CN108633331A - 用于自动立体显示器的图像的生成 - Google Patents

Abstract

生成一种用于自动立体显示器的显示面板（503）的显示图像，该自动立体显示器在多个视锥中投射该显示图像。源（803）提供要被显示的场景的三维表示并且生成器（805）从所述表示生成显示图像。对于每一个像素，生成器（805）确定响应于方向映射函数反映场景的视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示。方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系。于是，从三维表示生成对应于视点方向的像素值。此外，处理器（809）确定观看者特性；并且适配器（811）用于响应于观看者特性调适方向映射函数。

Description

用于自动立体显示器的图像的生成

技术领域

本发明涉及用于自动立体显示器的图像的生成，并且具体地涉及从输入三维图像生成用于自动立体显示器的显示面板的显示图像。

背景技术

三维显示正在引起渐增的兴趣，并且关于如何向观看者提供三维感知的重大研究正在开展。三维显示通过向观看者的双眼提供正被观看的场景的不同视图而将第三维度添加到观看体验。这可以通过让用户佩戴眼镜以使被显示的两个视图分离来实现。然而，由于对用户而言这是相对不便的，所以在许多情境中，可取的是使用直接生成不同的视图并将它们投射到用户的眼睛的自动立体显示器。事实上，一段时间以来，各种公司主动开发了适合用于再现三维影像的自动立体显示器。自动立体设备可以向观看者呈现三维印象，而无需特殊帽子和/或眼镜。

自动立体显示器一般地针对不同视角提供不同视图。以此方式，第一图像可以针对左眼生成，并且第二图像可以针对观看者的右眼生成。通过显示适当的图像，即分别从左眼和右眼的视点看适当的图像，有可能的是向观看者传达三维印象。

自动立体显示器倾向于使用诸如柱状透镜或视差屏障/屏障掩模之类的构件分离视图并且在不同方向上发送它们，使得它们各自到达用户的眼睛。对于立体显示器，需要两个视图，但是大多数自动立体显示器典型地利用更多视图（例如九个视图）。事实上，在一些显示器中，视图方向的渐变在图像之上执行，使得图像的不同部分可以在不同观看方向上投射。因而，在一些较新的自动立体显示器中，视图方向之上图像区域的更逐渐和连续的分布可以被应用，而不是自动立体显示器再现固定数量的完整视图。这样的自动立体显示器经常被称为提供部分视图而非全视图。关于部分视图的更多信息可以例如在WO2006/117707中找到。

为了实现三维图像效果的愿望，内容被创建成包括描述所捕获的场景的三维方面的数据。例如，对于计算机生成的图形，三维模型可以被开发并被用来根据给定观看位置计算图像。这样的方案例如频繁用于提供三维效果的计算机游戏。

作为另一个示例，诸如电影或电视节目之类的视频内容越来越多地被生成以包括一些三维信息。这样的信息可以使用专用三维相机来捕获，该专用三维相机从稍微偏移的相机位置捕获两个同步图像从而直接生成立体图像，或者这样的信息可以例如通过还能够捕获深度的相机来捕获。

典型地，自动立体显示器产生视图的“锥”，其中每一个锥包含对应于场景的不同视角的多个视图。邻近的（或在某些情况下进一步移位的）视图之间的视角差被生成以对应于用户的右眼和左眼之间的视角差。相应地，左眼和右眼看到两个适当的视图的观看者将感知到三维效果。图1中图示了这样的系统的一个示例，其中在视锥中生成九个视图。

许多自动立体显示器能够产生大量视图。例如，产生九个视图的自动立体显示器并不罕见。这样的显示器例如适合于多观看者情境，在该情境中若干观看者可以同时观看显示器并且所有观看者都可以体验三维效果。具有甚至更高数量的视图的显示器也已经被开发，包括例如可以提供例如28个不同视图的显示器。这样的显示器可以通常使用相对窄的视锥，导致观看者的眼睛同时从多个视图接收光。再者，左眼和右眼将典型地定位在非邻近的视图中（如图1的示例中那样）。

因而，自动立体显示器典型地并未使视图遍布于整个可能的视角或投射角。特别地，所生成的部分视图或全视图典型地并未遍布于例如全180°范围，或者甚至并未遍布于例如90°的较小范围。相反，所呈现的视图典型地分布在被称为视锥的相对小的角度上。显示器的组合的视角然后由多个重复的视锥形成，每一个视锥提供相同的视图。因而，视锥被重复以在自动立体显示器的整个视角范围上提供投射，并且相应地各个视图被投射在多个不同的视锥中且投射在不同的观看方向上。图2图示了图1的投射多个视锥（在此示例中，示出三个视锥）的自动立体显示器的一个示例。

图3图示了从多个子像素的形成像素（具有三个颜色通道）的示例。在该示例中，w为水平子像素间距，h为竖直子像素间距，N为每单色小片（patch）子像素的平均数量。柱状透镜倾斜s=tanθ，并且水平方向上测量的间距为以子像素间距为单位的p。在像素内，粗线指示不同颜色的小片之间的分离，并且细线指示子像素之间的分离。另一个有用的量为子像素纵横比：a=w/h。于是，N=a/s。对于RGB条纹图案上的常见倾斜1/6的透镜，a=1/3且s=1/6，因此N=2。

至于常规2D显示器，图像质量对大多数应用中的三维显示而言是最重要的，并且尤其对于消费型市场，比如、例如对于三维电视或监视器而言是非常重要的。然而，不同视图的表示提供附加的复杂化和潜在的图像退化。

实际的自动立体显示器可以生成相对大量的对应于不同视角范围的视锥。位于视锥内（如图1中那样）的观看者将被针对右眼和左眼提供不同的视图，并且这可以提供三维效果。进一步地，随着观看者移动，眼睛可能在视锥内的不同视图之间切换，从而自动提供运动视差和对应的立体效果。然而，当多个视图典型地从表示中心视图的输入数据生成时，对于远离中心的视图而言，图像退化增加，针对外部视图，所需的是增加的差异（disparity）以及因而从原始图像的位置移动。相应地，当用户朝向视锥边缘处的极端视图移动时，质量退化经常被感知。因而，典型地，当观看者相对于自动立体显示器向旁移动时，他将具有自然体验，其中显示器通过立体视觉和运动视差效应二者提供3D体验。然而，图像质量朝向侧边降低。

在显示三维图像时的一个特定问题是，串扰可能发生在不同视图之间。对于自动立体显示器，串扰典型地是重大问题，因为来自各个（子）像素的光具有相对大的传播区域。由于邻近的（子）像素典型地涉及不同视图，相对高的视图间串扰可能经常被体验到。因而，对自动立体设计而言，固有的是当来自邻近的（子）像素的光的部分在相同方向上辐射通过透镜时，一定量的串扰存在于邻近的视图之间。

因而，由于不同视图（具有不同差异以及因而具有处于不同位置的一些深度对象）之间的交叉关联，实践中可能发生模糊效应，其导致图像的清晰度的损失。

另一个问题是，由于视锥的受限的视角，有可能的是观看者可能并未完全定位在视锥内，而是可以例如有一只眼睛在一个视锥中并且另一只眼睛在相邻视锥中，如图4中例示的那样。然而，这可能导致立体倒置，在立体倒置中右眼接收针对左眼生成的图像并且左眼接收针对右眼生成的图像。因而，当观看者朝向视锥的端部移动并且一只眼睛进入到相邻视锥中时，发生立体倒置，其被感知为对用户而言是非常烦扰的和不舒适的。

为了解决这个问题，已经建议修改视锥以在相邻视锥之间具有更大且更平滑的过渡。这样的方案在WO2005/091050中被更详细地描述。然而，尽管此方案可以减轻立体倒置，但是它也具有一些缺点。最重要的是，它减小了每个视锥内全三维效果被感知的观看范围，即它减小了甜蜜点（sweet spot）。

因此，一种用于为自动立体显示器生成图像的改进的方案将是有利的，并且特别地一种允许增加的灵活性、改进的图像质量、降低的复杂度、降低的资源需求、改进的串扰性能、减轻的立体倒置、增加的用户友好性和/或改进的性能的方案将是有利的。

发明内容

相应地，本发明设法优选地单个地或以任何组合方式减轻、减缓或消除上述缺点中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，提供一种用于生成用于自动立体显示器的显示面板的显示图像的装置，该自动立体显示器包括显示布置，该显示布置包括显示面板和布置成在多个视锥中投射显示图像的视图形成光学元件，该装置包括：用于提供要被显示的场景的三维表示的源；用于从三维表示生成显示图像的生成器，该生成器被布置成针对显示图像的至少一些像素中的每一个：确定响应于方向映射函数反映场景的视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示，该方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系；以及从三维表示确定对应于视点方向的像素值；用于确定指示当前观看者的数量的观看者特性的处理器；以及用于响应于观看者特性调适方向映射函数的适配器，其中适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性，调适方向映射函数以减小场景视点方向偏差和针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数的大小中至少一个，场景视点方向偏差反映相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差。

本发明可以从自动立体显示器提供改进的三维图像。特别地，在许多应用中，它可以为一个或多个观看者提供改进的感知图像质量和/或改进的3D效果。该方案可以在许多情境中提供改进的用户体验。该方案特别地可以提供模糊、3D效果与立体倒置的风险之间的改进的动态权衡。

该方案在许多实施例中可以控制视差的量以及因而控制三维效果，使得这对于至少一些观看位置而言针对增加数量的用户被减小。场景视点方向偏差和/或方向映射函数的导数可以针对增加数量的观看者而减小，导致对于至少一些观看位置，左眼与右眼之间的减小的视差差别。特别地，随着观看者数量的增加，用于朝向视锥的端部的位置的视差可以减小。这可以在许多实施例中提供改进的用户体验。特别地，随着观看者数量的增加，观看者被定位在次优观看位置的风险可能增加，并且该方案可以减小例如可能被这样的观看者感知的立体倒置的风险或程度。

当观看者处于不利观看位置的可能性改变时，该方案在一些情境中可以提供可以在有利的观看位置体验的三维体验与可以在不利观看位置体验的三维体验之间的改进的且动态的权衡。

场景的三维表示可以例如是场景的三维图像和/或场景的三维模型的形式。

显示图像可以是交织图像。显示面板的每个像素可以在每一个视锥内在投射方向上从显示布置投射/辐射/发射。在每个视锥内，用于像素的相对投射方向是相同的（例如关于视锥的边缘/过渡或中心）。

每个像素可以通过方向映射函数而与反映该像素的像素值被生成以反映/对应于的场景的视点的方向的一个视点方向相关联。

所述方向特别地可以是角方向。例如，方向映射函数可以在视锥投射角度与场景视点角度之间映射。这些角度在许多情境中可以在平面中确定，该平面特别地可以是用于在使用中的自动立体显示器的水平平面。

方向映射函数可以基于视锥投射方向的直接的方向（例如角度）值，或者可以从间接指示提供映射。例如，对于第一像素，视锥投射方向可以直接是方向（例如角度）参数/值，或者可以是取决于或反映像素被辐射的方向的参数/值。例如，用于像素的视锥投射方向指示可以是例如在显示图像/显示面板或在交织以生成显示面板之前的视图图像中该像素的位置。

方向映射函数可以提供用于场景视点方向的直接的方向（例如角度）值，或者可以提供到间接指示的映射。例如，对于第一像素，标称差异值或差异缩放值反映/对应于视点方向。

术语像素包括术语子像素，比如例如颜色通道子像素。

方向映射函数在许多情境中可以反映/描述/限定从自动立体显示器投射给定像素的方向/角度与针对该像素“看到”场景的方向之间的关系。

观看者特性指示当前观看者的数量。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡，并且在许多情境中它可以允许此权衡适当地分布于当前观看者。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以较小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。特别地，当更有可能的是观看者将存在于对应的区域中时，它可以减轻非中心视锥间隔的不良效果。

在一些实施例中，适配器可以被布置成响应于指示当前观看者的减少的数量的观看者特性调适方向映射函数以增加针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性而针对至少一些视锥投射方向减小用于至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。

在一些实施例中，适配器可以被布置成响应于指示当前观看者的减少的数量的观看者特性调适方向映射函数以针对至少一些视锥投射方向增大用于至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以提供视锥投射方向的减小的间隔，针对该减小的间隔，方向映射函数的导数具有与针对中心视锥投射方向的方向映射函数的导数相同的符号。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。特别地，当更有可能的是观看者将存在于对应的区域中时，它可以减轻非中心视锥间隔的不良效果。

在一些实施例中，适配器可以被布置成响应于指示当前观看者的减少的数量的观看者特性调适方向映射函数以提供视锥投射方向的增大的间隔，针对该增大的间隔，方向映射函数的导数具有与针对中心视锥投射方向的方向映射函数的导数相同的符号。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以减小视锥边缘投射方向处方向映射函数的导数的大小。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。特别地，当更有可能的是观看者将存在于对应的区域中时，它可以减轻非中心视锥间隔的不良效果。

在一些实施例中，适配器可以被布置成响应于指示当前观看者的减少的数量的观看者特性调适方向映射函数以增大视锥边缘投射方向处方向映射函数的导数的大小。

根据本发明的一个可选特征，观看者特性指示至少一个观看者的位置。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。该位置可以是相对于显示布置或自动立体显示器的位置。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成响应于由观看者特性指示的观看者位置与中心视锥投射方向之间的增加的距离调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。特别地，当更有可能的是观看者将存在于对应的区域中时，它可以减轻非中心视锥间隔的不良效果。

等效地，适配器可以被布置成响应于由观看者特性指示的观看者位置与中心视锥投射方向之间减小的距离调适方向映射函数以增大针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

在许多实施例中，这可以提供改进的性能。特别地，在许多实施例中，它可以允许模糊、3D效果与立体倒置风险之间的改进的动态权衡。特别地，当更有可能的是观看者可能至少临时存在于对应的区域中时，它可以减轻非中心视锥间隔的不良效果。

等效地，适配器可以被布置成响应于指示增加的观看者移动的观看者特性调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

观看者移动可以是观看者的位置（随时间）的改变的度量。特别地，观看者移动可以反映在一定的时间间隔期间观看者的位置的改变。在一些实施例中，观看者移动可以是一个或多个观看者的速度属性的指示，比如例如平均或最大观看者移动。在一些实施例中，观看者移动可以是一个或多个观看者的移动的方向的指示。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成在观看者特性指示观看者数量小于阈值的情况下调适方向映射函数以将显示图像调适成对应于立体图像。

这可以在许多实施例中提供改进的用户体验。

根据本发明的一个可选特征，适配器被布置成在观看者特性指示观看者数量超过阈值的情况下调适方向映射函数以调适显示图像以便在所述多个视锥中的每一个视锥内提供多个子视锥。

这可以在许多实施例中提供改进的用户体验。

根据本发明的一个可选特征，场景的三维表示是输入三维图像并且生成器被布置成通过将视图方向变换应用到输入三维图像来确定对应于视点方向的像素值。

这可以在许多实施例中提供改进的和/或便利的操作。本发明可以在许多应用中提供三维图像在自动立体显示器上改进的再现。

三维图像可以是三维场景的任何表示，并且特别地可以是提供视觉信息和深度信息的任何数据。三维图像可以例如是对应于场景的不同视点的两个或更多图像。三维图像可以例如是对应于左眼视图和右眼视图的两个2D图像。在一些情境中，三维图像可以由超过两个视图表示，比如例如由用于自动立体显示器的9个或28个视图的2D图像表示。在一些情境中，深度信息（例如被提供为差异或移位数据）可以作为三维图像的部分被提供。在一些实施例中，三维图像可以例如被提供为单个图像连同关联的深度信息。在一些情境中，三维图像可以被提供为来自给定视图方向的2D图像连同遮挡数据和深度数据。例如，三维图像可以被提供为Z堆栈表示和关联的深度图。

根据本发明的一个可选特征，方向映射函数包括从输入三维图像的差异映射到显示图像的差异的差异映射函数，并且视图方向变换包括将像素位移应用到输入三维图像的像素以生成用于显示图像的像素，该像素位移取决于差异映射函数。

这可以在许多实施例中提供改进的和/或便利的操作。本发明可以在许多应用中提供三维图像在自动立体显示器上改进的再现。

根据本发明的一个方面，自动立体显示器包括：显示布置，该显示布置包括显示面板和布置成在多个视锥中投射显示图像的视图形成光学元件；用于提供要被显示的场景的三维表示的源；用于从三维表示生成显示图像的生成器，该生成器被布置成针对显示图像的至少一些像素中的每一个：确定响应于方向映射函数反映场景的视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示，该方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系；以及从三维表示确定对应于视点方向的像素值；用于确定指示当前观看者的数量的观看者特性的处理器；以及用于响应于观看者特性调适方向映射函数的适配器；其中该适配器被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性，调适方向映射函数以减小场景视点方向偏差和针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数的大小中至少一个，场景视点方向偏差反映相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差。

根据本发明的一个方面，提供一种用于生成用于自动立体显示器的显示面板的显示图像的方法，该自动立体显示器包括显示布置，该显示布置包括显示面板和布置成在多个视锥中投射显示图像的视图形成光学元件；该方法包括：提供要被显示的场景的三维表示；从三维表示生成显示图像，该生成包括针对显示图像的至少一些像素中的每一个：确定响应于方向映射函数反映视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示，该方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系；以及从三维表示确定对应于视点方向的像素值；确定指示当前观看者的数量的观看者特性；以及响应于观看者特性调适方向映射函数；该调适包括响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性，调适方向映射函数以减小场景视点方向偏差和针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数的大小中至少一个，场景视点方向偏差反映相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差。

本发明的这些和其他方面、特征和优点根据下面描述的实施例将是显然的并且将参照下面描述的实施例进行阐述。

附图说明

本发明将仅通过举例方式参照附图进行描述，在附图中

图1图示了从自动立体显示器生成的视图的示例；

图2图示了从自动立体显示器生成的视锥的示例；

图3图示了覆盖在自动立体显示器的显示面板上的柱状透镜屏幕的示例；

图4图示了从自动立体显示器生成的视锥之间的用户体验立体倒置的示例；

图5图示了自动立体显示器设备的元件的示意性透视图；

图6图示了自动立体显示器设备的元件的截面图；

图7图示了从自动立体显示器生成的视锥的示例；

图8图示了根据本发明一些实施例的显示系统的示例；

图9图示了用于根据本发明一些实施例的显示系统的方向映射函数的示例；

图10图示了通过根据本发明一些实施例的显示系统的视锥投射角度与场景视点角度的映射的示例；

图11-16图示了用于根据本发明一些实施例的显示系统的方向映射函数的示例。

具体实施方式

图5和6的自动立体显示布置501包括显示面板503。例如当显示器为LCD类型显示器时，显示布置501可以包含光源507，但是这不是必需的，例如对于OLED类型的显示器。

显示面板503包括可以单独驱动以提供给定光输出的大量像素。在一些实施例中，光输出可以通过显示面板503调制（典型地衰减）光源（比如LCD面包调制背光（其自身可以是可变的））来控制。在其他实施例中，显示面板503的单独像素可以是自身生成光的光生成和辐射元件。

像素可以是可以用来改变来自显示器的光输出的显示面板503的任何可寻址元件。因此，术语像素也可以指仅影响例如一个颜色通道（有时也被称为“子像素”）的光改变或控制元件。在一些实施例中，像素可以通过一起驱动的两个或更多光控制元件形成。

显示布置501也包括布置在显示面板503的显示侧上的视图形成光学元件509，在该示例中其形式为透镜板。视图形成光学元件509执行视图形成功能。视图形成光学元件509包括相互平行延伸的柱状透镜511的行，为了清楚，仅以夸大的尺寸示出了该行中的一个。柱状透镜511充当视图形成元件以执行视图形成功能。图5的柱状透镜具有背对显示面板的凸面。也可能的是，形成其凸面侧面向显示面板的柱状透镜。

柱状透镜511可以是凸柱形元件的形式，并且它们充当光输出定向构件以从显示面板503向定位在显示布置501前面的用户的眼睛提供不同的图像或视图。因而，显示元件的不同像素在不同方向上从显示器被投射。柱状透镜511的光定向效应导致显示面板的像素在一系列方向上从显示器被投射或辐射。特别地，显示面板503的图像在方向（角度）的一定间隔中被投射，其中不同像素在不同方向（角度）上被辐射。而且，显示面板503的图像在多个间隔中重复，并且特别地每个单独像素在多个方向上典型地以周期性偏移（对应于显示图像被投射的间隔的角重复频率）被投射。以此方式，显示面板503的图像被投射在多个不同视锥中，每一个视锥提供像素投射的相同角分布。

因而，多个视锥被生成，其中每一个视锥包括来自显示布置501的投射方向/角度的间隔。每个视锥包括显示面板503的显示图像的投射，其中显示图像分布在每个视锥的投射方向/角度上。在该系统中，视锥是彼此的重复，即显示图像在视锥的投射角度（视锥投射角度）上的分布对于所有视锥是相同的。

显示面板503的每一个像素通过视图形成光学元件509以特定的视锥投射角度（在每一个视锥中且因而在作为整体的显示器的多个投射角度中）被投射。取决于显示布置501的特定设计，显示面板的像素可以被分成像素组，其中一个组内的所有像素以相同的视锥投射角度被投射。例如，在一些显示器中，竖直列的所有像素在相同的水平角方向上被投射。在其他实施例中，每个像素可以以唯一投射角度被投射。

图7图示了从自动立体显示器生成多个视锥的示例。在该示例中，每个间隔指示全锥，其中线表示锥过渡。在该示例中，每个锥角度间隔（锥的宽度/两个锥过渡之间的距离）被归一化为一，使得主锥对应于u'∈[-½,½]。视锥中心，即中心视锥投射角度，对应于u≡0（mod1），并且典型地为最大视差被实现的地方。视锥过渡对应于u≡1/2（mod1）。

在此示例中，显示投射角度u的范围因而被分成多个视锥，其中每一个视锥包括视锥投射角度的间隔[-½,½]

。

在自动立体显示器中，用于不同像素的投射方向的差别被用来向观看者的眼睛提供不同输入，从而提供3D效果。在许多实施例中，角度间隔被分成固定数量的视图，比如例如9、15或甚至28个视图。每个视图被生成以对应于场景的不同视点并且相应地眼睛接收两个不同视图的观看者将以具有轻微不同的视点的左眼和右眼感知场景。以此方式，场景的三维图像被感知。类似地，在不同视图之间移动的观看者将感知到视差效应并且相应地将体验3D效果。

在这样的示例中，每个视图呈现场景的整个图像并且视锥被分成相对低数量的固定视图（例如9-28个全视图）。然而，近来，已经引入了更逐渐的方案，其中每个像素可以被再现成对应于稍微不同的角度，即而非全图像被生成以对应于一个视点，图像的仅部分可以针对给定视点被再现并且因而由每一只眼睛感知的图像可以由对应于稍微不同的视点的部分形成。事实上，对于要被再现的每一个像素，有可能的是对应于稍微不同的视点，并且由观看者感知的图像可以由全都对应于稍微不同的视点的像素形成。然而，被左眼和右眼感知的图像与像素之间的视点偏移仍然维持在适当尺寸以提供所需的3D效果（自动立体和视差效应二者），并且实践中已经发现针对由一个右眼感知的图像的不同部分的视点的变化并未使感知的图像质量退化，只要该差别足够低。

下面的描述将集中于其中自动立体显示器生成包括固定数量（特别是9）的不同视图的视锥的示例，其中每个视图包括被生成对应于用于场景的一个视点的整个图像。然而，应当领会，所描述的方案同样适用于其中可以使用部分图像视图的示例，包括其中每一个像素被再现成对应于不同视点的方案。

图8图示了根据本发明一些实施例的自动立体显示器。自动立体显示器包括自动立体显示布置501，比如参照图5和6描述的自动立体显示布置。此外，自动立体显示器包括显示驱动器801，其被布置成生成用于自动立体显示器的显示布置501的显示面板503的显示图像。

在许多实施例中，显示驱动器801可以被包括在自动立体显示器自身中，而在其他实施例中它可以被包括在与自动立体显示器分离的单元中。事实上，在一些实施例中，显示驱动器801可以例如生成存储用于稍后使用的显示图像。例如，显示图像可以被存储在合适的载体上，自动立体显示器可以从该载体检索图像并且直接将它们提供给显示面板503。

显示驱动器801被布置成从要被显示的场景的三维表示生成显示图像。因而，提供数据，该数据提供场景的3D描述。显示驱动器801被布置成处理此数据以生成显示图像，该显示图像在被显示面板503显示时导致视锥集合被投射，其中视锥中的每一个包括场景的三维再现。特别地，不同视锥投射角度将表示场景的不同视点。

下面的描述将集中于示例，在该示例中提供场景的三维表示的数据是三维图像的形式。然后，如将被描述的那样，此输入三维图像被处理以当显示图像被显示面板503再现时生成场景的适当的3D呈现。特别地，如将要描述的那样，用于视锥投射角度的适当场景视点将被计算，并且用于显示面板503的对应的像素值将通过将对应的视点变换应用到输入三维图像来计算。

然而，在其他实施例中，可以使用三维表示的其他形式。特别地，三维表示可以是场景的三维模型的形式。此模型可以针对不同视点被评估，并且因而在这样的实施例中用于显示面板503的适当像素值可以通过基于所确定的场景视点评估三维模型来确定。

在图8的特定示例中，然而显示驱动器801被布置成基于以适当格式描述/表示三维场景的输入三维图像生成显示图像。

相应地，显示驱动器801包括用于场景的三维表示的源。在特定示例中，显示驱动器801包括接收输入三维图像的图像接收器803。输入三维图像可以例如是由直接对应于由输入三维图像表示的场景的N个不同视图的N个图像构成的集合，即可以提供反映场景的N个不同视点的N个图像。作为一个特定示例，输入三维图像可以是具有用于右眼的一个图像和用于左眼的一个图像的立体图像。作为另一个示例，输入三维图像可以是具有关联的深度图的单个图像（例如为单个图像的每一个像素提供差异或深度值）。作为又一个示例，输入三维图像可以是具有关联深度图的Z堆栈。因而，输入三维图像典型地可以是为由输入三维图像表示的场景提供（同步的）视觉和深度信息的任何数据。

输入三维图像可以从任何适当的内部或外部源接收，比如从本地存储器、从存储介质、从远程网络服务器、从无线电广播等接收。在一些实施例中，输入三维图像可以是单个静止图像。在其他实施例中，输入三维图像可以是三维视频序列的单个图像（单个帧）。

图像接收器803耦合到馈给输入三维图像的图像生成器805。图像生成器805耦合到显示布置501，并且特别地耦合到自动立体显示布置501的显示面板503。图像生成器805被布置成生成用于显示面板503的显示图像，使得当此显示图像在显示面板上显示时，它导致视锥的投射包括由显示图像确定的图像。

图像生成器805因而被布置成生成用于显示面板503的显示图像，其将导致来自自动立体显示器的期望视图的投射。

例如，如果N个视图要被投射在每一个视锥中，则显示图像被生成以导致N个视图被投射。这可以根据将视锥投射方向间隔分成N个连续的子间隔的原理实现，其中每一个子间隔被布置成投射一个视图图像。显示面板503然后被成N个不同的像素组，每个组对应于N个连续子间隔中的一个，即对应于视图中的一个。对于每一个子组，图像由对应于用于特定视图图像的期望视点的图像生成器805生成。然后通过经由将视图图像的像素映射到在适当的子间隔中投射的显示图像的像素而将各个视图图像组合到组合的显示图像中来生成显示图像。所得到的图像一般被称为交织图像。

因而，在许多实施例中，图像生成器805可以通过使来自各个的视图图像的合适的像素列交错来生成交织图像，以便生成可以由允许视图形成层509生成不同视图的显示面板503直接再现的图像。

为了清楚和简短，下面的描述将集中于于单个水平线，并且投射方向将由特定投射角度表示。相应地，在下文中对投射角度的引用可以被认为提供对投射方向的缩短的引用。类似地，对（场景）视点角度或（场景）视图图像的引用可以被看作（场景）视点方向或（场景）视图方向的表示。

因而，在该系统中，显示布置501以相对大的显示投射角度（对于自动立体显示器，通常可接受的视角超过100°）间隔投射图像。然而，此间隔被分成若干重复间隔，每一个重复间隔提供相同的表示，即它被分成多个视锥。这些视锥中的每一个包括投射角度的间隔或范围。

在该特定示例中，每个视锥可以具有10°的宽度。因而，显示投射角度的全间隔被分成视锥投射角度的若干子范围或子间隔。每个视锥提供相同的图像表示，即显示图像在每一个视锥中再现（分布在视锥投射角度上）。

相应地，图像生成器805被布置成生成显示图像，使得投射的图像分布在视锥投射角度上，使得位于视锥中的用户将感知到场景的合适的三维再现。为了实现这一点，图像生成器805生成用于显示面板503的像素值，使得在不同视锥投射角度中投射的图像部分反映对应于那些角度的场景的视图，即，使得由控制给定视锥投射角度中的光的像素表示的视点对应于该角度。

为了这样做，图像生成器805包括将视锥投射角度与场景的（典型地虚拟的）视锥角度关联的映射。因而，图像生成器805的所述生成基于视锥投射角度与场景视点角度之间的映射。图像生成器805包括提供这样的映射的方向映射函数。

在图8的示例中，显示驱动器801相应地包括向图像生成器805提供方向映射函数的映射数据单元807。例如，映射数据单元807可以是存储器或存储装置，其存储限定要被图像生成器805使用的合适的一个或多个方向映射函数的数据。在其他实施例中，映射数据单元807可以是可以例如通过选择适当的参数值计算合适的方向映射函数的处理单元。

图9中图示了频繁使用的映射的一个示例。在此示例中，x轴表示视锥投射角度，并且y轴表示场景视点角度v，其中场景视点角度v也被归一化为[-0.5,0.5]的间隔。在该示例中，在这些之间存在直接的线性关系，即方向映射函数是直线线性映射。在该示例中，所述值已被归一化并且因而线性映射的梯度为一。应当领会，精确的非归一化映射取决于特定的预期3D效果。

特别地，图像生成器805在确定显示面板503的像素时可以着手确定反映场景的观看方向的场景视点方向指示。场景视点方向可以响应于方向映射函数而被确定，该方向映射函数作为输入具有反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示。失真测量提供视锥投射方向与场景视点方向之间的映射。

特别地，图像生成器805着手首先确定针对给定的第一像素的视锥投射角度的指示。此指示可以是取决于视锥投射角度的任何参数，并且特别地可以是具有与视锥投射角度的直接对应的值。特别地，用于给定像素的投射角度取决于显示布置501的物理特性，并且相应地在像素的位置与视锥投射角度之间存在直接对应。因而在许多实施例中，像素的位置可以直接用作视锥投射方向指示。在其他实施例中，可以使用视锥投射角度的其他指示。例如，在一些实施例中，可以直接确定和使用视锥投射角度。在另外的其他实施例中，用于给定标称深度的标称差异值可以被用作视锥投射角度的指示。

由于用于给定像素的视锥投射角度取决于显示布置501的特定几何结构，所以方向映射函数典型地在制造期间被设计成反映视锥投射角度指示与视锥投射角度之间的关系。例如，显示面板503像素位置与视锥投射角度之间的关系取决于显示布置501几何结构并且相应地典型地在显现布置501的制造/设计期间被确定。

方向映射函数提供了提供视锥投射角度的指示的输入变量与反映对应的场景视点角度的输出变量之间的映射。因而，方向映射函数提供了针对显示布置501的像素的、从显示器投射或辐射像素所在的视锥中的角度与生成像素值所针对的场景的视角之间的映射。

在图9的示例中，方向映射函数提供直线线性映射。例如，投射的视锥的10°角度间隔可以被直接映射到用于场景的视点的10°角度间隔。然而，应当领会，在其他实施例中，该映射可以在不同的（角）范围之间。通常，自动立体显示器倾向于具有小于自动立体显示器的深度，并且通常观看者可以体验次立体3D效果。

图10图示了一个示例，在该示例中用户位于视锥内并且其中左眼和右眼定位在不同的角位置，即在不同的视锥投射角度处。特别地，左眼接收和感知沿着方向1001投射的显示面板503的像素，并且右眼接收和感知沿着方向1003投射的显示面板503的像素。左眼感知的像素的第一集合相应地为具有对应于方向1001的视锥投射角度的那些像素。然而，方向映射函数将此角度与对应于观看被显示的虚拟场景的（虚拟）观看者的位置的场景视点角度1005关联。因而，当生成像素的第一集合的像素值时，图像生成器805已经生成这些以沿着视点角度1005对应于观看者。因而，像素的第一集合提供对应于由定位在确定的场景视点角度处的观看者的左眼感知的图像的图像（或图像的部分）。类似地，右眼感知的像素的第二集合的像素值被生成以对应于场景视点角度1007，即对应于由虚拟观看者的右眼感知的场景视点角度。因而，观看自动立体显示器的真人1009感知到被计算以分别对应于虚拟观看者的左眼和右眼图像的左眼和右眼图像。

如果自动立体显示器的观看者在视锥内移动，则到达右眼和左眼的视锥投射角度将对应于虚拟观看者在他移动的情况下的左眼和右眼图像的改变而改变。因而，提供了立体和视差三维效果。

方向映射函数提供从视锥投射角度到用于显示面板503的像素的场景视点角度的映射。该映射可以如所提及的那样基于实际角度值，或者典型地基于指示这些实际角度值的参数，比如基于像素的位置。

因而，一旦图像生成器805已经基于用于给定像素的视锥投射角度指示（比如位置）确定了用于该像素的场景视点角度，图像生成器805可以着手生成对应于场景视点角度的像素值。因而，图像生成器805生成用于显示面板503的像素值以对应于（从视锥投射角度）基于方向映射函数针对各个像素确定的场景视点角度。

在一些示例中，比如例如在图10中，像素值的生成可以通过基于像素的场景视点角度评估场景的三维模型来进行。技术人员将意识到用于基于三维模型和场景视点角度确定像素值的许多方案，并且为了简洁起见，这将不会进一步进行描述。

在一些实施例中，三维场景的表示通过三维图像进行。例如，可以提供具有深度或差异图的二维图像。在这样的情况下，用于给定的所确定的场景视点角度的像素值可以通过到输入三维图像的视图方向变换来确定。例如，由二维图像表示的场景视点可以被设置成对应于映射到中心视锥投射方向的场景视点角度，即对应于视锥的中间。相应地，对于中心视锥投射角度和对应的中心场景视点角度，像素值被直接生成为输入图像的像素值。作为结果，自动立体显示器投射对应于二维图像的中心视锥图像。

当确定具有另一个视锥投射角度的像素的像素值并且因而确定与所接收的二维图像的视点角度不同的场景视点角度时，图像生成器805可以通过将二维图像的像素移位一定的量来确定像素值，该量对应于中心场景视点角度与所确定的场景视点角度之间的场景视点角度的差别。特别地，用于场景视点角度的差异可以被确定，随后像素被确定为从当前位置偏移对应量的像素值。应当领会，像素移位可以基于循环通过输入二维图像的像素并且找到这些像素的适当移位以便填充显示图像，或者可以等效地基于循环通过显示面板503的像素并且应用适当移位以从输入二维图像的对应偏移的像素生成像素值。也应当领会，可以使用去阻挡（填孔）方案，比如例如基于插值。

作为一个特定示例，水平移位可以被确定为：

其中f(u)为方向映射函数，u为反映视锥投射角度的变量，且d(x)为输入图像差异值。因而，在此示例中，输出差异值Δx从输入差异值d(x)生成，并且相应地方向映射函数在该特定示例中可以是差异缩放函数，其执行从用于像素的输入差异到用于该像素的输出差异的映射。

应当领会，本领域技术人员将意识到用于执行针对三维图像的视点变换且一般地用于生成对应于特定视点方向的像素值的许多不同方案，并且可以在不减损本发明的情况下使用任何这样的合适方案。

利用图9的方向映射函数示例，可以跨越视锥提供均匀视图投射，并且观看者将接收基本相同的三维效果，而不管他位于视锥中的哪里。类似地，跨越视锥提供均匀的视差效应。

然而，该方案也具有一些缺点。事实上，如图11所图示，（由L和R标示的）左眼和右眼不仅仅接收并感知来自单个视锥投射角度的光，而是接收来自多个方向（典型地短距离）的光。这些之间的任何差别将造成模糊形式的图像退化。特别地，针对屏幕外对象的不同视角之间的差异偏移的差别将引入模糊。模糊的部分将由不同视图（或不同视锥投射角度）之间的显示串扰造成。该模糊取决于不同方向上投射的图像/光之间的差别。因而，该模糊典型地将随着渐增的差异/场景视点角度差别而增加。

而且，当用户位于锥过渡处（其中眼睛在不同的视锥中）时，立体倒置出现。这可以被感知为对观看者且尤其对从一个视锥移动到另一个视锥的用户的高度烦扰。

为了解决这些问题，在WO2005/091050中提出了取代使用图9和11的线性映射的是，可以使用诸如图12所图示那样的正弦波映射。在这样的方案中，立体倒置可能仍然在锥过渡处出现，但是此立体倒置的量级可以得到显著减小。特别地，针对在视锥过渡处的用户出现的非常强的倒置差异可以减小到相对小的倒置差异。而且，可以实现立体倒置的逐渐引入和改变。这些特征已经发现非常显著地降低对用户的烦扰效应。而且，所述差异以及因而不同视图之间的差别可以得到减小，导致由屏幕外对象造成的减小的模糊。

然而，鉴于这样的映射可以减轻线性（锯齿）映射的效果中的一些，它还减小了提供全3D效果的范围。例如，尽管立体倒置可以减小，但是它出现的范围可能显著增大。此外，非均匀视锥被生成，并且因而3D感知和感知的图像质量可能在不同位置之间变化。

图8的系统被布置成提供对方向映射函数的灵活调适，使得来自自动立体显示器的投射图像可以灵活地且动态地适于提供不同的方向映射函数的优点与缺点之间的改进的权衡。

特别地，显示驱动器801包括用于确定观看者特性的观看处理器809，该观看者特性被布置成确定观看情境的特性的指示。特别地，观看处理器809生成当前观看者的数量和/或一个或多个当前观看者的位置的指示。

应当领会，技术人员将意识到用于确定这样的观看特性的各种方案和技术，并且可以在不减损本发明的情况下使用任何合适的方案。

例如，观看处理器809可以从摄像机接收图像并且执行面部检测以确定观看者的数量和（例如角）位置。作为另一个示例，观看处理器809可以执行眼睛跟踪。作为另一个示例，深度感测相机可以用来检测观看环境中的对象（也被称为骨架跟踪）。

观看处理器809耦合到适配器811，该适配器被布置成响应于观看者特性调适方向映射函数。因而，显示驱动器801可以动态调适方向映射函数以反映当前观看情境，并且特别地反映用户的当前数量。这可以显著改进许多情境中的观看体验。

应当领会，在不同的实施例中可以应用用于调适方向映射函数的许多不同方案。

例如，在一些实施例中，适配器811可以被布置成取决于观看者特性而在多个方向映射函数之间进行选择。例如，映射数据单元807可以包括存储多个预定的方向映射函数的存储器。适配器811可以被布置成取决于观看者特性选择这些预定的方向映射函数中的一个，即基于当前用户数量选择预定的方向映射函数。

作为一个特定示例，第一预定的方向映射函数可以被存储用于存在的一个观看者，第二预定的方向映射函数用于存在的两个观看者，第三预定的方向映射函数用于存在的三到五个观看者，并且第四预定的方向映射函数可以存储用于存在的超过五个观看者。观看特性可以指示当前存在多少观看者，并且适配器811可以控制映射数据单元807以向图像生成器805提供对应的预定的方向映射函数。

在图8的系统中，适配器811被布置成调适方向映射函数，使得至少针对一些视锥投射角度/方向，对于增加数量的观看者而言三维效果降低。

特别地，在一些实施例中，方向映射函数的导数的大小可能对于视锥投射角度的至少一些值而言被减小。因而，用于改变的视锥投射角度的场景视点中的局部改变可以被减小，导致减小的视差生成/被观看者感知。因而，随着观看者数量的增加，方向映射函数的梯度（的绝对值）可能对至少一些视锥投射角度而言减小。在这样的实施例中，随着观看者数量的增加，方向映射函数可以因而变得更平滑，具有更小的局部变化。

在一些实施例中，三维效果的降低可以通过适配器811实现，该适配器811被布置成修改方向映射函数，以使得相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差对于视锥投射角度的至少一些值而言减小。随着用户数量增加，场景视点方向偏差（即场景视点角度/方向相对于锥的中心的偏差）对于至少一些值而言减小。

两种方案可以因而涉及随着观看者数量的增加减小由于方向映射函数的应用产生的视差的程度。随着观看者数量增加，适配器811可以减小所生成的场景视点角度的梯度/绝对值，从而提供例如不那么激进的三维效果。这可以针对在理想位置的观看者降低三维效果，但是也可以针对在用于三维观看的更不利的位置的观看者降低不良效果（例如模糊或立体倒置）。基于观看者数量提供动态调适的当前方案允许动态改进权衡，导致在许多应用中改进的用户体验。

应当领会，在许多实施例中，适配器811可以被布置成针对渐增的观看者修改方向映射函数，使得场景视点方向偏差针对视锥投射角度的至少一些值减小并且方向映射函数的导数的幅度针对视锥投射角度的至少一些值减小。事实上，应当领会，典型地方向映射函数针对渐增的观看者数量被修改，使得通过方向映射函数被修改以减小相对于中心的偏差（针对视锥投射角度的至少一些值）并且减小方向映射函数的梯度（针对至少一些值）降低三维效果。

在一些实施例中，方向映射函数可以通过修改连续参数而进行连续调适。这样的方案的特定优点是，它允许便利的临时低通滤波以减轻由于方向映射函数/锥形状的改变所致的强可见改变。

图13和14图示了方向映射函数的两个特定示例，其可以通过调适参数α∈[0,1]而被连续地调适。如所图示，所述图可以适于提供更平滑或更原始的映射，其中α=0对应于最小平滑度且α=1对应于方向映射函数的更平滑的形状。

图13的示例对应于可以根据下述公式在锯齿和三角函数之间调适的方向映射函数：

。

在第二示例（图14）中，锥形状根据下式在锯齿映射（α→0）与正弦映射（α=1）之间改变：

。

在两种情况下，对于对应于最大视差的任意α，，同时（对应于最大负斜率并且因而对应于锥过渡的强度）受α影响。对于，此斜率近似﹣∞，且对于α=1，该斜率恰好为-1。

在这些示例中，方向映射函数相应地可以被修改，使得场景视点角度相对于中心场景视点角度的偏差对于一些视锥投射角度而言减小。当示例中的中心场景视点角度（对应于视锥的中心视锥投射角度）为零时，这对应于减小针对视锥投射角度的至少一些值的场景视点角度的大小。特别地，视锥的两个边缘间隔中的场景视点角度关于直接线性映射（即相比于锯齿）被减小。

特别地，当α增大时，边缘间隔中的场景视点角度减小。作为结果，朝向视锥边缘生成的视图将从中心视图偏离较小，并且事实上朝向锥过渡将倾向于接近此中心视图。这允许灵活的调适，其提供冲突的期望与偏好之间的改进的权衡。

事实上，对于第二示例，方向映射函数可以从提供整个视锥中的均匀视图但具有潜在高模糊水平和强立体倒置改变为提供非均匀的且具有在其中提供强3D效果的减小的角度间隔但还具有显著较小模糊和柔软得多的立体倒置的视锥。

例如，对于正弦波映射，可以在如图15中图示那样的视锥的不同区域中提供不同的感知。在该示例中，由箭头1501标示的视锥的区域将倾向于提供具有高视差但也具有潜在的显著模糊的强3D效果。1503周围的间隔将倾向于提供低（或不提供）3D效果，但是也提供低水平模糊。1505周围的间隔提供立体倒置，在一定水平处该立体倒置典型地是可容忍的（并且关于线性映射的最大立体倒置减小得多）。

如在图14的示例中可以看出的那样，通过增大参数α，在曲线的两个边缘间隔中减小场景视点方向偏差。然而，这不仅导致减小的场景视点方向偏差（即关于中心的偏差），而且导致方向映射函数的导数的大小朝向锥边缘减小。特别地可以实现减小的立体倒置效应。

观看者特性指示当前观看者的数量，并且适配器811可以被布置成响应于当前观看者数量调适方向映射函数。

当前观看者的数量可以例如由观看处理器809确定为在从指向观看区域的摄像机接收的图像中检测到的面部数量。

方向映射函数针对观看数量的调适可以在许多情形中提供改进的用户体验。

例如，当基于柱状透镜的自动立体显示器具有如此多的观看者以致于他们形成超过一行时，对于后面的观看者而言，可能变得难以找到视锥内的良好位置。作为结果，这些观看者将典型地朝向视锥的边缘移动。这与其中仅存在一些或事实上仅一个观看者的情境形成对照。在此情况下，观看者将倾向于将他自己定位在视锥的中心（或者自动立体显示器可以是自适应显示器，其使视锥朝向观看者转向）。因而，存在的用户越多，视锥的更大间隔越可能被该组观看者连续使用，并且越可能可以存在更远离视锥中心定位的观看者。

然而，这也增大了用户临时甚至更进一步朝向视锥边缘移动、或事实上甚至跨越视锥过渡/边界移动的风险。

在特定示例中，系统可以相应地被布置成取决于用户的数量且因而取决于视锥中用户的可能分布调适方向映射函数和涉及的权衡。

该方案因而可以利用，在可接受模糊、立体视差和3D倒置方面视锥的甜蜜点的尺寸取决于方向映射函数（其也可以被间接地称为锥形状）。对于线性映射（锯齿映射），具有立体视差和低模糊的区域是大的，但是甜点之间的3D倒置和模糊的强度也是如此。对于平滑的锥（比如对于正弦波映射），有用的区域是小的，但是模糊和3D倒置大幅减小。适配器811在该示例中可以在这些极端条件之间调适方向映射函数，并且也可以例如提供具有介于两个极端条件之间的属性的半平滑锥/映射。

在许多示例中，用于具有半静态观看者的小组的情境的优选选项事实上可以是半平滑锥。当人零星地移出视锥中心但仍然提供具有强3D效果的相对大的甜蜜点时，这可以典型地防止强烦扰。

然而，利用每甜蜜点增加数量的观看者，一些观看者可以被迫停留在视锥的偏离中心的部分中。那些用户将遭受半平滑锥的模糊锥侧（由于相对高的斜率）以及可能地相对强的立体倒置。为了解决这个问题，适配器811可以在检测到的观看者数量增加时修改方向映射函数。

在一些实施例中，适配器811可以被布置成当观看者数量增加时增加方向映射函数的平滑度。因而，特别地，适配器811可以被布置成增大图13和14的方向映射函数示例的α的值。在此示例中，使方向映射函数/锥更平滑，导致偏离中心的用户丢失某种立体视差（以及因而3D感知），但是也在他们临时移动的情况下遭受较小的模糊且不那么可能体验强立体倒置效应。因而，在该方案中，针对存在的增加数量的观看者，降低了用于至少一些观看位置的3D效果。

特别地，如先前所提及，当观看者特性指示当前观看者的增加的数量时，适配器811可以被布置成调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。场景视点方向偏差反映相对于中心场景视点方向的偏差，即在该特定示例中它反映场景视点角度与中心场景视点角度（用于视锥的中心的场景视点角度）之间的差别。在该示例中，中心场景视点角度为零，并且因而适配器811可以被布置成减小在视锥投射角度的至少一些间隔中的视点角度的大小的值。

特别地，当观看者数量增加时，在视锥边缘间隔中减小场景视点角度的大小。

作为示例，当观看处理器809检测到存在三个观看者时，适配器811可以有可能选择用于参数α的值0.5。图13或图14的对应的方向映射函数可以相应地用来提供前述不同效果之间的合理折衷。

如果观看处理器809现在着手检测当前观看者的数量已经增加到五个观看者，适配器811可以着手将α的值从0.5增大到0.9。这导致更平滑的方向映射函数并且特别地导致场景视点角度的大小在边缘间隔中减小。例如，对于图13的示例，针对在[-0.5；-0.3]和[0.3；0.5]的间隔中的视锥投射角度，减小了场景视点角度的大小（且因而相对于为零的中心场景视点角度的偏差）。对于图14的示例，针对在[-0.5；-0.15]和[0.15；0.5]的间隔中的视锥投射角度，减小了场景视点角度的大小（且因而相对于为零的中心场景视点角度的偏差）。在该示例中，场景视点角度的大小在该间隔中减小，并且事实上方向映射函数的导数的大小也是如此。因而，在该间隔中，不是场景视点角度以与锥的中心处相同的速率增大，而是该导数减小以使得发生针对视锥投射角度中的给定改变的场景视点角度的较小改变。

如果观看处理器809现在检测到观看者的数量减小到两个观看者，则适配器811可以例如着手将变量α减小到0.1。这导致场景视点角度在用于图13的示例的[-0.5；-0.3]和[0.3；0.5]的间隔中且在用于图14的示例的[-0.5；-0.15]和[0.15；0.5]的间隔中得到增加。相应地，对于图14，当观看者的数量减小时，方向映射函数的导数增大。

如果观看处理器809然后检测到观看者数量增加到三个观看者，则适配器811可以例如着手将变量α再次设置为0.5。这导致场景视点角度在用于图13的示例的[-0.5；-0.4]和[0.4；0.5]的间隔中且在用于图14的示例的[-0.5；-0.2]和[0.2；0.5]的间隔中减小。进一步地，当观看者的数量减少时，对图14中的方向映射函数的改变也导致方向映射函数的导数在该间隔中减小。

在一些实施例中，适配器811可以被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数，以提供视锥投射方向的减小的间隔，针对该间隔，方向映射函数的导数具有与针对中心视锥投射方向的方向映射函数的导数相同的符号。

因而，不出现立体倒置的间隔可以基于当前观看者数量来进行调适，并且特别地该间隔可以针对更多用户被减小。

在图8的系统中，这也可以通过针对观看者的增加的数量增大值α来实现。例如，对于图13的示例，将α的值从0.5改变为0.9导致方向映射函数从-0.4到-0.3和从0.4到0.3移动的导数/斜率中的过渡。因而，其中方向映射函数的斜率与中心视锥投射角度相同的间隔从[-0.4；0.4]减小为[-0.3；0.3]。类似地，当观看者数量减小到2时，该间隔可以增加到[-0.45；0.45]。

因而，应当领会，先前提供的描述也提供了调适不出现立体倒置的间隔的适配器811的示例。

在一些实施例中，适配器811被布置成特别地响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以减小视锥边缘投射方向处的方向映射函数的导数的大小。此方案的一个示例已经参照图14进行了描述，图14清楚地图示了其中与针对α=0.5相比对于α=0.1（且与针对α=0.9相比对于α=0.5），导数更低的间隔。当针对增加数量的用户增大α时，方向映射函数的导数朝向锥边缘减小，从而减小例如可能的立体倒置的强度。

因而，在一些实施例中，锥过渡处的（逆）视差可以针对增加数量的观看者减小。

例如，从图14可以清楚地看到，当α从0.1改变为0.9时，方向映射函数的导数/斜率的大小减小。因而，先前描述的示例也提供了适配器811取决于用户的数量修改锥过渡处方向映射函数的导数的示例。

针对增加数量的当前观看者增大方向映射函数的平滑度的方案可能导致偏离中心的用户（其在存在许多观看者时更可能）丢失某种视差/3D效果，但是它们反而可以遭受较小模糊并且具有立体倒置的减小的风险。这在许多情境中可能是有利的。

应当领会，尽管上述示例集中于方向映射函数朝向锥的边缘的改变，并且鉴于这在许多实施例中可能是特别有利的，所描述的方案不限于这样的应用。例如，在一些实施例中，方向映射函数可以是锯齿函数（即，它可以简单地为锥间隔内的线性比例关系），其中梯度取决于观看者特性并且特别地梯度针对增加数量的观看者减小。

在一些实施例中，适配器811可以被布置成响应于指示当前观看者的减少的数量的观看者特性调适方向映射函数以提供视锥投射方向的减小的间隔，针对该间隔，方向映射函数的导数具有与针对中心视锥投射方向的方向映射函数的导数相同的符号。

因而，不出现立体倒置的间隔可以基于当前观看者数量来进行调适，并且特别地该间隔可以针对更少的用户而减小。

在图8的系统中，这也可以通过针对观看者的减少的数量增大值α来实现。例如，将α的值从0.5改变为0.9导致方向映射函数从-0.4到-0.4和从0.3到0.4移动的导数/斜率中的过渡。因而，其中方向映射函数的斜率与中心视锥投射角度相同的间隔从[-0.4；0.4]减小为[-0.3；0.3]。类似地，当观看者数量减小到2时，该间隔可以增加到[-0.45；0.45]。

相应地，应当领会，先前提供的描述也提供了适配器811调适不出现立体倒置的间隔的的示例。

在一些实施例中，适配器811被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以减小针对视锥过渡投射角度的方向映射函数的导数的大小。

因而，在一些实施例中，锥过渡处的（逆）视差可以针对增加数量的观看者而减小。

如先前在图8的系统中所描述，此效应可以通过修改值α来实现。例如，从图13可以清楚地看到，当α从0.1改变为0.9时，方向映射函数的导数/斜率的大小减小。因而，先前描述的示例也提供了适配器811取决于用户的数量修改锥过渡处方向映射函数的导数的示例。

在一些实施例中，观看者特性可以进一步指示至少一个观看者的位置。例如，观看处理器809可以检测朝向视锥边缘最远的人的位置。例如图像可以由摄像机捕获并且由观看处理器809评估，以便检测图像中的面部。然后，朝向图像的侧面最远的面部的位置可以被用作最靠近锥过渡的观看者的位置的指示。

在许多实施例中，适配器811可以被布置成：观看者位置离视锥的中心越远，越增加方向映射函数的平滑度。

特别地，观看处理器809可以生成观看者位置的指示，其特别地可以是最靠近锥过渡的观看者的位置。适配器811然后可以被布置成确定从视锥的中心到该位置的距离的指示，并且此距离越大，越增加平滑度。

因而，在一些实施例中，适配器811可以被布置成响应于由观看者特性指示的观看者位置与中心视锥投射角度之间的增加的距离调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差，其中场景视点方向偏差反映相对于中心锥场景视点方向的偏差。

适配器811可以例如调适参数α以控制曲线的平滑度。特别地，α的值可以从在适配器811确定到中心的距离接近零时的0.1的值增加到在适配器811确定观看者靠近锥过渡时的0.9的值。

此方案可以以朝向视锥的边缘针对用户的3D效果为代价减轻立体倒置并且减小模糊。

在其他实施例中，适配器811可以被布置成：观看者位置离视锥的中心越远，越降低方向映射函数的平滑度。

例如，适配器811可以将参数α调适为从在适配器811确定到中心的距离接近零时的值0.9减小为在适配器811确定观看者远离中心时的值0.1。这样的方案将倾向于增加朝向视锥的边缘到观看者的3D效果的提供，但这是以增加的模糊和显著的立体倒置的增加的风险为代价的。

在一些实施例中，适配器811可以进一步被布置成基于观看者移动指示调适方向映射函数。因而，观看处理器809可以被布置成生成当前观看者移动的指示。这可以例如通过检测来自摄像机的图像中检测到的面部移动了多少和多么快速地移动来实现。

在这样的实施例中，适配器811可以被布置成响应于增加的观看者移动的检测增大方向映射函数的平滑度。特别地，适配器811可以被布置成响应于指示增加的观看者移动的观看者特性而减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差（其中场景视点方向偏差反映相对于中心锥场景视点方向的偏差）。

观看者移动可以例如是移动的幅度、移动的方向或移动的速度。例如，适配器811可以跟踪在由相机生成的图像中移动的观看者（例如面部可以被检测和跟踪）。在一些实施例中，适配器811可以简单地确定图像中移动的程度，比如例如对应于面部的图像对象的移动的平均或最大速度。然后，由于这可能增大观看者体验立体倒置的风险，它可以被布置成减小针对增加的平均或最大移动的视差的程度（例如通过增大值α）。例如，如果比如说两个面部在图像中是静止的，则这可以反映观看者情境，在该情境中两个人正坐着并观看显示器。这些移动的可能性相对较低，并且因此可以提供高程度的立体效果（α可以被设置为低值）。然而，如果两个面部图像对象在图像中正在快速移动，这有可能反映在观看者环境中走来走去的观看者对应于观看者移动到其中可能体验立体倒置的位置的增加的风险。因此，当平均或最大移动速度增大时，场景视点方向偏差（和/或方向映射函数的导数）的大小可以针对典型地端部锥间隔而减小。

类似地，适配器811可以例如被布置成区分朝向锥中心或朝向锥边缘的方向上的移动。例如参数α的值可以在前者情况下减小且在后者情况下增大。

作为另一个示例，适配器811可以考虑移动的幅度，例如通过离锥中心的距离测量的（例如测量为从图像对象到捕获的图像的中心的距离）。离发生移动的锥的中心越远，它越可以影响方向映射函数调适。作为一个特定示例，如果与给定距离相比，更远离中心的面部图像对象的移动的程度超过阈值，则场景视点方向偏差可以减小。

在一些实施例中，适配器811可以被布置成响应于观看者特性指示增加的观看者移动调适方向映射函数以提供视锥投射方向的减小的间隔，针对该间隔，方向映射函数的导数具有与针对中心视锥投射方向的方向映射函数的导数相同的符号。

在一些实施例中，适配器811可以被布置成响应于指示增加的观看者移动的观看者特性调适方向映射函数以减小针对典型地边缘视锥投射比率的方向映射函数的导数的大小。

如先前所述，方向映射函数的这样的调适在图8的系统中可以通过修改参数α实现。特别地，适配器811可以被布置成针对指示增加的用户移动的观看特性增大α。

这样的方案可以在许多实施例中提供改进的用户体验。事实上，如所提及的，平滑的方向映射函数的概念对降低来自立体倒置和视锥过渡附近的屏幕外对象的显著模糊的不适是有用的。然而，当观看者相对于显示器移动时，这可能是更有利和重要的。半静态用户可以从由于改进的立体视差和立体倒置的减小的可能性所致的不那么平滑的锥形状受益更多。

当存在高程度的观看者移动时方向映射函数用于提供更平滑的锥的调适是特别有利的，因为在此情况下走过平滑锥显示器的颤动效应倾向于不造成（许多）不适，而不那么平滑的锥的尖锥过渡有可能造成更多不适或至少造成烦扰。

在一些实施例中，适配器811可以被布置成在观看者特性指示观看者的数量小于阈值的情况下且特别是在观看者数量为1的情况下调适方向映射函数以调适显示图像以对应于立体图像。

因而，在一些实施例中，当仅存在一个用户时，适配器811可以从生成相对大量的视图切换到仅生成两个图像。因而，在此情况下，适配器811可以切换以呈现立体图像。

适配器811在此情况下可以适应性地切换自动立体显示器的操作以提供立体图像（多视图上立体）。作为结果，可以在仍然允许高量视差的同时减小模糊。

在一些实施例中，该适配器可以被布置成在观看者特性指示观看者数量超过阈值的情况下调适方向映射函数以调适显示图像以便在所述多个视锥中的每一个视锥内提供多个子视锥。

当观看自动立体显示器时，前面的观看者将倾向于朝向视锥中心定位他们自己。针对后面更远的用户，这通常仅将较小空间留在锥中心的任一侧。在一些实施例中，适配器811在此情况下可以修改方向映射函数，使得显示布置501最终在给定锥内有效投射多个子视锥。图16中图示了这样的方向映射函数的示例。

特别地，如先前所述的基本映射函数/锥形状函数f(u)可以被修改为包括所应用的映射的多个版本。例如，如果M个子锥是期望的，这可以通过根据下式修改基本方向映射函数f(u)实现：

g：u->f(Mu)。

因而，方向映射函数可以被生成以在每个视锥内包括相同的非重复方向映射函数的多个重复。

应当领会，为了清楚，上面的描述已经参照不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，应当领会，不同的功能电路、单元或处理器之间的功能的任何合适分布可以在不减损本发明的情况下被使用。例如，说明为要由单独的处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器或处理器执行。因此，对特定功能单元或电路的引用仅被看作对用于提供所描述的功能而非指示严格的逻辑或物理结构或组织的合适构件的引用。

本发明可以以包括硬件、软件、固件或这些的任意组合的任何合适形式实现。本发明可以可选地至少部分地实现为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。本发明的实施例的元件和组件可以在物理上、功能上和逻辑上以任何合适方式实现。事实上，该功能可以在单个单元、在多个单元中实现或实现为其他功能单元的部分。因此，本发明可以在单个单元中实现或者可以物理地和功能地分布在不同单元、电路和处理器之间。

尽管本发明已经结合一些实施例进行了描述，但是其并不旨在限于本文阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅由随附的权利要求限制。此外，尽管特征可以表现为结合特定实施例进行描述，但是本领域技术人员将认识到，所描述的实施例的各种特征可以根据本发明进行组合。在权利要求中，术语包括不排除其他元件或步骤的存在。

而且，尽管单独列出，但是多个构件、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个电路、单元或处理器实现。此外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以可能有利地组合，并且不同权利要求中的包含并不意味着特征的组合不可行和/或不是有利的。再者，权利要求的一个类别中的特征的包括并不意味着对此类别的限制，而是指示该特征等效地酌情适用于其他权利要求类别。而且，权利要求中特征的顺序并不意味着这些特征必须以其工作的任何特定顺序，并且特别地方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味着这些步骤必须以此顺序执行。相反，这些步骤可以以任何合适顺序执行。此外，单数引用并不排除多个。因而，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用并不排除多个。权利要求中的附图标记仅作为澄清示例被提供，将不会被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种用于生成用于自动立体显示器的显示面板（503）的显示图像的装置，该自动立体显示器包括显示布置（501），该显示布置包括显示面板（503）和布置成在多个视锥中投射显示图像的视图形成光学元件（509），所述装置包括：

用于提供要被显示的场景的三维表示的源（803）；

用于从三维表示生成显示图像的生成器（805），该生成器（805）被布置成针对显示图像的至少一些像素中的每一个：

确定响应于方向映射函数反映场景的视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示，该方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系；以及

从三维表示确定对应于视点方向的像素值；

用于确定指示当前观看者数量的观看者特性的处理器（809）；以及

用于响应于观看者特性调适方向映射函数的适配器（811），

其中适配器（811）被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性，调适方向映射函数以减小场景视点方向偏差和针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数的大小中至少一个，场景视点方向偏差反映相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差。

2.权利要求1的装置，其中适配器（811）被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

3.权利要求1的装置，其中适配器（811）被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以针对至少一些视锥投射方向减小针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数。

4.权利要求1的装置，其中适配器（811）被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以提供视锥投射方向的减小的间隔，针对该减小的间隔，方向映射函数的导数具有与针对中心视锥投射方向的方向映射函数的导数相同的符号。

5.权利要求1的装置，其中适配器（811）被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性调适方向映射函数以减小视锥边缘投射方向处方向映射函数的导数的大小。

6.权利要求1的装置，其中观看者特性指示至少一个观看者的位置。

7.权利要求6的装置，其中适配器（811）被布置成响应于由观看者特性指示的观看者位置与中心视锥投射方向之间的增加的距离，调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

8.权利要求6的装置，其中适配器（811）被布置成响应于指示增加的观看者移动的观看者特性调适方向映射函数以减小针对至少一些视锥投射方向的场景视点方向偏差。

9.权利要求1的装置，其中适配器（811）被布置成在观看者特性指示观看者数量小于阈值的情况下调适方向映射函数以将显示图像调适成对应于立体图像。

10.权利要求1的装置，其中适配器（811）被布置成在观看者特性指示观看者数量超过阈值的情况下调适方向映射函数以调适显示图像以便在所述多个视锥中的每一个视锥内提供多个子视锥。

11.权利要求1的装置，其中场景的三维表示是输入三维图像并且生成器（805）被布置成通过将视图方向变换应用到输入三维图像来确定对应于视点方向的像素值。

12.权利要求11的装置，其中方向映射函数包括从输入三维图像的差异映射到显示图像的差异的差异映射函数，并且视图方向变换包括将像素位移应用到输入三维图像的像素以生成显示图像的像素，该像素位移取决于差异映射函数。

13.一种自动立体显示器，包括：

显示布置（501），其包括显示面板（503）和布置成在多个视锥中投射显示图像的视图形成光学元件（509）；

用于提供要被显示的场景的三维表示的源（803）；

用于从三维表示生成显示图像的生成器（805），该生成器被布置成针对显示图像的至少一些像素中的每一个：

确定响应于方向映射函数反映场景的视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示，该方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系；以及

从三维表示确定对应于视点方向的像素值；

用于确定指示当前观看者的数量的观看者特性的处理器（809）；以及

用于响应于观看者特性调适方向映射函数的适配器（811）；

其中适配器（811）被布置成响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性，调适方向映射函数以减小场景视点方向偏差和针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数的大小中至少一个，场景视点方向偏差反映相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差。

14.一种用于生成用于自动立体显示器的显示面板（503）的显示图像的方法，该自动立体显示器包括显示布置（501），该显示布置包括显示面板（503）和布置成在多个视锥中投射显示图像的视图形成光学元件（509）；该方法包括：

提供要被显示的场景的三维表示；

从三维表示生成显示图像，该生成包括针对显示图像的至少一些像素中的每一个：

确定响应于方向映射函数反映场景的视点方向的场景视点方向指示以及反映针对视锥内像素的投射方向的视锥投射方向指示，该方向映射函数反映视锥投射方向与场景视点方向之间的关系；以及

从三维表示确定对应于视点方向的像素值；

确定指示当前观看者的数量的观看者特性；以及

响应于观看者特性调适方向映射函数；该调适包括响应于指示当前观看者的增加的数量的观看者特性，调适方向映射函数以减小场景视点方向偏差和针对至少一些视锥投射方向的方向映射函数的导数的大小中至少一个，场景视点方向偏差反映相对于对应于中心视锥投射方向的场景视点方向的偏差。