CN1088700A

CN1088700A - 时分式计算机立体图像显示系统

Info

Publication number: CN1088700A
Application number: CN 93112817
Authority: CN
Inventors: 沈笑云; 杨国宇; 唐达; 李昌
Original assignee: CHINSA COLLEGE OF CIVIL AVIATION
Current assignee: CHINSA COLLEGE OF CIVIL AVIATION
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: CN1113546C

Abstract

时分式计算机立体图象显示系统涉及一种立体图象显示系统，由计算机主机、操作台、图象数据(信号)输入接口、外部存贮器、图象显示接口、监视器、液晶眼镜及其驱动电路组成，具有视差关系的左右眼图象数据或信号对经处理后由监视器分时显示，同时通过驱动电路使液晶眼镜左右眼液晶片同步开闭，观察者通过液晶眼镜并经过眼和大脑的融合作用即可观看到立体图象。本发明图象信息来源广、扫描方式多样，故可广泛用于显示各种立体图象。

Description

本发明涉及一种时分式立体图象显示系统。

根据显示系统显示端所显示图象的性质，立体图象显示系统可分为平面象显示系统和空间象显示系统两大类。平面象显示系统是以人的双目视差原理为基础的立体图象显示系统，其显示端所显示的是两幅或多幅具有双目视差关系的平面图象，并通过适当的方式使观看者的左眼和右眼分别观看到相应的平面视差图象（左眼图象和右眼图象），然后通过观看者的眼睛及大脑的融合作用将两幅平面视差图象合成为一幅立体图象。平面象显示系统也有多种形式，时分式即是其中之一。所谓时分式立体图象显示，其实质就是将两幅具有双目视差关系的平面视差图象在时间上加以分割，以使观看者的左眼和右眼分别先后（其时间间隔应小于100ms）观看到相应的平面视差图象（左眼图象和右眼图象），然后再通过眼和大脑的融合作用将两幅平面视差图象合成为一幅立体图象。时分式立体图象显示方法具有视角范围宽和无色彩失真等优点，是一种经济实用的立体图象显示方法，并且在立体电视中得到了实际的应用。

时分式立体电视系统主要包括三大部分，即平面视差图象的产生，平面视差图象的时间分割和显示。为了获得平面视差图象，可根据人的双目视差原理并利用两台相隔一定距离的摄象机（左摄象机和右摄象机）从不同的角度同步拍摄同一景物，以得到两幅具有一定视差关系的平面视差图象，即左眼图象和右眼图象。在时分式立体电视系统中，平面视差图象的时间分割是利用时分电路来完成的。左眼图象和右眼图象通过时分电路以后，滤除左眼图象中的偶场信号和右眼图象中的奇场信号，并保留左眼图象中的奇场信号和右眼图象中的偶场信号利用相加器将保留下来的左眼图象中的奇场信号和右眼图象中的偶场信号进行时间相加，即得到时分立体电视信号，利用视频记录设备记录时分立体电视信号可得到时分立体电视录象带，显示和观看时分立体电视图象时，应将时分立体电视信号的奇偶场同步信号分解出来并通过液晶眼镜驱动器同步控制液晶眼镜的左右眼液晶片的开闭，以保证当电视屏幕上显示左眼图象时左眼液晶片打开、右眼液晶片关闭。而当电视屏幕上显示右眼图象时右眼液晶片打开、左眼液晶片关闭。这样，佩戴这种液晶眼镜的观看者就可观看到立体电视图象。从上述时分式立体电视系统的工作原理可以看出，采用时分法显示立体图象必须具备以下几个必要条件。首先，系统采集的图象信息必须是具有一定视差关系的平面视差图象对，即左眼图象和右眼图象。其次，左眼图象和右眼图象必须从时间上加以分割，并先后加以显示，而且，时间间隔不能超过一定的限度。第三，必须使观看者佩戴的液晶眼镜左右眼液晶片的开闭与左右眼图象的显示同步。

时分式立体电视系统虽然不失为一种经济实用的立体图象显示系统，但是也具有很大的局限性。首先，时分式立体电视系统的图象信息来源单一，仅限于视频信号和射频信号。其次，显示平面视差图象的扫描方式要受到电视接收机制式的限制，主要是采用隔行扫描方式，其图象稳定度和垂直分解度都较低。此外，液晶眼镜的驱动方式受到限制，只能采用图象信号叠加高亮度标志信号的方式，为此，光电接收装置必须附加在电视屏幕上并占据电视屏幕的一角，不仅缩小了电视屏幕的显示面积，也破坏了立体图象的完美性。随着计算机多媒体技术的发展，计算机处理和显示图象的能力大大提高。由于计算机计算速度的提高，也使计算机实时处理和显示图象成为可能。因此，利用计算机进行立体图象的显示有可能大大扩充图象信息的来源，并使逐行扫描成为可能。

本发明的目的正是在于获得一种图象信号来源广并且既可进行隔行扫描也可进行逐行扫描的时分式计算机立体图象显示系统。

为了实现上述目的，本发明利用计算机的多种输入接口采集具有视差关系并带有左右眼图象标志的图象数据对或图象信号对，所采集的这些图象数据对或图象信号对经计算机处理后获得的左右眼图象数据分别存入显示存贮器的相应区域（左眼区和右眼区）成为左右眼图象位图数据，分别先后读出左右眼图象位图数据并经查彩色表后可得到表示红绿兰三原色亮度的数字视频信号，该数字视频信号直接或经D/A转换后送入监视器并在监视器屏幕上先后显示出左眼图象和右眼图象，与此同时，计算机通过驱动电路使液晶眼镜左右眼液晶片与左右眼图象的显示同步开闭，佩戴这种液晶眼镜的观看者即可观看到三维立体图象。以下结合具体实施例对本发明时分式计算机立体图象显示系统的技术特征作进一步的详细说明。

附图1为本发明时分式计算机立体图象显示系统的框图;

附图2为液晶眼镜驱动电路的框图。

参考附图1和附图2，本发明时分式计算机立体图象显示系统是由计算机主机、操作台、图象数据（信号）输入接口、液晶眼镜及其驱动电路组成。操作台可以是键盘、鼠标或触摸屏，图象数据（信号）输入接口可以是视频接口卡，串行通讯卡、网络通讯卡、并行通讯卡、光盘或磁盘接口卡并可通过操作台加以选择，图象显示接口包括图象生成器、显示存贮器、阴极射线管控制器（CRTC）、彩色表和D/A转换器（DAC）。具有视差关系并带有左右眼图象标志的一对左右眼图象数据或图象信号由主机控制进入图象数据（信号）输入接口，经解调、解码或彩色解码、A/D转换等处理后获得左右眼图象数据对。该左右眼图象数据对可经主机直接存入显示存贮器的相应区域（左眼区或右眼区）成为需要显示的图象的位图数据：也可由主机经过压缩编码和附加左右眼图象标志等处理后存入外部存贮器成为包含左右眼图象标志和图象数据的数据文件，必要时再通过主机将这些数据文件解码后存入显示存贮器的相应区域（左眼区或右眼区）成为需要显示的图象的位图数据;图象生成器也可以根据主机的画图命令和存贮在外部存贮器中的画图软件在显示存贮器的相应区域（左眼或右眼区）生成需要显示的图象的位图数据。CRTC一方面向监视器输出水平同步信号和垂直同步信号以控制监视器阴极射线管（CRT）电子束进行光栅扫描，另一方面则根据电子束在监视器屏幕上的位置自动计算并生成显示存贮器的相应地址，以控制显示存贮器不断地分时读出存贮在其中的左右眼图象位图数据。显示存贮器读出的位图数据经查彩色表以后成为表示红、绿、兰三原色亮度的数字视频信号，该数字视频信号直接或者经DAC转换为模似视频信号（视监视器的制式而定）后送入监视器并在监视器屏幕上分时显示出左眼图象和右眼图象。当监视器CRT电子束完成左眼图象扫描或右眼图象扫描而进入垂直回扫期间，CRTC即向主机申请中断，主机接受中断申请后即进入中断服务，查询出目前扫描的显存区域（左眼区或右眼区），并向液晶眼镜驱动电路发出指令，以驱动液晶眼镜相应液晶片阻光、另一液晶片透光。在逐行扫描的情况下，主机还将重新设置CRTC的相关寄存器或重新设置彩色表，之后结束中断服务。

显示存贮器显存区域（左眼区和右眼区）的划分可以有多种方式。对于有多个位平面的显示存贮器，可将所有位平面分为2页以上的偶数页，其中半数页为存贮左眼图象位图数据的左眼区，另半数页为存贮右眼图象位图数据的右眼区，每一页均包括若干个用以显示色彩的位平面，左眼区和右眼区的切换以页为单位分时交替进行，这种方式的特点是色彩丰富，但是分辨率较差。对于有多个位平面的显示存贮器，也可将半数位平面用于存贮左眼图象位图数据，另半数位平面用于存贮右眼图象位图数据，左眼区和右眼区的切换以位平面为最小单位分时进行。这种方式的特点正好与第一种方式相反，分辨率较高，但色彩较少。对于只有1个位平面的显示存贮器，则可分为存贮左眼图象位图数据的奇数行扫描线存贮区（左眼区）和存贮右眼图象数据位图数据的偶数行扫描线存贮区（右眼区），左眼区和右眼区的切换是以奇偶行扫描线存贮区为单位分时进行的。

驱动电路可以由地址译码电路、记忆锁存电路、电平转换电路和振荡电路组成。地址译码电路接收并识别主机在中断服务期间发出的I/O指令后，将该指令锁存于记忆锁存电路中直至主机发出下一个指令，并通过电平转换电路和振荡电路将I/O口5V控制信号电平转换为±12V交流电压以控制液晶眼镜左右眼液晶片的开闭。

本发明时分式计算机立体图象显示系统可利用各种计算机输入接口进行数据通信，以接受不同传输速率和不同编码形式的图象数据。因此，其图象信息的来源很广，除了视频信号外，传真机、扫描仪和网络通讯等都可用来传输具有视差关系的图象数据。本系统的描方式多样，既可以采用隔行扫描，也可以采用逐行扫描。采用逐行扫描时，可提高图象的稳定度和垂直分解度。因此，本发明可广泛用于立体传真，立体可视电话等领域。

Claims

1、一种时分式计算机立体图象显示系统，其特征在于它是由计算机主机、操作台、图象数据(信号)输入接口、外部存贮器、图象显示接口、监视器、液晶眼镜及其驱动电路组成，操作台可以是键盘、鼠标或触摸屏，图象数据(信号)输入接口可以是视频接口卡、串行通讯卡、网络通讯卡、并行通讯卡、光盘或磁盘接口卡并可通过操作台加以选择，图象显示接口包括图象生成器、显示存贮器、阴极射线管控制器(CRTC)、彩色表和D/A转换器(DAC)；具有视差关系并带有左、右眼图象标志的一对左右眼图象数据或图象信号由主机控制进入图象数据(信号)输入接口，经解调、解码或彩色解码、A/D转换处理后获得左右眼图象数据对；该左右眼图象数据对可经主机直接存入显示存贮器的相应区域(左眼区或右眼区)成为需要显示的图象的位图数据，也可由主机经过压缩编码和附加左右眼图象标志等处理后存入外部存贮器成为包含左右眼图象标志和图象数据的数据文件，必要时再通过主机将数据文件解码后存入显示存贮器的相应区域(左眼区或右眼区)成为需要显示的图象的位图数据，图象生成器也可根据主机的画图命令和存贮在外部存贮器中的画图软件在显示存贮器的相应区域(左眼区或右眼区)生成需要显示的图象的位图数据；CRTC一方面向监视器输出水平同步信号和垂直同步信号以控制监视器阴极射线管(CRT)电子束进行光栅扫描，另一方面则根据电子束在监视屏幕上的位置自动计算并生成显示存贮器的相应地址，以控制显示存贮器不断地分时读出存贮在其中的左右眼图象位图数据，显示存贮器读出的位图数据经查彩色表以后成为表示红绿兰三原色亮度的数字视频信号，该数字视频信号直接或者经DAC转换为模拟视频信号后送入监视器并在监视器屏幕上显示出左眼图象或右眼图象；当监视器CRT电子束完成左眼图象扫描或右眼图象扫描而进入垂直回扫期间，CRTC向主机申请中断，主机接受中断申请后即进入中断服务，查询出目前扫描的显存区域(左眼区或右眼区)，并向液晶眼镜驱动电路发出指令，以驱动液晶眼镜相应液晶片阻光、另一液晶片透光，在逐行扫描的情况下，主机还将重新设置CRTC的相关寄存器或重新设备彩色表，之后结束中断服务。

2、根据权利要求1所述的立体图象显示系统，其特征在于所述显示存贮器包括2页以上的偶数页，其中半数页为存贮左眼图象位图数据的左眼区，另半数页为存贮右眼图象位图数据的右眼区，每一页均包括若干个用以显示彩色的位平面，左眼区和右眼区的切换以页为单位分时进行。

3、根据权利要求1所述的立体图象显示系统，其特征在于所述显示存贮器仅有1页，但包括2个以上的偶数个位平面，其中半数位平面为存贮左眼图象位图数据的左眼区，另半数位平面为存贮右眼图象位图数据的右眼区，左眼区和右眼区的切换以位平面为最小单位分时进行。

4、根据权利要求1所述的立体图象显示系统，其特征在于所述显示存贮器仅包括1个位平面并分为存贮左眼图象位图数据的奇数行扫描线存贮区（左眼区）和存贮右眼图象位图数据的偶数行扫描线存贮区（右眼区），左眼区和右眼区的切换是以奇偶行扫描线存贮区为单位分时进行的。

5、根据权利要求1所述立体图象显示系统，其特征在于所述驱动电路由地址译码电路、记忆锁存电路、电平转换电路和振荡电路组成，地址译码电路识别并接收到主机在中断服务期间发出的I/O指令后，将该指令锁存于记忆锁存电路中直至主机发出下一个指令，并通过电平转换电路和振荡电路将I/O口5V控制信号电平转换为±12V交流电压以控制液晶眼镜左右眼液晶片的开闭。