CN109151445B - 一种裸眼3d显示系统及其显示方法和计算机存储设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种裸眼3D显示系统及其显示方法和计算机存储设备，该显示系统包括3D显示装置，用于显示3D画面；定位发射装置，佩戴在用户的头部，用于产生定位信号；跟踪装置，设置在3D显示装置上，用于从定位发射装置获取定位信号，并根据定位信号得到用户的双眼位置；其中，3D显示装置根据双眼位置将3D图像与预设3D参数合成3D画面进行显示。通过上述方式，能够快速调整跟踪式裸眼3D画面的显示效果。

Description

一种裸眼3D显示系统及其显示方法和计算机存储设备

技术领域

本申请涉及3D显示技术领域，特别是涉及一种裸眼3D显示系统及其显示方法和计算机存储设备。

背景技术

有大屏跟踪式的裸眼3D显示系统，其使用头戴式的定位跟踪发射器，显示系统通过接收发射装置的信号来模拟定位人眼的位置，进而根据其空间坐标位置实时进行3D图形图像处理，同时投射给人双眼最好的3D效果。大屏裸眼3D显示系统的显示效果非常依赖于人的双眼瞳距宽和头戴式发射器的佩戴位置与方式。

本申请的发明人在长期研发中发现，目前裸眼3D大屏显示系统中，定位跟踪发射器佩戴误差与瞳距差异，最终让图像映射到人眼的3D效果变差主要体现在人的左右眼观看的左右图像脱离算法预设3D参数范围，会出现左右眼图像串扰或者左右图像反视的情况，这些情况会导致3D图像映射到人双眼出现误差，让观看者看到不好的3D效果，用户体验不佳。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种裸眼3D显示系统及其显示方法和计算机存储设备，能够快速调整跟踪式裸眼3D画面的显示效果。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种裸眼3D显示系统，其中，所述显示系统包括3D显示装置，用于显示3D画面；定位发射装置，佩戴在用户的头部，用于产生定位信号；跟踪装置，设置在所述3D显示装置上，用于从所述定位发射装置获取所述定位信号，并根据所述定位信号得到所述用户的双眼位置；其中，所述3D显示装置根据所述双眼位置将3D图像与预设3D参数合成所述3D画面进行显示。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种裸眼3D的显示方法，其中，所述方法应用于裸眼3D显示系统，所述显示系统包括3D显示装置、定位发射装置和跟踪装置，所述定位发射装置佩戴在用户的头部，所述定位发射装置包括凸起部，所述凸起部用于确定用户的眉心以获取双眼中心点；所述方法包括所述跟踪装置从所述定位发射装置获取所述定位信号；所述跟踪装置根据所述定位信号得到双眼的位置信息；所述跟踪装置根据所述位置信息判断所述用户的瞳距是否在预设瞳距范围内；若是，则所述跟踪装置获取所述预设瞳距范围对应的预设3D参数信息；所述3D显示装置根据所述位置信息将3D图像与所述预设3D参数信息合成所述3D画面。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种计算机存储设备，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序能够被执行以实现上述实施方式中任一项所述方法的步骤。

本申请的有益效果是：通过跟踪装置获取根据佩戴在用户头部的定位发射装置发射的定位信号，并根据定位信号得到用户的双眼位置，使得3D显示装置根据双眼位置将3D图像与预设3D参数合成3D画面，投射给用户以形成裸眼3D画面，通过这种方式，能够快速调整跟踪式裸眼3D画面的显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种裸眼3D显示系统一实施例的结构示意图；

图2是图1所示定位发射装置的结构示意图；

图3是图1所示跟踪装置的结构示意图；

图4是用户佩戴定位发射装置偏左情况的示意图；

图5是用户佩戴定位发射装置偏右情况的示意图；

图6是用户佩戴定位发射装置倾斜情况的示意图；

图7是用户佩戴定位发射装置过高情况的示意图；

图8是用户佩戴定位发射装置过低情况的示意图；

图9是本申请一种裸眼3D的显示方法一实施例的流程示意图；

图10是3D校正工具获取人脸图像的3D参数信息的示意图；

图11是步骤S14中第一正太分布图；

图12是步骤S14中第二正太分布图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请一种裸眼3D显示系统一实施例的结构示意图，本实施例所揭示的显示系统100包括3D显示装置12、定位发射装置14和跟踪装置16。

定位发射装置14佩戴在用户的头部200，用于产生定位信号，定位信号可以包括图形标记信息、图案标记信息、预定波长的光线等等。设置在3D显示装置12上的跟踪装置16，存储有预设的信息，当预设的信息匹配定位信号时，跟踪装置16可以从定位发射装置14获取定位信号，并可以根据定位信号得到用户的双眼位置。

请一并参阅图2和图3，图2是图1所示定位发射装置的结构示意图，图3是图1所示跟踪装置的结构示意图。

定位发射装置14可以包括发箍142、至少两个信号发射器144和凸起部146，至少两个信号发射器144设置在发箍142的一侧，凸起部146设置在至少两个信号发射器144连线的中轴线上。

在本实施例中，信号发射器144的数量可以为两个，两个信号发射器144用于产生定位信号；凸起部146用于确定用户的眉心以获取用户的双眼中心点。具体来说，用户佩戴定位发射装置14前可以获知眉心的位置，从而确定双眼中心点的所在区域，当定位发射装置14佩戴在用户的头部200时，可以调整定位发射装置14的位置，以使凸起部146指向用户双眼中心点的所在区域，此时可看作此时用户已正确佩戴定位发射装置14，并未出现如图4～图8所示的错误佩戴定位发射装置14的情况，其中，图4是用户佩戴定位发射装置偏左情况的示意图，图5是用户佩戴定位发射装置偏右情况的示意图，图6是用户佩戴定位发射装置倾斜情况的示意图，图7是用户佩戴定位发射装置过高情况的示意图，图8是用户佩戴定位发射装置过低情况的示意图。

定位发射装置14还包括防滑部148，防滑部148设置于定位发射装置14贴近头部200的一侧，防滑部148能够增加定位发射装置14与用户的头部200的摩擦力，避免佩戴时定位发射装置14滑落、倾斜等情况的发生。

跟踪装置16可以为摄像头，例如单目摄像头、双目摄像头、多目摄像头等等，跟踪装置16获取到定位信号后，可以确定两个信号发射器144的位置信息，从而根据两个信号发射器144的位置信息确定双眼中心，继而根据双眼中心得到用户的双眼位置。

跟踪装置16在获取到双眼位置后，将双眼位置信息发送给3D显示装置12，以使3D显示装置12根据双眼位置将3D图像与预设3D参数合成3D画面，再将3D画面投射给用户的双眼，使得用户能够观看到裸眼3D图像。

本实施例中提供的裸眼3D显示系统100，通过跟踪装置16获取根据佩戴在用户头部200的定位发射装置14发射的定位信号，并根据定位信号得到用户的双眼位置，使得3D显示装置12根据双眼位置将3D图像与预设3D参数合成3D画面，投射给用户以形成裸眼3D画面，通过这种方式，能够快速调整跟踪式裸眼3D画面的显示效果，实现自适应用户的双眼进行显示。

本申请提供的裸眼3D显示系统100，能够实现裸眼3D的显示方法，因此，本申请提出一种裸眼3D的显示方法，具体请参阅图9，图9是本申请一种裸眼3D的显示方法一实施例的流程示意图。本实施例所揭示的裸眼3D的显示方法应用于裸眼3D显示系统，该显示系统包括3D显示装置、定位发射装置和跟踪装置，定位发射装置佩戴在用户的头部，定位发射装置包括凸起部，凸起部确定用户的眉心以获取双眼中心点，裸眼3D显示系统的具体实施方式与上述实施例中的裸眼3D显示系统100类似，此处不做赘述。本申请所揭示的方法具体可以包括以下步骤：

S11：跟踪装置从定位发射装置获取定位信号。

用户佩戴定位发射装置前可以获知眉心的位置，从而确定双眼中心点的所在区域，当定位发射装置佩戴在用户的头部时，可以调整定位发射装置的位置，使凸起部确定用户的眉心，以获取双眼中心点的所在区域，此时可看作用户已正确佩戴定位发射装置，并未出现错误佩戴定位发射装置的情况。定位发射装置用于产生定位信号，定位信号可以包括图形标记信息、图案标记信息、预定波长的光线等等。

设置在3D显示装置上的跟踪装置，存储有预设的信息，当预设的信息匹配定位信号时，跟踪装置可以从定位发射装置获取定位信号，并可以根据定位信号得到用户的双眼位置。

在本实施例中，信号发射器的数量可以为两个，两个信号发射器用于产生定位信号，例如信号发射器为红外光源，发射预定波长的光线为定位信号；相应地，跟踪装置可以为单目摄像头，且镜头前设置有仅允许红外光线通过的滤光片，当摄像头获取到红外光线时，跟踪装置接收到信号发射器产生的定位信号，从而可以确定两个信号发射器的位置信息。

S12：跟踪装置根据定位信号得到双眼的位置信息。

当用户正确佩戴定位发射装置时两个信号发射器相对于双眼的位置是固定的，当跟踪装置获取到定位信号后，可以根据两个信号发射器相对双眼的位置得到双眼的位置信息。

S13：跟踪装置根据位置信息判断用户的瞳距是否在预设瞳距范围内。

瞳距是指两眼瞳孔间的距离，可以是从右眼瞳孔中心点到左眼瞳孔中点之间的距离，也可以是从右眼瞳孔外缘(颞侧)到左眼瞳孔内缘(鼻侧)之间的距离，或从右眼瞳孔内缘(鼻侧)到左眼瞳孔的外缘(颞侧)之间距离。

在本实施例中，瞳距是从右眼瞳孔中心点到左眼瞳孔中点之间的距离，设定一预设瞳距范围，使得预设瞳距范围可以包含大部分人的瞳距，预设瞳距范围的值可以是55～75mm，例如55mm、60mm、65mm、70mm、75mm等，在本实施例中，预设瞳距的值可以是65mm。

跟踪装置根据双眼的位置信息获得当前用户的瞳距，判断用户的瞳距是否在预设瞳距范围内。若是，则执行下述步骤S14。

S14：跟踪装置获取预设瞳距范围对应的预设3D参数信息。

在本实施例中，裸眼3D显示系统进一步包括3D校正工具，可以根据3D校正工具测得，预设瞳距范围内的多个瞳距所对应的3D参数信息，使得跟踪装置获取预设瞳距范围对应的预设3D参数信息。

跟踪装置从人脸图像库中获取在预设瞳距范围内的多个人脸图像信息。其中，人脸图像库可以是由多个已经佩戴过定位发射装置的用户的人脸图像组成，也可以是从网络中获取的人脸图像组成。在保证佩戴定位发射装置正确的前提下，跟踪装置从人脸图像库中获取在预设瞳距范围内的多个人脸图像信息，人脸图像信息可以包括用户的左右眼信息、双眼位置信息、双眼中心点信息等。

跟踪装置根据3D校正工具获取与多个人脸图像信息对应的多个3D参数信息，并可以根据多个3D参数信息得到预设3D参数信息。

具体来说，3D图像至少包括第一3D图像和第二3D图像，当用户正确佩戴定位发射装置时，凸起部已确定双眼中心点的所在区域，在本实施例中进一步确定双眼中心点的位置。

在3D校正工具将第一3D图像覆盖用户的左眼和将第二3D图像覆盖用户的右眼，且第一3D图像与第二3D图像的交界处位于双眼中心点时，跟踪装置从3D校正工具获取3D参数信息。

请一并参阅10，图10是3D校正工具获取人脸图像的3D参数信息的示意图。3D图像300至少包括红色3D图像32和绿色3D图像34，跟踪装置根据佩戴在人脸图像头部的定位发射装置发射的定位信号，得到双眼中心点P。

通过3D校正工具调整3D参数信息，使得红色3D图像32覆盖用户的左眼和将绿色3D图像34覆盖用户的右眼，且红色3D图像32与绿色3D图像34的交界处位于双眼中心点P，跟踪装置从3D校正工具获取此时的3D参数信息。

通过获取多个人脸图像库中的人脸图像信息，通过上述方式逐个获取3D参数信息形成多个3D参数信息，跟踪装置根据多个3D参数信息形成正态分布，以得到预设3D参数信息。

用户在佩戴定位发射装置时，通过凸起部已确定双眼中心点的所在范围，但难免会出现轻微的倾斜、偏移等情况，定位发射装置的倾斜或者偏移都会产生测量误差，从而导致预设3D参数信息的不准确，因此在本实施例中，获取预设3D参数信息之前，排除佩戴定位发射装置不正确的情况。

通过模拟用户佩戴定位发射装置时产生的误差，3D校正工具调整3D参数信息以得到多个第一3D参数信息，将此时获取的多个第一3D参数信息填入例如生成正态分布图像的表格中，以使跟踪装置得到第一正态分布图，具体如11所示，图11是步骤S14中第一正太分布图。

其中，第一正态分布图包括二维坐标轴，第一坐标轴x表示定位发射装置发射的定位信号偏离两眼中心的坐标值，第二坐标轴f(x)表示第一3D图像与第二3D图像的交界处位于双眼中心点时的3D参数信息。跟踪装置根据第一正太分布图得到第一参考3D参数信息。其中，第一参考3D参数信息可为位于最大值F(x)的3D参数信息，还可以是位于最大值F(x)两侧的3D参数信息，在本实施例中得到位于最大值F(x)的3D参数信息以形成第一参考3D参数信息。

在第一正态分布图中还可以预设坐标值的范围，预设坐标值的范围表示在此范围内的多个第一3D参数信息，均能使佩戴定位发射装置的用户观看到好的3D画面，无需通过遥控器等外接设备进行调整。因此可根据预设坐标值的范围选取某一分布区间，例如I区间，在I区间中获取位于最大值的3D参数信息，以形成第一参考3D参数信息。

在本实施例中，第一参考3D参数信息可看作此时用户佩戴定位发射装置正确，且凸起部指向双眼中心点，3D校正工具根据第一参考3D参数信息和预设瞳距的范围值获取多个3D参数信息，跟踪装置根据多个3D参数信息得到预设3D参数信息。

具体来说，在用户正确佩戴定位发射装置时，通过3D校正工具获取多个人脸图像对应的多个第二3D参数信息，将此时获取的多个第二3D参数信息填入例如生成正态分布图像的表格中，以使跟踪装置得到第二正态分布图，具体如图12所示，图12是步骤S14中第二正太分布图。

其中，第二正态分布图包括二维坐标轴，第一坐标轴p表示瞳距值，第二坐标轴f(p)表示第一3D图像与第二3D图像的交界处位于双眼中心点时的3D参数信息。跟踪装置根据第二正太分布图得到第二参考3D参数信息。其中，第二参考3D参数信息可为位于最大值F(p)的3D参数信息，还可以是位于最大值F(p)两侧的3D参数信息，在本实施例中得到位于最大值F(p)的3D参数信息，以形成第二参考3D参数信息。

在第二正态分布图中还可以在预设瞳距范围内，获取多个第一3D参数信息，使在此瞳距范围内的用户能够观看到好的3D画面，无需通过遥控器等外接设备进行调整。预设瞳距范围对应第二正太分布图的某一分布区间，例如II区间，在II区间中获取位于最大值的3D参数信息，以形成第二参考3D参数信息。

跟踪装置获取第二参考3D参数信息为预设3D参数信息，可以将预设3D参数信息预设在3D显示装置中，在定位发射装置佩戴准确情况下，无需调整3D参数便可使得大部分用户观看到好的3D画面。

S15：3D显示装置根据位置信息将3D图像与预设3D参数信息合成3D画面。

3D显示装置从跟踪装置获取到预设3D参数信息后，可以根据预设3D参数信息调整原始的3D参数信息，得到调整后的3D参数信息，例如原始的3D参数信息包括左眼原始的3D参数信息和右眼原始的3D参数信息，根据预设3D参数信息调整原始的3D参数信息时，可以在左眼原始的3D参数信息和右眼原始的3D参数信息上同时加或者减预设3D参数信息，从而得到调整后的3D参数信息。

3D显示装置根据位置信息将3D图像与调整后的3D参数信息合成3D画面，并将3D画面显示给佩戴定位发射装置的用户观看。

本实施例中提供的裸眼3D的显示方法，通过跟踪装置获取根据佩戴在用户头部的定位发射装置发射的定位信号，并根据定位信号得到用户的双眼位置，使得3D显示装置根据双眼位置将3D图像与预设3D参数合成3D画面，投射给用户以形成裸眼3D画面，通过这种方式，能够快速调整跟踪式裸眼3D画面的显示效果，实现自适应用户的双眼进行显示。

在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种裸眼3D的显示方法，其特征在于，所述方法应用于裸眼3D显示系统，所述显示系统包括3D显示装置、定位发射装置、跟踪装置和3D校正工具，所述定位发射装置佩戴在用户的头部，所述定位发射装置包括凸起部，所述凸起部用于确定用户的眉心以获取双眼中心点；所述定位发射装置还包括发箍和防滑部，所述防滑部设置于所述定位发射装置贴近所述头部的一侧；所述方法包括：

所述跟踪装置从所述定位发射装置获取定位信号；

所述跟踪装置根据所述定位信号得到双眼的位置信息；

所述跟踪装置根据所述位置信息判断所述用户的瞳距是否在预设瞳距范围内；

若是，则所述跟踪装置获取所述预设瞳距范围对应的预设3D参数信息；

所述3D显示装置根据所述预设3D参数信息调整原始的3D参数信息，得到调整后的3D参数信息；

所述3D显示装置根据所述位置信息将3D图像与所述调整后的3D参数信息合成3D画面；

其中，所述3D图像至少包括第一3D图像和第二3D图像；所述跟踪装置获取所述预设瞳距范围对应的预设3D参数信息的步骤，包括：

所述跟踪装置从人脸图像库中获取在所述预设瞳距范围内的多个人脸图像信息；

所述3D校正工具将第一3D图像覆盖所述用户的左眼和将第二3D图像覆盖所述用户的右眼，且所述第一3D图像与所述第二3D图像的交界处位于所述双眼中心点时，所述跟踪装置获取所述第一3D图像与所述第二3D图像的交界处位于双眼中心时的3D参数信息；

通过获得所述多个人脸图像库中的人脸图像信息，逐个获取3D参数信息以形成多个第一3D图像与第二3D图像的交界处位于双眼中心时的3D参数信息，以形成第一正态分布图；

所述跟踪装置根据所述第一正态 分布图得到第一参考3D参数信息；

所述3D校正工具获得所述多个人脸图像对应的多个第二3D参数信息，并根据所述第一参考3D参数信息和所述多个第二3D参数信息形成第二正态分布图，其中，所述第二3D参数信息包括瞳距值；

所述跟踪装置根据所述第二正态 分布图得到第二参考3D参数信息；

所述跟踪装置获取所述第二参考3D参数信息为所述预设3D参数信息。

2.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序能够被执行以实现权利要求1所述方法的步骤。

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