为负。因相位设定为正数，因此，将计算相位的公式相应调整为：

S140，计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。

根据上述步骤计算得到的右眼和左眼的相位，计算两眼之间的相位差。示例性的，可采用如下方式计算：

Δp＝p_R-p_L，其中p_R为右眼相位，p_L为左眼相位，之所以采用右眼相位减去左眼相位，是因为在右眼和左眼处于同一可视区域时,通常右眼相位会大于左眼相位，方便后面运算处理。此外，也可采用左眼相位减去右眼相位得到相位差，相应的，后续处理也需要进行调整。

由于左右视图格式采用左视图和右视图并排传输的方式，裸眼3D显示器是在液晶显示屏的前面加上一层微柱透镜，每个柱透镜下面的图像像素被分成R、G、B子像素，每个子像素通过透镜以不同的方向投影，观众便可从不同的方向观看到不同的视图。由于左右视图格式采用左视图和右视图并排传输的方式，左眼所观看的左视图和右眼所观看的主视图随着观看者的位置变化，也需要进行调整，以避免出现图像反转的现象和图像混叠。示例性的，可以随着观看者左眼和右眼的空间位置变化，对当前观看者左眼和右眼分别对应的视点图进行调整，以使得观看者左眼和右眼分别对应的视点图仍然为设计的左眼视点图和右眼视点图。在计算得到右眼与左眼之间的相位差后，可以根据相位差对视点图进行调整。示例性的，根据所述原有相位对应的视点图和相位差调整所述视点图。以使得左眼和右眼对应的相位图与设定的在最佳观看距离上相应位置对应的相位图相一致。示例性的，相位差计算存在两种情况，第一种是Δp>0，如果Δp>0，则说明左眼和右眼的相位处于同一个(0,1)的相位范围内，因此，无需对相位图进行调整，用户的左眼和右眼可以分别观看到对应的视点图。对于Δp<0，则说明左眼和右眼的相位处于不同的(0,1)的相位范围内，可以利用两个相位范围之间的差值，即1，重新确定左右眼对应的相位范围。并根据所述原有相位对应的视点图和相位差调整所述视点图。

本实施例通过即时获取人眼观看位置，并根据人眼位置确定对应的最优观看距离对应的相位，并根据相位对播放的视点图内容进行调整，可以使得视点图内容随着人眼位置变化，能够使左眼和右眼都能观看到正确的视点图内容，避免出现图像混叠或者反转，提高了观看效果和用户的观看体验。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法的流程示意图。本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，将所述根据所述相位差调整视点图，具体优化为：根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

S310，设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图。

S320，获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离。

S330，根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位。

S340，计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

在计算得到右眼与左眼之间的相位差后，可以根据相位差对视点图进行调整，以使得左眼和右眼对应的相位图与设定的在最佳观看距离上相应位置对应的相位图相一致。在本实施例中，引入相位变化量。示例性的，首先判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，则说明左眼和右眼的相位不处于同一个(0,1)的相位范围内。进而，在所述相位差的绝对值大于右眼相位时，根据所述相位差计算相位变化量；在所述相位差的绝对值不大于右眼相位时，根据左眼和右眼视点的相位计算相位变化量。或者,可以不考虑相位差的绝对值与右眼相位之间的关系,直接采用根据左眼和右眼视点的相位计算相位变化量。具体的，可以采用如下方式进行计算相位变化量：

可取，或者，可以直接采用

，其中φ为相位变化量。根据计算得到的相位变化量，可以根据相位变化量调整视点相位，示例性的，可采用如下方式：

φ∈[p_R,p_L]

本实施例通过将所述根据所述相位差调整视点图，具体优化为：根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。通过引入相位变化量调整视点图，可以针对各种不同情况，计算出相应的相位变化量，并根据相位变化量对视点图进行相应的调整。

实施例三

图5是本发明实施例三提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法的流程示意图。本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，将所述根据所述相位差调整视点图，具体优化为：根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

参见图5，所述曲面显示屏裸眼3D显示方法，包括：

S310，设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图。

S320，获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离。

S330，根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位。

S340，计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差计算相位变化量。

S350，根据所述原有相位对应的视点图对所述通道的子像素进行赋值。

示例性的，可以采用如下方式调整所述视点图：根据相位变化量确定调整后的视点图对应的通道；根据所述调整后的视点图对所述通道的子像素进行赋值。透镜通过对光的折射作用，将不同的显示内容折射到空间中不同的地方,形成多个光学通道,由于视点图的数量通常少于光学通道的数量，因此,可采用线性插值方法确定每个通道对应的视点图,图6是本发明实施例四提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法中是多视点通道和视点图分配示意图，图6显示了通道和视点图的分配关系。

图7是多视点通道相位调节示意图，由图7可以看出，根据计算得到的相位变化量φ，将视点图按照相位变化量φ进行变换调整，以使得人眼对应的通道的相位图发生变化。由图7可以看出，相位图进行了相位变化量φ的右移调整。通过对通道进行对于已知像素点和已知的通道，可以通过重新对像素点的子像素进行赋值的方式，实现视点图的变化。

本实施例通过将所述根据所述相位差调整视点图，具体优化为：根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。通过相位变化量确定人眼对应的通道，并对该通道的子像素重新进行赋值，可以对人眼对应的通道的视点图进行调整，能够使左眼和右眼都能观看到正确的视点图内容，避免出现图像混叠或者反转，提高了观看效果和用户的观看体验。

实施例四

图8是本发明实施例四提供的曲面显示屏裸眼3D显示装置的结构示意图。如图8所示，所述曲面显示屏裸眼3D显示装置包括：

确定模块410，用于设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图；

第一计算模块420，用于获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离；

第二计算模块430，用于根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位；

调整模块440，用于计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。

本实施例提供的曲面显示屏裸眼3D显示装置，通过即时获取人眼观看位置，并根据人眼位置确定对应的最优观看距离对应的相位，并根据相位对播放的视点图内容进行调整，可以使得视点图内容随着人眼位置变化，能够使左眼和右眼都能观看到正确的视点图内容，避免出现图像混叠或者反转，提高了观看效果和用户的观看体验。

在上述各实施例的基础上，所述调整模块，包括：

调整单元，用于根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

在上述各实施例的基础上，所述调整单元，包括：

第一相位计算单元，用于判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，在所述相位差的绝对值大于右眼相位时，根据所述相位差计算相位变化量；

第二相位计算单元，用于判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，在所述相位差的绝对值不大于右眼相位时，根据左眼和右眼视点的相位计算相位变化量。

在上述各实施例的基础上，所述调整单元，包括：

视点图调整单元，用于根据所述原有相位对应的视点图和相位变化量调整所述视点图。

在上述各实施例的基础上，所述视点图调整单元用于：

根据相位变化量确定调整后的视点图对应的通道；

根据所述原有相位对应的视点图对所述通道的子像素进行赋值。

上述曲面显示屏裸眼3D显示装置可执行本发明任意实施例所提供的曲面显示屏裸眼3D显示方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各操作可以通过如上所述的终端设备实施。可选地，本发明实施例可以用计算机装置可执行的程序来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由处理器来执行，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等；或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或操作制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种曲面显示屏裸眼3D显示方法，其特征在于，包括：

设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图；

获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离；

根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位；

计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位差调整视点图，包括：

根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位差计算相位变化量，包括：

判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零时，则

在所述相位差的绝对值大于右眼相位时，根据所述相位差计算相位变化量；

在所述相位差的绝对值不大于右眼相位时，根据左眼和右眼视点的相位计算相位变化量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位变化量调整视点图，包括：

根据所述原有相位对应的视点图和相位变化量调整所述视点图。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述原有相位对应的视点图和相位变化量调整所述视点图，包括：

根据相位变化量确定调整后的视点图对应的通道；

根据所述原有相位对应的视点图对所述通道的子像素进行赋值。

6.一种曲面显示屏裸眼3D显示装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于设定最佳观看距离观看范围内的视点数量,根据所述视点数量确定每个视点的相位和所述相位对应的视点图；

第一计算模块，用于获取屏幕观看区域内人眼的空间位置，分别计算左眼和右眼与屏幕垂直中心线的距离；

第二计算模块，用于根据所述距离、最佳观看距离、像素点与屏幕中心位置在曲面屏两端组成的平面上的距离分别计算左眼和右眼包括的视点相位；

调整模块，用于计算右眼与左眼之间的相位差,根据所述相位差调整视点图。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整模块，包括：

调整单元，用于根据所述相位差计算相位变化量，根据所述相位变化量调整视点图。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整单元，包括：

第一相位计算单元，用于判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，在所述相位差的绝对值大于右眼相位时，根据所述相位差计算相位变化量；

第二相位计算单元，用于判断所述相位差是否小于零，若所述相位差小于零，在所述相位差的绝对值不大于右眼相位时，根据左眼和右眼视点的相位计算视点图相位变化量。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调整单元，包括：

视点图相位调整单元，用于根据所述原有视点图相位和相位变化量调整所述视点图。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，视点图调整单元用于：

根据相位变化量确定调整后的视点图对应的通道；

根据所述原有相位对应的视点图对所述通道的子像素进行赋值。