CN108287414B - 图像显示方法及其存储介质和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像显示方法及其存储介质和系统，包括步骤1：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容；还包括步骤2：在不同时间分别显示所述多个子图像，或者步骤2’：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。本发明通过软件的方法来解决由于像素点之间相互干扰而导致的激光散斑问题，可单独使用，无需增加额外的硬件，可降低成本。当然也可以结合其它消散斑技术，增强消散斑效果。适用于所有的激光成像系统，包括利用相干性成像的全息类显示技术。

Description

图像显示方法及其存储介质和系统
技术领域
本发明涉及激光成像领域，具体地，涉及图像显示方法及其存储介质和系统。
背景技术
激光作为光源具有亮度高、寿命长、色域广等等优势，近年来在显示领域开始被广泛应用。目前的散斑消除方法多是通过消除激光的相干性，在显示系统中加入消相干器件或在光路中加入可以振动的部件均匀化散斑来实现。但问题在于，加入了专门的硬件实现消散斑功能，提高成本，增加系统复杂性，且效果也有限。此外，对一些利用激光相干性成像的技术(例如全息显示)此类消散斑方法将会影响成像。
为此，技术人员做出了努力，专利文献CN105301792A采用软件的方法来消除激光散斑，该专利文献：使多个激光单元以阵列的形式排布，且出光方向相同形成阵列激光光源；选取阵列激光光源中若干个激光单元为第一激光单元组，其余的激光单元为第二激光单元组；控制第一激光单元组由第一亮度变化至第二亮度，再变化为第一亮度；在第一激光单元组达到第二亮度时，控制第二激光单元组由第一亮度变化至第二亮度，再变化为第一亮度。该专利文献过多个间隔激光单元明暗交替发光，使相邻激光单元间振幅相差悬殊，使散斑的对比度逐渐降低，最终消除散斑。
但是，专利文献CN105301792A的并没有完全消除散斑，其原因是，作为相干光源，由于显示面上次级子波的相干，容易导致各像素点之间相互干扰，仍然会形成激光散斑影响成像质量。即使是只有一个激光光源，虽然克服了在不同光源之间的相干干扰，但是这一个激光光源仍然会在相邻像素之间相互干扰。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种图像显示方法及其存储介质和系统。
根据本发明提供的一种图像显示方法，包括：
步骤1：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容。
优选地，包括：
步骤2：在不同时间分别显示所述多个子图像。
优选地，包括：
步骤2’：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。
根据本发明提供的一种图像显示系统，包括：
子图像生成模块：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容。
优选地，包括：
子图像显示控制模块：在不同时间分别显示所述多个子图像。
优选地，包括：
子图像变换控制模块：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。
优选地，所述子图像具有无干扰区域，其中，在所述无干扰区域中，与能量值不为0的像素点相邻的所有像素点的能量值均为0。
优选地，所述多个子图像中相同位置处的无干扰区域叠加后的能量分布，与输入图像中该相同位置处区域的能量分布相同。
优选地，所述根据输入图像生成多个子图像，是指从输入图像中提取得到子图像，任意子图像中像素点的能量值小于或等于输入图像中对应像素点的能量值。
优选地，输入图像的成像系统的光源为激光。
优选地，输入图像的成像系统的像元器件采用DMD、LCoS、LCD、PDP、OLED、LED中的任一种或任几种。
优选地，输入图像的成像系统的像元器件采用扫描振镜(例如：MEMS Mirror-based Laser Beam Scanning)。
优选地，输入图像的成像系统的像元器件采用相位调制的空间光调制器。
优选地，所述多个子图像为第一子图像、第二子图像；
Figure BDA0001530868360000031
Figure BDA0001530868360000032
其中：
p0ij表示输入图像中第i行第j列像素点的能量值；
p1ij表示第一子图像中第i行第j列像素点的能量值；
p2ij表示第二子图像中第i行第j列像素点的能量值。
优选地，将帧图像中的子帧作为所述输入图像，将子帧的次级子帧或次级分子帧作为所述子图像；
或者，将帧图像中的分子帧作为所述输入图像，将分子帧的次级分子帧作为所述子图像。
优选地，所述帧图像根据如下任一种特性或任多种特性的组合生成子帧或分子帧：
--颜色；
--成像距离；
--观看角度；
--观看受体。
优选地，按照输入图像中所有相邻像素点都为0能量值的非0能量值像素点的能量值，分入在多个子图像中与所述非0能量值像素点相同位置处。
优选地，所述多个子图像之间的总能量相等,或者颜色相同的子图像之间的总能量相等。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的图像显示方法的步骤。
根据本发明提供的一种图像显示系统，包括上述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过软件的方法来解决由于像素点之间相互干扰而导致的激光散斑问题，可单独使用，无需增加额外的硬件，可降低成本。当然也可以结合其它消散斑技术，增强消散斑效果。
2、适用于所有的激光成像系统，包括利用相干性成像的全息类显示技术。
3、本发明可以在输入图像生成子图像的过程中，保持相邻像素点之间的像素间隔距离不变，即不增加像素间距的距离，优选地由输入图像仅生成两个子图像即可，减少了图像处理的计算量，加快了成像显示速率，降低了对图形处理器等硬件的配置需求。
4、尤其是在全息类的显示中，在不改变光源强弱的情况下被还原的每一子图像的总能量相等，或者同一颜色子帧的子图像的能量相等，例如，所有红色子图像之间能量相等，绿色子图像之间能量相等，蓝色子图像之间能量相等。可以通过调整相邻像素都为0的非0像素点在每一子图像中的值的大小来使每一子图像的总能量与设置值相等或接近。从而避免或减少对光源亮度的调节。同时，这种方法也可以避免某一子图像中非0像素点太少而产生的无法有效分配能量导致的图像鬼影。
附图说明
通过阅读参照以下附图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、图2分别为第一实施例中，由同一输入图像得到的第一子图像、第二子图像的示意图，这两个子图像中的黑色区域表示能量值为0的像素点，白色区域表示维持输入图像同一位置能量值原值的像素点。
图3、图4、图5分别为第二实施例中，输入图像、第一子图像、第二子图像的示意图。输入图像中，黑色区域表示能量值等于0的像素点，白色区域表示能量值大于0的像素点。两个子图像中的黑色区域表示能量值为0的像素点，白色区域表示维持输入图像同一位置能量值原值的像素点。
图6、图7、图8分别为第三实施例中，输入图像、第一子图像、第二子图像的示意图。输入图像中，黑色区域表示能量值等于0的像素点，白色区域表示能量值大于0的像素点。两个子图像中的黑色区域表示能量值为0的像素点，白色区域表示维持输入图像同一位置能量值原值的像素点，网格区域表示能量值大于0且小于输入图像同一位置能量值的像素点，同一位置像素点处所有子图像的网格区域的能量值相加后等于输入图像相应位置像素点的能量值。
图9为本发明提供的图像显示方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种图像显示方法，包括步骤1：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容，其中，在不同子图像各自记载的所述部分内容之间优选地是不同的，从而作为优选例，多个子图像分别记载所述输入图像的不同部分。例如，将输入图像分为多个次级帧，每个次级帧显示输入图像的部分内容作为子图像，然后在不同时间内，分别显示每个子图像的对应的次级帧。所述部分内容，可以指空间、能量或者颜色等方面的一部分内容，在优选例中所述输入图像的不同部分，可以是指空间位置上的不同的位置部分和/或指能量上的不同的叠加组分部分，例如图1、图2示出的是空间位置上的不同的位置部分；图4、图5示出的也是空间位置上的不同的位置部分；图7、图8中的第1-2行示出的是空间位置上的不同的位置部分，同时在第3-4行示出的是能量上的不同的叠加组分部分。
具体地，可以在不同时间分别显示所述多个子图像，尤其是指在得到子图像后，不经过数学变换而显示子图像，当然优选地也可以对得到的子图像进行预处理等图像处理以增强显示的视觉效果。在变化例中，可以在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。
所述子图像具有无干扰区域，其中，在所述无干扰区域中，与能量值不为0的像素点相邻的所有像素点的能量值均为0，其中，所述无干扰区域可以是子图像中的一部分区域，也可以就是整个子图像的区域。所述多个子图像中相同位置处的无干扰区域叠加后的能量分布，与输入图像中该相同位置处区域的能量分布相同。其中，相邻的像素点可以仅仅是指在行方向以及列方向上相邻的像素点，也可以进一步包含在对角线方向上也相邻的像素点。
在一个优选例中，如图1、图2所示，所述多个子图像为第一子图像、第二子图像；
Figure BDA0001530868360000061
Figure BDA0001530868360000062
其中：
p0ij表示输入图像中第i行第j列像素点的能量值；
p1ij表示第一子图像中第i行第j列像素点的能量值；
p2ij表示第二子图像中第i行第j列像素点的能量值。
在另一个优选例中，如图6、图7、图8所示，所述多个子图像为第一子图像、第二子图像；其中，在能量值上，输入图像中相邻像素点都为0的非0像素点的能量值被分别分入第一子图像和第二子图像，构成能量上的不同的叠加组分部分，确保在子图像中具有无干扰区，即所有不为0的像素点的相邻像素点都为0。其中此类像素点位置对应在各个子图像中的能量值在叠加后与输入图像中对应像素点位置的能量值相等；进一步地，输入图像中所有相邻像素点都为0的非0像素点在两个子图像中的值都不为0，这样做的好处是能够使每一子图像都有尽量多的非0能量值的像素点，并能减少图像的闪烁。本领域技术人员可以理解到，在所述另一个优选例中，子图像中的第1-2行采用了所述一个优选例中的方案，因此可将所述另一个优选例理解为所述一个优选例的进一步改进方案。
另外，在全息类的显示的一些应用中，在不改变光源强弱的情况下被还原的每一子图像的总能量相等。此时可以通过调整相邻像素都为0的非0像素点在每一子图像中的值的大小来使每一子图像的总能量与设置值相等或接近。例如，输入图像总能量为100，第一子图像中属于输入图像中有非0相邻像素点的点的总能量为30，第二子图像中属于输入图像中有非0相邻像素点的点的总能量为40，则此时可以将第一子图像中所有相邻像素都为0的非0像素点的值的和设置为20，在第二子图像中所有相邻像素都为0的非0像素点的值的和设为10。从而保证了总能量仍为100，同时第一子图像的总能量与第二子图像的总能量相等都为50，从而避免或减少对光源亮度的调节。同时，这种方法也可以避免某一子图像中非0像素点太少而产生的无法有效分配能量导致的图像鬼影。
进一步地，所述步骤1包括：
获取输入图像中各个像素点的能量值，将子图像中的一部分像素点的能量值赋值为相同位置处输入图像中像素点的能量值，将子图像中的另一部分像素点的能量值赋值为0。
所述图像显示方法，还包括步骤2：在不同时间分别显示所述多个子图像；具体地，输入图像的成像系统的光源为激光，成像系统的成像器件采用DMD、LCoS、LCD、PDP、LED、OLED或者MEMS振镜，或者空间光调制器。优选可使用空间光调制器作为成像器件，空间光调制器上的一组像素点在某个或某些帧的次级帧、子帧或分子帧中被使用一个正向电压值调制，在同一帧的其它的次级帧、子帧或分子帧中使用负向电压调制(正负两级的电压与前述次级帧、子帧或者分子帧相反)。空间光调制器上的另一组像素点在某个或某些帧的次级帧、子帧或者分子帧中被使用一个负向电压值调制，在同一帧的其它的次级帧、子帧或者分子帧中使用正向电压调制(正负两级的电压与前述次级帧、子帧或者分子帧相反)。所有次级帧/子帧/分子帧上在同一帧图像显示时间内，每个像素点正负两级的电压之和为0，从而实现直流平衡DC BALANCE。
或者，所述图像显示方法，还包括步骤2’：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。其中，所述数学变换包括傅立叶变换、傅立叶逆变换、菲涅尔变换、菲涅尔逆变换、空间光角频谱传播方法等变换方式。所述全息图/相息图对应的是输入图像的频域信息，通过光学系统或通过计算使全息图/相息图调制出特定波前，模拟光学系统还原出输入图像。其优点在于全息图/相息图能够通过干涉衍射引导光成像，而非普通投影那样遮光成像(例如LCD、DLP、LCOS等)，这样可以提高光效，提高亮度。
进一步地，可以将帧图像中的子帧作为所述输入图像，将子帧的次级子帧作为所述子图像；在变化例中，还可以将由子帧拆分出的分子帧作为所述输入图像，将分子帧的次级分子帧作为所述子图像，为等同的变化；所述帧图像根据如下任一种特性或任多种特性的组合生成子帧：
--颜色；例如，每个帧图像中包含RGB三个颜色子帧，将所述颜色子帧分别作为多个子图像；
--成像距离；例如，每个帧图像中包含成像距离不同的多个子帧，将所述多个子帧分别作为多个子图像；在更多的变化例中，所述每个帧图像中包含RGB三个颜色子帧，每个颜色子帧中又再包含多个成像距离不同的分子帧，可以将所述分子帧细分为两个或多个次级分子帧作为子图像。
--观看角度；例如每个帧图像中包含不同角度的子帧图像，观看这从不同的角度观看时能够看到不同的子帧。
--观看受体，例如左右眼，或不同的观看者等。
本发明还提供一种图像显示系统，包括：
子图像生成模块：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容；
子图像显示控制模块：在不同时间分别显示所述多个子图像；
子图像变换控制模块：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。
本领域技术人员可以通过所述图像显示方法中的步骤流程实现对应的所述图像显示系统。
本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的图像显示方法的步骤。
本发明还提供一种图像显示系统，包括所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (28)

1.一种适用于激光的图像显示方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容；
所述子图像具有无干扰区域，其中，在所述无干扰区域中，与能量值不为0的像素点相邻的所有像素点的能量值均为0。
2.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，包括：
步骤2：在不同时间分别显示所述多个子图像。
3.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，包括：
步骤2’：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。
4.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，所述多个子图像中相同位置处的无干扰区域叠加后的能量分布，与输入图像中该相同位置处区域的能量分布相同。
5.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，
所述根据输入图像生成多个子图像，是指从输入图像中提取得到子图像，任意子图像中像素点的能量值小于或等于输入图像中对应像素点的能量值。
6.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，输入图像的成像系统的像元器件采用DMD、LCoS、LCD、PDP、OLED、LED中的任一种或任几种。
7.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，输入图像的成像系统的像元器件采用扫描振镜。
8.根据权利要求1或3所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，输入图像的成像系统的像元器件采用使用相位调制的空间光调制器。
9.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，所述多个子图像为第一子图像、第二子图像；
Figure FDA0003062394410000021
Figure FDA0003062394410000022
其中：
p0ij表示输入图像中第i行第j列像素点的能量值；
p1ij表示第一子图像中第i行第j列像素点的能量值；
p2ij表示第二子图像中第i行第j列像素点的能量值。
10.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，将帧图像中的子帧作为所述输入图像，将子帧的次级子帧或次级分子帧作为所述子图像；
或者，将帧图像中的分子帧作为所述输入图像，将分子帧的次级分子帧作为所述子图像。
11.根据权利要求10所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，所述帧图像根据如下任一种特性或任多种特性的组合生成子帧或分子帧：
--颜色；
--成像距离；
--观看角度；
--观看受体。
12.根据权利要求1所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，按照输入图像中所有相邻像素点都为0能量值的非0能量值像素点的能量值，分入在多个子图像中与所述非0能量值像素点相同位置处。
13.根据权利要求12所述的适用于激光的图像显示方法，其特征在于，所述多个子图像之间的总能量相等；或者，颜色相同的子图像之间的总能量相等。
14.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至13中任一项所述的适用于激光的图像显示方法的步骤。
15.一种适用于激光的图像显示系统，特征在于，包括权利要求14所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
16.一种适用于激光的图像显示系统，其特征在于，包括：
子图像生成模块：根据输入图像生成多个子图像，其中，所述多个子图像分别记载所述输入图像的部分内容；
所述子图像具有无干扰区域，其中，在所述无干扰区域中，与能量值不为0的像素点相邻的所有像素点的能量值均为0。
17.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，包括：
子图像显示控制模块：在不同时间分别显示所述多个子图像。
18.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，包括：
子图像变换控制模块：在不同时间分别显示所述多个子图像通过数学变换生成对应的全息图或者相息图。
19.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，所述多个子图像中相同位置处的无干扰区域叠加后的能量分布，与输入图像中该相同位置处区域的能量分布相同。
20.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，
所述根据输入图像生成多个子图像，是指从输入图像中提取得到子图像，任意子图像中像素点的能量值小于或等于输入图像中对应像素点的能量值。
21.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，输入图像的成像系统的像元器件采用DMD、LCoS、LCD、PDP、OLED、LED中的任一种或任几种。
22.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，输入图像的成像系统的像元器件采用扫描振镜。
23.根据权利要求16或18所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，输入图像的成像系统的像元器件采用使用相位调制的空间光调制器。
24.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，所述多个子图像为第一子图像、第二子图像；
Figure FDA0003062394410000041
Figure FDA0003062394410000042
其中：
p0ij表示输入图像中第i行第j列像素点的能量值；
p1ij表示第一子图像中第i行第j列像素点的能量值；
p2ij表示第二子图像中第i行第j列像素点的能量值。
25.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，将帧图像中的子帧作为所述输入图像，将子帧的次级子帧或次级分子帧作为所述子图像；
或者，将帧图像中的分子帧作为所述输入图像，将分子帧的次级分子帧作为所述子图像。
26.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，帧图像根据如下任一种特性或任多种特性的组合生成子帧或分子帧：
--颜色；
--成像距离；
--观看角度；
--观看受体。
27.根据权利要求16所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，按照输入图像中所有相邻像素点都为0能量值的非0能量值像素点的能量值，分入在多个子图像中与所述非0能量值像素点相同位置处。
28.根据权利要求27所述的适用于激光的图像显示系统，其特征在于，所述多个子图像之间的总能量相等；或者，颜色相同的子图像之间的总能量相等。
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