CN110381305B - 裸眼3d的去串扰方法、系统、存储介质及电子设备 - Google Patents

裸眼3d的去串扰方法、系统、存储介质及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种裸眼3D的去串扰方法、系统、存储介质及电子设备，所述方法包括以下步骤：获取人脸图像和左右视图；确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数；将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值。本发明通过人脸图像检测用户左右眼的位置，然后根据用户左右眼的位置来确定串扰系数，从而根据串扰系数，对左右图像的像素值进行更新，实现左右视图的像素值跟随用户眼睛的位置变化，从而在不降低立体感的情况下降低串扰。本发明可以广泛应用于裸眼3D显示技术领域。

Description

裸眼3D的去串扰方法、系统、存储介质及电子设备
技术领域
本发明涉及裸眼3D显示技术领域，尤其是一种裸眼3D的去串扰方法、系统、存储介质及电子设备。
背景技术
裸眼3D显示技术随着显示及图像采集技术发展逐渐走向成熟。由于柱镜光栅具有良好的光学显示特性，已成为目前最主要的裸眼3D显示技术。其基本原理是通过柱透镜光栅的分光作用，观看者的左右眼睛在最佳位置上分别观看到左右眼视差图像，经大脑融合后观看者可观看到逼真的立体图像。
对于采用柱透镜光栅的裸眼3D移动设备，由于观察者的观察角度以及观察距离的影响，柱镜光栅在对合成图像进行分光后，某个视点的光线的一部分泄露到的另一视点，从而导致视点之间图像的串扰。串扰产生时，观察者会有重影，头晕等不良反应，严重影响立体显示器的图像质量，降低了观看者的观看舒适度。立体视频制作者通常采用减小左右图像的视差来降低串扰，但这种方法并未从根本上解决柱镜光栅的串扰问题，同时这种方法极大的削弱了立体显示效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种裸眼3D的去串扰方法、系统、存储介质及电子设备，以在不削弱立体显示效果时，减少串扰的问题。
本发明实施例的第一方面提供了：
一种裸眼3D的去串扰方法，包括以下步骤：
获取人脸图像和左右视图；
确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；
根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数；
将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；
根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值。
进一步，所述确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置，其具体为：
从所述人脸图像中确定人脸所在的矩形区域；
识别所述人脸所在的矩形区域内的人脸特征位置，从而得到人脸的左眼和右眼的位置。
进一步，所述根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数，其具体包括：
根据所述人脸的左眼和右眼的位置，计算人脸到显示屏的距离；
根据所述距离计算串扰系数。
进一步，所述人脸的左眼和右眼的位置用左眼和右眼坐标表示；
所述根据所述人脸的左眼和右眼的位置，计算人脸到显示屏的距离，其具体为：
根据拍摄所述人脸图像的像素尺寸和焦距，以及表示左眼和右眼的位置的纵坐标计算人脸到显示屏的距离；
或者
根据表示左眼和右眼的位置的纵坐标之差进行查表，得到人脸到显示屏的距离。
进一步，还包括以下步骤：
根据人脸图像中左眼和右眼的位置确认人脸与显示屏的中轴线的相对位置关系；
所述根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值，其具体包括：
根据所述人脸与显示屏的中轴线的相对位置关系，选择像素值的计算公式；
根据所述计算公式与所述串扰系数，更新交织图像的像素值。
进一步，所述串扰系数包括左侧像素的串扰系数和右侧像素的串扰系数。
本发明实施例的第二方面提供了：
一种裸眼3D的去串扰系统，包括：
获取单元，用于获取人脸图像和左右视图；
位置确定单元，用于确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；
串扰系数确定单元，用于根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数；
视图排列单元，用于将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；
像素更新单元，用于根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值。
本发明实施例的第三方面提供了：
一种裸眼3D的去串扰系统，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序，以执行所述的裸眼3D的去串扰方法。
本发明实施例的第四方面提供了：
一种存储介质，其存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述的裸眼3D的去串扰方法。
本发明实施例的第五方面提供了：
一种电子设备，包括柱镜光栅式显示屏以及所述的裸眼3D的去串扰系统，所述裸眼3D的去串扰系统控制状柱镜光栅式显示屏的像素点的像素值。
本发明的有益效果是：本发明通过人脸图像检测用户左右眼的位置，然后根据用户左右眼的位置来确定串扰系数，从而根据串扰系数，对左右图像的像素值进行更新，实现左右视图的像素值跟随用户眼睛的位置变化，从而在不降低立体感的情况下降低串扰。
附图说明
图1为本发明一种具体实施例的裸眼3D的去串扰方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
目前的裸眼3D技术主要有以下几种实现方式：
狭缝式液晶光栅式，这种技术原理是在屏幕前加了一个狭缝式光栅之后，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。
柱镜光栅式，这种技术原理是通过透镜的折射原理，将左右眼对应的像素点分别投射在左右眼中，实现图像分离。对比狭缝光栅技术最大的优点是透镜不会遮挡光线，所以亮度有了很大改善。
指向光源式，简单说来就是精确控制两组屏幕分别向左右眼投射图像。
主动式背光式，采用光学微结构构成背光模组，背光发出的光束可以在电子器件的控制下调整方向。
而本实施例主要应用在柱镜光栅式显示屏上。
参照图1，本实施例公开了一种裸眼3D的去串扰方法，包括以下步骤：
S101、获取人脸图像和左右视图；
在本实施例中，所述人脸图像由设置在裸眼3D设备的显示屏中轴线上的摄像头所拍摄。该摄像头一般设置在显示屏的顶部边框的中间位置。由于该摄像头与裸眼3D设备位置是确定的，因而可以通过该摄像头拍摄的图像来确定用户与裸眼3D设备之间的相对位置关系。
所述左右视图，是指形成3D图像中分别为左右眼设计的两个图像。其中，左视图和右视图是有所差别的，左右视图分别被用户的左右眼看到后，用户的大脑中会形成立体感。立体感的大小与左右视图所设计的井深有关。
S102、确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；
在本步骤中，可以通过人脸识别技术，例如可以通过卷积神经网络来检测人脸所在的区域，并且在人脸所在的区域中，识别出人脸上的左眼和右眼，以确定出用户的左右眼与裸眼3D设备的显示屏的相对位置。其中，卷积神经网络是一种包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，是深度学习的代表算法之一，常用于图像识别中。
S103、根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数；
在本步骤中，所述左眼的位置具体是指左眼瞳孔的位置，其用(xl，yl)表示，所述右眼的位置具体是指右眼瞳孔的位置，其用(xr，yr)表示。所述坐标为人脸图像中的坐标。
首先通过人脸的左右眼的位置来确定人脸到裸眼3D设备的显示屏之间的距离L，所述距离L的计算方法为：
Figure GDA0002885129840000041
其中，f为拍摄人脸图像的摄像头的焦距，v为摄像头的像素宽度。
当然，也可以设置一个yr-yl与距离L之间的映射表，以通过查表的方式确定距离L。
所述串扰系数r通过以下方式计算：
Figure GDA0002885129840000042
其中，w为屏幕像素宽度，f为柱镜光栅焦距，x为人眼位置的横坐标，L为人脸到裸眼3D设备的显示屏之间的距离，xm为屏幕中间的横坐标值。将屏幕中心位置设置为原点坐标，即xm＝0。通过该公式，可以计算出像素的串扰系数。当x输入左眼和右眼的位置时，可以分别得到左右的串扰系数。
S104、将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；
根据双视点柱镜光栅的像素交织原理将左右视点的列相互交错排列生成交错后的立体图像。所述的列相互交错排列其实现方式为，输出图像的偶数列与奇数列分别来自不同的视点，根据光栅分光原理实现左右视点的分光。
S105、根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值。
以观察者的左右作为系统的左右，其中观察者面向显示屏，当观察者偏向显示屏中心线的右侧观测时，新的像素值计算方式为：
Pmnew＝(-rr)Pr+Pm+(1-rl)Pl
当观察者偏向显示屏中心线的左侧观测时，新的像素值计算方式为：
Pmnew＝(-rl)Pl+Pm+(1-rr)Pr
其中，Pm为当前处理像素的像素值，Pr为像素Pm的右侧像素的像素值，Pl为像素Pm的左侧像素的像素值，rr为右侧像素的串扰系数，rl为当前像素的左侧像素的串扰系数。
本实施例通过人脸图像检测用户左右眼的位置，然后根据用户左右眼的位置来确定串扰系数，从而根据串扰系数，对左右图像的像素值进行更新，实现左右视图的像素值跟随用户眼睛的位置变化，从而在不降低立体感的情况下降低串扰。
作为优选的实施例，所述确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置，其具体为：
从所述人脸图像中确定人脸所在的矩形区域；
识别所述人脸所在的矩形区域内的人脸特征位置，从而得到人脸的左眼和右眼的位置。
在本实施例中，为了降低识别左右眼的运算量，以及提升识别的准确度，先通过人脸识别的方式识别出人脸，然后确定出人脸区域，接着通过人脸对称算法在人脸所在的矩形区域进行特征点识别。
具体地，采用人脸识别算法识别摄像头场景中的人脸获得包含人脸的图像矩形区域。使用人脸对齐算法计算人脸图像矩形区域内的人脸特征点位置。本实施例采用68个特征点。对人脸特征点采用迭代计算的方法检测获取人脸姿态，在本实施例中采用基于Levenberg-Marquardt的DLT变换计算获得，即基于非线性最小二乘算法计算获得。
作为优选的实施例，所述根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数，其具体包括：
根据所述人脸的左眼和右眼的位置，计算人脸到显示屏的距离；
根据所述距离计算串扰系数。
作为优选的实施例，所述人脸的左眼和右眼的位置用左眼和右眼坐标表示；
所述根据所述人脸的左眼和右眼的位置，计算人脸到显示屏的距离，其具体为：
根据拍摄所述人脸图像的像素尺寸和焦距，以及表示左眼和右眼的位置的纵坐标计算人脸到显示屏的距离；
或者
根据表示左眼和右眼的位置的纵坐标之差进行查表，得到人脸到显示屏的距离。
在本实施例中，提供两种确定人脸到显示屏之间距离的方式，上述两种方式均可实现所述距离的确定。
作为优选的实施例，还包括以下步骤：
根据人脸图像中左眼和右眼的位置确认人脸与显示屏的中轴线的相对位置关系；
所述根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值，其具体包括：
根据所述人脸与显示屏的中轴线的相对位置关系，选择像素值的计算公式；
根据所述计算公式与所述串扰系数，更新交织图像的像素值。
在本实施例中，会根据人脸图像，确认人脸位于人脸图像中的左侧还是右侧，然后根据人脸所在的位置选择不同的计算公式来计算像素值。
作为优选的实施例，所述串扰系数包括左侧像素的串扰系数和右侧像素的串扰系数。
本实施例公开了一种裸眼3D的去串扰系统，其包括：
获取单元，用于获取人脸图像和左右视图；
位置确定单元，用于确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；
串扰系数确定单元，用于根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定串扰系数；
视图排列单元，用于将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；
像素更新单元，用于根据所述串扰系数，更新交织图像的像素值。
本实施例公开了一种裸眼3D的去串扰系统，其包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序，以执行所述的裸眼3D的去串扰方法。
本实施例公开了一种存储介质，其存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述的裸眼3D的去串扰方法。
本实施例公开了一种电子设备，包括柱镜光栅式显示屏以及所述的裸眼3D的去串扰系统，所述裸眼3D的去串扰系统控制状柱镜光栅式显示屏的像素点的像素值。
上述系统、存储介质和电子设备实施例均可以实现与方法实施例相同的技术效果。
对于上述方法实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种裸眼3D的去串扰方法，其特征在于：包括以下步骤：
获取人脸图像和左右视图；
确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；
根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定左侧像素串扰系数rl和右侧像素串扰系数rr；
将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；
根据所述左侧像素串扰系数rl和所述右侧像素串扰系数rr，更新交织图像的像素值，其中，当人脸位于显示屏的中轴线右侧，所述像素值的计算公式为：
Pmnew＝(-rr)Pr+Pm+(1-rl)Pl；
当人脸位置显示屏的中轴线左侧，所述像素值的计算公式为：
Pmnew＝(-rl)Pl+Pm+(1-rr)Pr；
其中，Pm为当前处理像素的像素值，Pr为像素Pm的右侧像素的像素值，Pl为像素Pm的左侧像素的像素值。
2.根据权利要求1所述的一种裸眼3D的去串扰方法，其特征在于：所述确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置，其具体为：
从所述人脸图像中确定人脸所在的矩形区域；
识别所述人脸所在的矩形区域内的人脸特征位置，从而得到人脸的左眼和右眼的位置。
3.根据权利要求1所述的一种裸眼3D的去串扰方法，其特征在于：根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定左侧像素串扰系数rl和右侧像素串扰系数rr，其具体包括：
根据所述人脸的左眼和右眼的位置，计算人脸到显示屏的距离；
根据所述距离计算左侧像素串扰系数rl和右侧像素串扰系数rr。
4.根据权利要求3所述的一种裸眼3D的去串扰方法，其特征在于：所述人脸的左眼和右眼的位置用左眼和右眼坐标表示；
所述根据所述人脸的左眼和右眼的位置，计算人脸到显示屏的距离，其具体为：
根据拍摄所述人脸图像的像素尺寸和焦距，以及表示左眼和右眼的位置的纵坐标计算人脸到显示屏的距离；
或者
根据表示左眼和右眼的位置的纵坐标之差进行查表，得到人脸到显示屏的距离。
5.根据权利要求1所述的一种裸眼3D的去串扰方法，其特征在于：还包括以下步骤：
根据人脸图像中左眼和右眼的位置确认人脸与显示屏的中轴线的相对位置关系；
所述根据所述左侧像素串扰系数rl和所述右侧像素串扰系数rr，更新交织图像的像素值，其具体包括：
根据所述人脸与显示屏的中轴线的相对位置关系，选择像素值的计算公式；
根据所述计算公式与所述左侧像素串扰系数rl和所述右侧像素串扰系数rr，更新交织图像的像素值。
6.一种裸眼3D的去串扰系统，其特征在于：包括：
获取单元，用于获取人脸图像和左右视图；
位置确定单元，用于确定所述人脸图像中人脸的左眼和右眼的位置；
串扰系数确定单元，用于根据所述人脸的左眼和右眼的位置，确定左侧像素串扰系数rl和右侧像素串扰系数rr；
视图排列单元，用于将左右视图进行列相交错排列，得到交织图像；
像素更新单元，用于根据所述左侧像素串扰系数rl和所述右侧像素串扰系数rr，更新交织图像的像素值，其中，当人脸位于显示屏的中轴线右侧，所述像素值的计算公式为：
Pmnew＝(-rr)Pr+Pm+(1-rl)Pl；
当人脸位置显示屏的中轴线左侧，所述像素值的计算公式为：
Pmnew＝(-rl)Pl+Pm+(1-rr)Pr；
其中，Pm为当前处理像素的像素值，Pr为像素Pm的右侧像素的像素值，Pl为像素Pm的左侧像素的像素值。
7.一种裸眼3D的去串扰系统，其特征在于：包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序，以执行如权利要求1-5任一项所述的裸眼3D的去串扰方法。
8.一种计算机可读存储介质，其存储有程序，其特征在于：所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的裸眼3D的去串扰方法。
9.一种电子设备，其特征在于：包括柱镜光栅式显示屏以及如权利要求6或7所述的裸眼3D的去串扰系统，所述裸眼3D的去串扰系统控制状柱镜光栅式显示屏的像素点的像素值。
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