CN110113596B - 一种可切换光栅式裸眼3d显示系统及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可切换光栅式裸眼3D显示系统及显示方法，包括：TV模块，对输入的2D或3D电视信号进行降噪、色彩空间转换、解码和缩放处理；裸眼3D处理模块，实现包括2D转多视点、3D转多视点、视点合成的功能；然后对多个视点图像进行交织，输出包含多个视点图像的合成图像；FRC模块，接收多视点合成图像或2D图像信号，进行四倍帧频转换，通过V—By—One传输线向可切换光栅式裸眼3D屏输出图像信号；可切换光栅式裸眼3D屏，由基板和屏驱动构成显示系统屏幕，由屏障板形成可切换光栅，基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3D屏。本发明可以在2D显示和3D显示之间进行切换。

Description

一种可切换光栅式裸眼3D显示系统及显示方法

技术领域

本发明涉及一种可切换光栅式裸眼3D显示系统及显示方法，属于图像显示领域。

背景技术

裸眼3D显示不需要佩戴眼镜，能够极大提升3D观看的视觉享受和娱乐体验，符合3D未来显示系统市场发展的需求。裸眼3D显示分为视差屏障式、柱状透镜式和全息式等，目前主要应用于教育、广告、娱乐等商业领域，或定制化领域。

目前普遍认为，裸眼3D显示还存在一些技术障碍有待突破，例如清晰度较低、3D效果不强烈、3D内容缺乏、成本过高且应用范围狭窄等诸多问题。

因此，如何使得裸眼3D显示的清晰度和效果得到提升、获取3D内容的途径更加丰富、成本大幅下降且应用范围更加广阔，包括进入家用领域等等，尤其是在现今3D视频资源并不丰富的时候，一些视频资源仍然是2D形式，如何提高3D显示的广泛适应性，就成了急需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可切换光栅式裸眼3D显示系统及显示方法，以使得一块屏幕能够同时适应2D和3D显示。

本发明采用了如下技术方案：

一种可切换光栅式裸眼3D显示系统，其特征在于，包括：TV模块，对输入的2D或3D电视信号进行降噪、色彩空间转换、解码和缩放处理，然后通过传输线向裸眼3D处理模块输出；裸眼3D处理模块，实现包括2D转多视点、3D转多视点、视点合成，具体估算2D或3D图像信号的深度信息并生成深度图后，由单视点或双视点生成多个虚拟视点位置的视点图像；然后对多个视点图像进行交织，输出包含多个视点图像的合成图像；FRC模块，接收多视点合成图像或2D图像信号，进行四倍帧频转换，通过V—By—One传输线向可切换光栅式裸眼3D屏输出图像信号；可切换光栅式裸眼3D屏，由基板和屏驱动构成显示系统屏幕，由屏障板形成可切换光栅，基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3D屏。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3D显示系统，还可以具有这样的特征：其中，裸眼3D处理模块，采用FPGA芯片。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3D显示系统，还可以具有这样的特征：其中，所述传输线采用LVDS传输线。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3D显示系统，还可以具有这样的特征：3D显示时，3D控制信号驱动屏障板打开形成光栅、折射基板发出的光线进入人的左、右眼呈现3D影像；2D显示时，光栅控制部分输出0V信号，屏障板关闭，呈现2D影像。

本发明还提供一种可切换光栅式裸眼3D显示方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：通过对2D图像色彩、纹理、光影、帧间运动视差等信息进行处理，估算出每个像素点的深度信息，并将像素点的深度信号转换成深度值，按照深度值来绘制出连续平滑的深度图；

步骤二：设定不同的虚拟视角位置、以2D图像为参考，根据深度图来生成出虚拟视角位置的视点深度信息，并按照视点深度信号进行渲染后绘制出虚拟视角位置的视点图像，然后对绘制出的多个视点图像进行存储、排序，按照裸眼3D屏的物理视点像素排列情况，对多个视点图像进行交织处理，合成一副包含多个视点图像信息的合成图像；

步骤三：将各种3D信号格式转换为同一格式，对输入的各种格式3D信号进行缩放、插行后，将其转换成预定的左右帧序列3D格式输出；

步骤四：采用屏障板来形成活动光栅，在2D显示时控制屏障板关闭则呈现2D影像；在3D显示时控制屏障板打开形成屏障光栅则显示3D影像。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3D显示方法，还可以具有这样的特征：其中，所述渲染包括插值和着色处理。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3D显示方法，还可以具有这样的特征：步骤三中，还包括使用FRC模块，接收多视点合成图像或2D图像信号，进行四倍帧频转换的步骤。

发明的有益效果

本发明的可切换光栅式裸眼3D显示系统及显示方法，由于采用了基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3D屏，并配合软件的图像处理过程。在3D显示时可呈现出高清晰度3D图像效果(分辨率达720p以上)，在2D显示时可呈现出超高清晰度2D图像效果(分辨率达3840×2160)。在降低低成本的同时，保证了图像质量。

附图说明

图1为本发明提供的一种可切换光栅式裸眼3D显示系统结构框图；

图2为本发明提供的可切换光栅式裸眼3D屏示意图；

图3为可切换光栅式裸眼3D屏2D状态下的示意图；

图4为可切换光栅式裸眼3D屏3D状态下的示意图；

图5为本发明提供的可切换光栅式裸眼3D显示系统的硬件框图；

图6为本发明提供的单视点转多视点合成技术框图；

图7为本发明提供的3D格式转换技术框图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1至图5所示，可切换光栅式裸眼3D显示系统，包括：TV模块11、裸眼3D处理模块12、FRC模块13、可切换光栅式裸眼3D屏14。

TV模块11对输入的3D或2D电视信号处理后、输出固定格式的图像信号给裸眼3D处理模块12进行视点生成与合成等处理，FRC模块13进行帧频转换，并由TV模块11控制裸眼3D屏光栅的切换，实现裸眼3D或2D显示。

具体步骤为：

步骤1：TV模块11对输入的2D或3D电视信号进行降噪、色彩空间转换、解码、缩放等处理，以及进行2D和3D信号识别及格式转换后，通过LVDS(低压差分信号)传输线向裸眼3D处理模块12输出；

步骤2：裸眼3D模块采用FPGA芯片设计，通过软件来实现包括2D转多视点、3D转多视点、视点合成等功能，可具体估算2D或3D图像信号的深度信息并生成深度图后，由单视点或双视点生成多个虚拟视点位置的视点图像；然后对多个视点图像进行交织、通过LVDS传输线输出包含多个视点图像的合成图像，合成图像与裸眼3D屏物理像素相对应。系统进行2D显示时，将直通2D图像信号；

步骤3：FRC模块13接收多视点合成图像或2D图像信号，进行四倍帧频转换，通过V—By—One传输线向可切换光栅式裸眼3D屏14输出图像信号；

步骤4：如图2所示，由基板15(Base panel)和屏驱动构成显示系统屏幕，由屏障板16(Barrier panel)形成可切换光栅，基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3D屏14。3D显示时，3D控制信号使得光栅控制部分输出60Hz、±8V的方波信号，驱动屏障板打开形成光栅、折射基板发出的光线进入人的左、右眼呈现3D影像，3D状态如图4所示；2D显示时光栅控制部分输出0V信号，屏障板关闭，对屏障板发出的光没有影响，呈现2D影像，2D状态如图3所示。

如图6和图7所示，可切换光栅式裸眼3D显示的方法，通过视点转换与合成技术实现多视区、通过3D格式转换实现信号源的高清化、通过控制活动光栅实现2D/3D的兼容显示，具体步骤为：

步骤1：如图6所示，通过对2D图像色彩、纹理、光影、帧间运动视差等信息进行处理，估算出每个像素点的深度信息；并将像素点的深度信号转换成深度值，按照深度值来绘制出连续平滑的深度图；

步骤2：设定不同的虚拟视角位置、以2D图像为参考，根据深度图来生成出虚拟视角位置的视点深度信息，并按照视点深度信号进行渲染，包括：插值、着色等处理，然后绘制出虚拟视角位置的视点图像。最后对绘制出的多个视点图像进行存储、排序，按照裸眼3D屏的物理视点像素排列情况，对多个视点图像进行交织处理，合成一幅包含多个视点图像信息的合成图像；通过人眼识别，得到观看者的视线高度，以观看者的视线高度为基准形成虚拟双摄像机，根据虚拟双摄像机的高度参数，对3D图像中各物体的高度进行修正，使得各物体在人眼中的高度与真实世界中的高度相同或者相近。从而提高沉浸感。在虚拟双摄像机的外边缘形成虚拟外部边线，根据外部边线进行物体两边的象素遮挡。以进一步提高画面的真实感。

步骤3：如图7所示，将各种3D信号格式转换为同一格式，对输人的各种格式3D信号进行缩放、插行、帧频转换后，将其转换成1080p 120Hz的左右帧序列3D格式输出，以便提高系统的稳定性、系统资源效率和响应速度；

步骤4：采用屏障板来形成活动光栅，在2D显示时控制屏障板关闭则呈现2D影像，且清晰度不降低、可达超高清(3840×2160分辨率)显示效果；在3D显示时控制屏障板打开形成屏障光栅则3D影像，清晰度可达高清(720p分辨率以上)显示效果。

Claims (7)

1.一种可切换光栅式裸眼3D显示系统，其特征在于，包括：

TV模块，对输入的2D或3D电视信号进行降噪、色彩空间转换、解码和缩放处理，然后通过传输线向裸眼3D处理模块输出；

裸眼3D处理模块，实现包括2D转多视点、3D转多视点、视点合成，具体估算2D或3D图像信号的深度信息并生成深度图后，由单视点或双视点生成多个虚拟视点位置的视点图像；然后对多个视点图像进行交织，输出包含多个视点图像的合成图像；

FRC模块，接收多视点合成图像或2D图像信号，进行四倍帧频转换，通过V—By—One传输线向可切换光栅式裸眼3D屏输出图像信号；可切换光栅式裸眼3D屏，由基板和屏驱动构成显示系统屏幕，由屏障板形成可切换光栅，基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3D屏，

通过人眼识别，得到观看者的视线高度，以观看者的视线高度为基准形成虚拟双摄像机，根据虚拟双摄像机的高度参数，对3D图像中各物体的高度进行修正，使得各物体在人眼中的高度与真实世界中的高度相同或者相近。

2.如权利要求1所述的可切换光栅式裸眼3D显示系统，其特征在于：其中，裸眼3D处理模块，采用FPGA芯片。

3.如权利要求1所述的可切换光栅式裸眼3D显示系统，其特征在于：其中，所述传输线采用LVDS传输线。

4.如权利要求1所述的可切换光栅式裸眼3D显示系统，其特征在于：

3D显示时，3D控制信号驱动屏障板打开形成光栅、折射基板发出的光线进入人的左、右眼呈现3D影像；2D显示时，光栅控制部分输出0V信号，屏障板关闭，呈现2D影像。

5.一种可切换光栅式裸眼3D显示方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：通过对2D图像色彩、纹理、光影、帧间运动视差等信息进行处理，估算出每个像素点的深度信息，并将像素点的深度信号转换成深度值，按照深度值来绘制出连续平滑的深度图；

步骤二：设定不同的虚拟视角位置、以2D图像为参考，根据深度图来生成出虚拟视角位置的视点深度信息，并按照视点深度信号进行渲染后绘制出虚拟视角位置的视点图像，然后对绘制出的多个视点图像进行存储、排序，按照裸眼3D屏的物理视点像素排列情况，对多个视点图像进行交织处理，合成一副包含多个视点图像信息的合成图像；通过人眼识别，得到观看者的视线高度，以观看者的视线高度为基准形成虚拟双摄像机，根据虚拟双摄像机的高度参数，对3D图像中各物体的高度进行修正，使得各物体在人眼中的高度与真实世界中的高度相同或者相近；

步骤三：将各种3D信号格式转换为同一格式，对输入的各种格式3D信号进行缩放、插行后，将其转换成预定的左右帧序列3D格式输出；

步骤四：采用屏障板来形成活动光栅，在2D显示时控制屏障板关闭则呈现2D影像；在3D显示时控制屏障板打开形成屏障光栅则显示3D影像。

6.如权利要求5所述的可切换光栅式裸眼3D显示方法，其特征在于：

其中，所述渲染包括插值和着色处理。

7.如权利要求5所述的可切换光栅式裸眼3D显示方法，其特征在于：

其中，步骤三中，还包括使用FRC模块，接收多视点合成图像或2D图像信号，进行四倍帧频转换的步骤。

Images