CN109425992A - 基于lcd的裸眼全息显示系统及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的基于LCD的裸眼全息显示系统及显示方法，涉及全息显示技术领域，包括一台LCD显示器、柱透镜光栅、一台PC机、一套用于操作的鼠标键盘，所述PC机与LCS显示器相连，用于控制图像像素排布；所述LCD显示器前安装有柱透镜光栅，用于分光。本发明利用OSG软件库和XNA软件库实现了一套基于柱透镜的LCD裸眼全息显示系统，通过对虚拟场景模型数据的导入、处理，使显示像素与柱透镜光栅相匹配，以达到空间中控制光场分布的目的，最终，使观看者不必佩戴任何立体眼镜就可以在大范围区域观看到超高清的全息场景“出自屏幕”的裸眼全息显示效果。

Description

基于LCD的裸眼全息显示系统及显示方法

技术领域

本发明涉及全息显示技术领域，尤其是基于LCD的裸眼全息显示系统及显示方法。

背景技术

现实的世界是立体的，我们的眼睛在现实世界中不停地获取视觉信息，其中很多都是三维立体信息。但我们在生活中所接触到的大量视觉信息中也有很多都是平面信息比如在报纸、手机、个人电脑、家用电视机上看到的图片或者视频)，这些信息均是对三维场景的二维投影表达，因此不能带给我们三维立体感。

由于现代科学技术的发展，特别是计算机技术的发展，我们的视野中出现了越来越多用计算机模拟出来的三维场景，即全息三维场景。全息场景的三维显示就是建立在人类立体视觉的基础之上的，即它模仿我们的双眼成像原理，通过软件实现能够在虚拟场景中应用多个虚拟相机对场景成像，并通过软件处理后进行三维立体显示。

发明内容

本发明提供的基于LCD的裸眼全息显示系统及显示方法，具有观看位置多角度、显示图像多侧面、会引起视觉疲劳等优点。

本发明一方面提供一种基于LCD的裸眼全息显示系统，包括一台LCD显示器、柱透镜光栅、一台PC机、一套用于操作的鼠标键盘，所述PC机与LCS显示器相连，用于控制图像像素排布；所述LCD显示器前安装有柱透镜光栅2，用于分光。

作为优选，所述LCD显示器与柱透镜光栅相隔距离为柱透镜的焦距。

作为优选，所述LCD显示器为超清显示器，分辨率为3840*2160。

本发明另一方面提供一种基于LCD的裸眼全息显示方法，具体步骤如下：

步骤1、根据柱透镜光栅参数生成一组蒙版(Mask)，其作用是将序列图像过滤，只保留相应像素点，左路图像与左蒙版进行与运算后产生的新左路图像只保留了需要左眼看的内容；右路图像与右蒙版进行与运算后产生的新右路图像只保留了需要右眼看的内容；

步骤2、通过软件实时进行上述运算，并将新得到的两路图像进行存储，为了提高运算效率；

步骤3、将新的两路图像相加并通过显示器显示。

作为优选，所述步骤2中使用GPU进行并行运算。

本发明提供的基于LCD的裸眼全息显示系统及显示方法，其有益效果在于：利用OSG软件库和XNA软件库实现了一套基于柱透镜的LCD裸眼全息显示系统，通过对虚拟场景模型数据的导入、处理，使显示像素与柱透镜光栅相匹配，以达到空间中控制光场分布的目的，最终，使观看者不必佩戴任何立体眼镜就可以在大范围区域观看到超高清的全息场景“出自屏幕”的裸眼全息显示效果。

附图说明

图1是本发明的硬件框图图；

图2是LCD显示器与柱透镜光栅的结构示意图；

图3是LCD显示器与柱透镜光栅的侧视图；

图4像素排布算法流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本实施例提供的基于LCD的裸眼全息显示系统及显示方法，利用OSG软件库和XNA软件库实现了一套基于柱透镜的LCD裸眼全息显示系统。

其硬件部分包括一台超清LCD显示器1(3840*2160)、柱透镜光栅2、一台PC机3、一套用于操作的鼠标键盘4，如图1所示，PC机3与LCS显示器1相连，用于控制图像像素排布；LCD显示器1前安装有柱透镜光栅2，用于分光；观看者在一定的距离内就可以看到出自屏幕的图像；本系统是基于多视点的裸眼立体技术，因此在大部分空间内都可以看到正确的、清晰的图像。LCD显示器1与柱透镜光栅2结构示意图如图2、3所示。其中LCD显示器1与柱透镜光栅2相隔距离为柱透镜的焦距。当LCD显示器1上的某一像素点的光经过柱透镜时，发生折射，并进入人眼。因此，只要我们根据柱透镜光栅2的参数设置好每个像素点的位置，就可以控制像素点的光进入相应的区域。本实施例以二视点为例，我们可以将需要左眼看到的像素点控制其位置，并在折射后进入同一区域；而将需要右眼看到的像素点控制其位置，并在折射后进入另一区域。这样，只要人眼在相应的区域就可以看到裸眼全息图像。

软件部分，主要利用OSG软件库或XNA软件库，通过对虚拟场景模型数据的导入、处理，使显示像素与柱透镜光栅相匹配，以达到空间中控制光场分布的目的。最终，使观看者不必佩戴任何立体眼镜就可以在大范围区域观看到超高清的全息场景“出自屏幕”的裸眼全息显示效果。本实施例以两视点为例，因为无论多视点还是两视点，其显示方法基本相同。

本系统软件部分实现的主要问题就是将多路具有视差的虚拟场景图像进行软件处理，使其合成一路，并将相应像素排布到正确位置，使其与柱透镜光栅参数相适应。如图4所示，具体步骤如下：

步骤1、根据柱透镜光栅参数生成一组蒙版(Mask)，其作用是将序列图像过滤，只保留相应像素点，左路图像与左蒙版进行与运算后产生的新左路图像只保留了需要左眼看的内容；右路图像与右蒙版进行与运算后产生的新右路图像只保留了需要右眼看的内容；

步骤2、通过软件实时进行上述运算，并将新得到的两路图像进行存储，为了提高运算效率，本实施例使用GPU进行并行运算；

步骤3、将新的两路图像相加并通过显示器显示。

为了使观看区域尽量大，观看效果尽量清晰，本系统使用18路蒙版。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于LCD的裸眼全息显示系统，其特征在于，包括一台LCD显示器、柱透镜光栅、一台PC机、一套用于操作的鼠标键盘，所述PC机与LCS显示器相连，用于控制图像像素排布；所述LCD显示器前安装有柱透镜光栅，用于分光。

2.根据权利要求1所述的一种基于LCD的裸眼全息显示系统，其特征在于，所述LCD显示器与柱透镜光栅相隔距离为柱透镜的焦距。

3.根据权利要求1所述的一种基于LCD的裸眼全息显示系统，其特征在于，所述LCD显示器为超清显示器，分辨率为3840*2160。

4.一种基于LCD的裸眼全息显示方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、根据柱透镜光栅参数生成一组蒙版(Mask)，其作用是将序列图像过滤，只保留相应像素点，左路图像与左蒙版进行与运算后产生的新左路图像只保留了需要左眼看的内容；右路图像与右蒙版进行与运算后产生的新右路图像只保留了需要右眼看的内容；

步骤2、通过软件实时进行上述运算，并将新得到的两路图像进行存储，为了提高运算效率；

步骤3、将新的两路图像相加并通过显示器显示。

5.根据权利要求4所述的一种基于LCD的裸眼全息显示系统，其特征在于，所述步骤2中使用GPU进行并行运算。