CN108366248A - 一种3d显示装置以及3d校准装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D显示技术领域，尤其涉及一种3D显示装置以及3D校准装置与校准方法。3D显示装置，包括前置摄像头，2D显示面板，外挂固定装置，3D光栅面板，3D显示单元，3D校准单元。3D校准装置同时是一种包装盒，包装盒为天地盖式，盒体内附带有支撑装置，可将盒盖支撑并固定在一定高度，盒盖内面有光学反射镜片，将3D显示装置显示屏平放在盒体内，摄像头对准盒盖内面镜片，3D显示单元通过屏幕显示特征图案序列，拍摄其特征图案的镜像序列，3D校准单元处理所述镜像序列，并获得优选的3D显示参数。本发明提供了一种廉价的3D显示方案和自动校准方案，有利于3D产品推广。

Description

一种3D显示装置以及3D校准装置与方法

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域，尤其涉及一种3D显示装置以及3D校准装置与方法。

背景技术

近年来随着3D技术的不断成熟，3D显示产业发展迅猛，各类3D显示产品纷纷推向市场，裸眼3D显示技术应运而生。裸眼3D显示技术是不通过任何工具就能让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差的、有所区别的画面，将它们反射到大脑，人就会产生立体感，它也利用了人眼的视差原理，通过给观看者左右两眼分别送去不同的画面，从而达到立体的视觉效果，由于裸眼 3D显示的观察者可以不佩戴眼镜来进行3D显示体验，更符合人类的自然体验，符合3D显示的市场需求，具有较大的市场和商机。

然而,以前的3D显示产品进行3D显示时需要正对角度观看，观看位置的错误会带来极大的晕眩感，用户体验效果差。这时带人眼追踪的裸眼3D显示系统表现出极大的竞争优势，利用高刷新率的前置摄像头和3D显示屏，可实时捕捉观看者眼睛位置，并实时调整3D显示，使得具有广阔的3D观看范围。具体的产品，包括多种品牌的3D手机，3D平板，3D电脑，都有采用追踪式裸眼3D显示技术。

但是随着使用时间的变长，结构老化，摄像头移位，显示屏移位等等因素，会导致出厂时校准好的3D显示参数和人眼追踪参数与设备不匹配，导致3D观看效果变差。尤其是，外置的3D显示设备，如3D贴膜，3D显示套，如果最终匹配的设备差异较大，则必需要用户自行校准。

同时，3D手机厂商面临品牌知名度低，销售渠道推广难，用户试错成本高等阻碍，导致裸眼3D推广缓慢。有些用户正在使用苹果，华为等著名品牌手机，让他放弃现有手机，更换一台不知名品牌3D手机，比较困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可将普通手机改造成带人眼追踪功能的裸眼3D手机，且不影响原来手机的任何功能的方法，解决普通用户方便使用的问题，同时达到良好的3D显示效果，需要精密的3D校准。

为了达到上述目的，本发明提供的3D显示装置，为一种可拆卸外挂式3D 光栅面板，将其平行覆盖于2D显示面板上，可将普通手机平板等改造成带人眼追踪功能的裸眼3D的显示装置。通过简便的3D校准装置，自动3D校准， 3D显示单元根据校准后的参数，显示3D图像。

作为本发明的进一步改进，本发明还包含2D/3D显示自动切换单元。手机还包含光线感应器，与前置摄像头为平行设置，3D光栅面板还包含不透明的光线遮挡区域，位于3D光栅面板与光线感应器对应的位置处。当通过外挂固定装置将3D光栅面板平行覆盖于2D显示面板时，光线遮挡区域遮挡住光线感应器，所述2D/3D显示自动切换单元，根据光线感应器的参数，判决显示系统当前应为2D或3D显示。

同时，为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种3D校准装置和校准方法，为一种包装盒，包括盒体，盒盖，支撑件，光学反射镜片；盒体及盒盖为天地盖式开合方式，包装盒内附带有支撑件，展开支撑件，可将盒盖支撑并固定在距离盒体一定高度，此时盒盖内面朝下，所述包装盒盒盖内面为光学反射镜片。

进一步地，将一个符合本发明特征要求的3D显示装置，可以是裸眼3D手机、平板，电脑，电视，或者加载了外置式3D显示光栅的2D手机等，平放在盒体内，其前置摄像头对准盒盖内面光学反射镜片，3D显示装置显示特征图案序列，前置摄像头拍摄所述特征图案序列的镜像，3D校准单元处理所述镜像序列并获得3D校准参数。

进一步地，特征图像，以边框为定位模板，或者以标记点为定位模板，特征图像的内部为倾斜的间隔状线条或分色带，特征的图像由第一、第二视图组成，定位模板在第一、第二视图中的相同位置出现；

进一步地，特征图像还包含3D特征图像序列之序列号信息；所述序列号信息在所述第一、第二视图中的相同位置出现。

进一步地，3D校准单元处理镜像序列，首先识别定位模板，依据定位模板的畸变信息，矫正所述镜像图像；其次，识别镜像图像的第一3D特征，获取第一3D校准参数，根据第一3D校准参数，调整3D显示参数，显示下一3D特征图像，识别镜像图像的第二3D特征，获取第二3D校准参数，识别镜像图像的第二3D特征，获取第二3D校准参数，然后，根据第一、第二3D校准参数，调整3D显示参数，显示下一3D特征图像，优选第二3D校准参数，重复调整 3D显示参数，获取最佳3D显示参数并保存。

具体的，3D校准参数，包含光栅倾斜角度校准参数(第一3D校准参数)，和人眼追踪校准参数(第二3D校准参数)；3D显示单元，将特征的图像由第一、第二视图按3D显示参数进行像素交织，在2D显示面板上实现，通过覆盖在2D显示面板上的微透镜整列，实现裸眼3D显示；3D显示参数，为像素交织参数矩阵之集合，每个像素交织参数矩阵，对应一个3D观看角度，3D显示参数由校准单元根据所述3D校准参数结合光学系统设计参数计算得出；3D观看角度，当裸眼3D显示系统使用时，将设置摄像头拍摄到的人眼画面，为Y*X 个区域，每个区域对应一个观看角度。

具体的，第一3D特征，为光栅校准角度信息，第二3D特征，为摄像头所拍摄的观看角度信息；优选第二3D校准参数之过程，即调整第二3D校准参数，根据第一、第二3D校准参数，调整3D显示参数，根据摄像头角度模拟不同人眼追踪的3D观看角度的若干个角度进行调整，对镜像图像序列的第二3D 特征进行排序及比较，进行优选；

附图说明

图1为本发明实施例提供的3D显示装置的组合图。

其中，11-手机，12-具有3D光栅的手机套，21-盒体，22-支撑装置，23-盒盖，24-光学反射镜。

图2为本发明实施例提供的3D显示自校准方法的流程示意框图。

图3为本发明实施例提供的3D显示自校准方法的镜像序列处理流程示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。

实施例一：

图1所示，一种裸眼3D显示手机套，对应屏幕的本体部分为钢化玻璃为基材的3D光栅面板，手机套边沿为TPU材质型腔，将3D光栅面板覆盖于手机屏幕上，3D光栅为平行排列的柱状透镜，柱状透镜与手机屏幕像素排列成一定夹角，通过简便的3D校准装置，进行自动3D校准，3D显示单元根据校准后的3D 显示参数，显示3D图像。

具体到本实施用例中，3D效果需要校准是因为有误差，其来源主要是，手机套本身的生产工艺误差，手机屏幕、摄像头的装配误差，气温的热胀冷缩导致的误差，老化、跌落、外力等导致的系统误差等，需要校准的方面主要是，光栅的斜率误差，以及光学周期的起始位置误差，其中，光学周期的起始误差，跟摄像头光轴位置和光栅的起始位置有关。因此需要对3D显示进行校准，获取校准后的3D显示参数，校准的主要目的是消除上述误差。

具体到本实施用例中，3D校准装置为裸眼3D显示手机套的包装盒，包括盒体，盒盖，支撑件，光学反射镜片；盒体及盒盖为天地盖式开合方式，包装盒内附带有支撑件，展开支撑件，可将盒盖支撑并固定在距离盒体一定高度，此时盒盖内面朝下，所述包装盒盒盖内面为光学反射镜片。

具体到本实施用例中，按附图1所示的步奏，搭建3D自动校准装置，将裸眼3D显示手机套正面套住手机后，手机平放在盒体内，前置摄像头对准盒盖内面光学反射镜片，3D显示装置显示特征图案序列，前置摄像头拍摄所述特征图案序列的镜像，3D校准单元处理所述镜像序列并获得3D校准参数。

具体到本实施用例中，3D显示装置所显示的特征图像，以边框为定位模板，特征图像的内部为倾斜的间隔状线条或分色带，特征图像由第一、第二视图组成，定位模板在第一、第二视图中的相同位置出现，另外，特征图像还包含3D特征图像序列之序列号信息，序列号信息在所述第一、第二视图中的相同位置出现。

具体到本实施用例中，3D校准单元处理镜像序列，首先识别定位模板，依据定位模板的畸变信息，矫正所述镜像图像；其次，识别镜像图像的第一3D 特征，获取第一3D校准参数，根据第一3D校准参数，调整3D显示参数，显示下一3D特征图像，识别镜像图像的第二3D特征，获取第二3D校准参数，识别镜像图像的第二3D特征，获取第二3D校准参数，然后，根据第一、第二 3D校准参数，调整3D显示参数，显示下一3D特征图像，优选第二3D校准参数，重复调整3D显示参数，获取最佳3D显示参数并保存。

具体的，3D校准参数，包含光栅倾斜角度校准参数(第一3D校准参数)，和人眼追踪校准参数(第二3D校准参数)；3D显示单元，将特征的图像由第一、第二视图按3D显示参数进行像素交织，在2D显示面板上实现，通过覆盖在2D显示面板上的微透镜整列，实现裸眼3D显示；3D显示参数，为像素交织参数矩阵之集合，每个像素交织参数矩阵，对应一个3D观看角度，3D显示参数由校准单元根据所述3D校准参数结合光学系统设计参数计算得出；3D观看角度，当裸眼3D显示系统使用时，将设置摄像头拍摄到的人眼画面，为Y*X 个区域，每个区域对应一个观看角度。

具体的，第一3D特征，为光栅校准角度信息，第二3D特征，为摄像头所拍摄的观看角度信息；优选第二3D校准参数之过程，即调整第二3D校准参数，根据第一、第二3D校准参数，调整3D显示参数，根据摄像头角度模拟不同人眼追踪的3D观看角度的若干个角度进行调整，对镜像图像序列的第二3D 特征进行排序及比较，进行优选；

实施例二：

一种裸眼3D手机，具有前置摄像头，裸眼3D显示屏，采用本发明所描述的的3D校准装置。

具体到本实施用例中，3D校准装置为裸眼3D手机的包装盒，包括盒体，盒盖，支撑件，光学反射镜片；盒体及盒盖为天地盖式开合方式，包装盒内附带有支撑件，展开支撑件，可将盒盖支撑并固定在距离盒体一定高度，此时盒盖内面朝下，所述包装盒盒盖内面为光学反射镜片。

具体到本实施用例中，3D校准装置可为另一种结构包装盒，包括盒体，盒盖，支撑件，光学反射镜片；盒体及盒盖为翻盖式开合方式，包装盒内附带有支撑件，展开支撑件，可将盒盖支撑并固定与盒体成90度垂直，所述包装盒盒盖内面为光学反射镜片。手机竖直摆放，前置摄像头对准包装盒盒盖内面光学反射镜片，手机与光学反射镜片为固定距离。

具体到本实施用例中，按上述步奏，手机放入3D自动校准装置，3D显示装置显示特征图案序列，前置摄像头拍摄所述特征图案序列的镜像，3D校准单元处理所述镜像序列并获得3D校准参数。本发明实施例涉及的3D校准步骤详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种3D显示装置，包含2D显示装置，外挂式3D光学装置，3D校准单元，3D显示单元；所述2D显示装置包括前置摄像头，2D显示面板；所述外挂式3D光学装置，包括外挂固定装置，3D光栅面板；其特征在于，所述3D显示装置，通过外挂固定装置，将3D光栅面板平行覆盖于2D显示面板上；通过所述3D校准单元进行校准，获取优选的3D显示参数；所述3D显示单元，根据3D显示参数将3D格式图像像素交织排列后，显示到2D显示面板上。

2.如权利要求1所述的3D显示装置，还包含2D/3D显示自动切换单元；其特征在于，2D显示装置还包含光线感应器，其与前置摄像头平行设置；外挂式3D光学装置还包含光线遮挡区域，位于3D光栅面板与所述光线感应器对应位置处；当通过外挂固定装置将3D光栅面板平行覆盖于2D显示面板时，光线遮挡区域遮挡住光线感应器，所述2D/3D显示自动切换单元，根据光线感应器的参数，及使用者下达的指令和使用场景，判决显示系统当前应为2D或3D显示。

3.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D光栅面板基材为高透光材质，内侧为平行排列的微透镜阵列；所述微透镜阵列相对2D显示面板像素排列方向按照预设夹角直线排列；所述外挂固定装置，与3D光栅面板为一体，与2D显示装置的外壳为可拆卸连接；所述外挂固定装置可为2D显示装置外壳型腔；或所述外挂固定装置可为2D显示装置外壳夹具；或所述外挂固定装置可为2D显示装置的固定点所固定。

4.一种3D显示校准装置，其特征在于，所述3D显示校准装置，同时是一种包装盒，包括盒体，盒盖，支撑件，光学反射镜片；盒体及盒盖为天地盖式开合方式，所述包装盒内附带有支撑件，展开支撑件，可将盒盖支撑并固定在距离盒体一定高度，此时盒盖内面朝下；所述包装盒盒盖内面为光学反射镜片。

5.一种3D显示校准方法，将如权利要求1，2，3之任意项所述的3D显示装置，平放在如权利要求4所述的展开后的3D显示校准装置内，其特征在于:

a)3D显示装置前置摄像头对准3D显示校准装置的光学反射镜片；

b)3D显示单元显示3D特征图案序列；

c)前置摄像头拍摄所述3D特征图案的镜像序列；

d)3D校准单元处理所述镜像序列并获得优选3D显示参数。

6.如权利要求5所述的3D显示校准方法，其特征在于：所述特征图像，以边框为定位模板，或者以标记点为定位模板；所述特征图像的内部为倾斜的间隔状线条或分色带；所述特征的图像由第一、第二视图组成；所述定位模板在第一、第二视图中的相同位置出现。

7.如权利要求5所述的3D显示校准方法，其特征在于：所述特征图像中，还包含3D特征图像序列之序列号信息；所述序列号信息在所述第一、第二视图中的相同位置出现。

8.如权利要求5所述的3D显示校准方法，其特征在于：所述3D校准单元处理镜像序列，具体为，

a)识别定位模板，依据定位模板的畸变信息，矫正所述镜像图像；

b)识别镜像图像的第一3D特征，获取第一3D校准参数；

c)根据第一3D校准参数，调整3D显示参数，显示下一3D特征图像；

d)识别镜像图像的第二3D特征，获取第二3D校准参数；

e)根据第一、第二3D校准参数，调整3D显示参数，显示下一3D特征图像；

f)优选第二3D校准参数，重复e步奏，获取优选3D显示参数并保存。

9.如权利要求5所述的3D显示校准方法，其特征在于，所述3D校准参数，包含光栅倾斜角度校准参数(第一3D校准参数)，和人眼追踪校准参数(第二3D校准参数)；所述3D显示单元，将所述特征的图像由第一、第二视图按3D显示参数进行像素交织，在2D显示面板上实现，通过覆盖在2D显示面板上的微透镜整列，实现裸眼3D显示；所述3D显示参数，为像素交织参数矩阵之集合，每个像素交织参数矩阵，对应一个3D观看角度，3D显示参数由校准单元根据所述3D校准参数结合光学系统设计参数计算得出；所述3D观看角度，当裸眼3D显示系统使用时，将设置摄像头拍摄到的人眼画面，为Y*X个区域，每个区域对应一个观看角度。

10.如权利要求5所述的3D显示校准方法，其特征在于，所述第一3D特征，为光栅校准角度信息，所述第二3D特征，为摄像头所拍摄的观看角度信息；所述优选第二3D校准参数之过程，即调整第二3D校准参数，根据第一、第二3D校准参数，调整3D显示参数，根据摄像头角度模拟不同人眼追踪的观看角度的若干个角度进行调整，对镜像图像序列的第二3D特征进行排序及比较，进行优选。