CN111210748B - 透明显示系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透明显示系统，包括透明显示器以及运算模块。运算模块耦接于透明显示器。运算模块依据显示信息以及背景信息判断显示于所述透明显示器的显示影像是否能被辨识。若判定显示影像辨识度不佳，则调整显示于透明显示器的背景影像的雾度。另提供一种透明显示系统的操作方法。

Description

透明显示系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及显示系统及其操作方法，且特别是有关于一种透明显示系统及其操作方法。
背景技术
透明显示器(transparent display)本身具有一定程度的穿透性，因此在输出显示影像的同时，透明显示器还能够让使用者看到位于透明显示器相对于使用者另一侧的背景。基于此透明特性，透明显示器被广泛地应用于各种不同的场域中，例如作为建筑物窗户、汽车车窗或商店橱窗等。
当背景影像以及显示影像同时显示于透明显示器上时，显示影像会与背景影像叠加在一起。当背景辉度过高或背景影像过于复杂时，显示影像可能无法被清楚看见。因此，如何提升显示影像的辨识度，便成为此领域研发人员亟欲解决的问题之一。
发明内容
本发明一实施例提供一种透明显示系统，其可在判定显示影像辨识度不佳时，通过调整显示于透明显示器的背景影像的雾度来提升显示影像的辨识度。
本发明一实施例提供一种透明显示系统的操作方法，其可判断是否需要调整显示于透明显示器的背景影像的雾度来提升显示影像的辨识度。
本发明一实施例的一种透明显示系统包括透明显示器以及运算模块。运算模块耦接于透明显示器。运算模块依据显示信息以及背景信息判断显示于透明显示器的显示影像是否能被辨识。判断显示影像是否能被辨识的结果包括判定显示影像辨识度不佳(例如显示影像无法被辨识或显示影像不容易被辨识)以及判定显示影像能被辨识。若判定显示影像辨识度不佳，则调整显示于透明显示器的背景影像的雾度。
本发明一实施例的一种透明显示系统的操作方法，包括以下步骤：采集显示信息以及背景信息；依据显示信息以及背景信息判断显示于透明显示器的显示影像是否能被辨识；若判定显示影像能被辨识，则输出显示影像；以及若判定显示影像辨识度不佳，则调整显示于透明显示器的背景影像的雾度。
为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是解释雾度的示意图；
图2是应用透明显示器的一种场域的示意图；
图3是图2中透明显示器所显示的影像的示意图；
图4是依照本发明的一实施例的透明显示系统的示意图；
图5及图6分别是可以应用于图4的透明显示系统的透明显示器的两种示意图；
图7是视角与背景辉度的关系图；
图8A及图8B分别是可以应用于图4的透明显示系统的透明显示器在散射态与透明态的局部放大剖面示意图；
图9是可以应用于图4的透明显示系统的透明显示器的像素结构；
图10A及图10B分别是图9的透明显示器在散射态与透明态的局部放大剖面示意图；
图11至图13分别是依照本发明的多个实施例的透明显示系统的操作方法的流程图；
图14A至图14H分别是对应于图13的透明显示系统的操作方法的影像；
图15A及图16A分别绘示出显示影像不易被清楚对焦以及显示影像可清楚对焦的情况；
图15B及图16B分别绘示出在显示于透明显示器的背景影像被局部雾化之前与之后，背景影像与显示影像叠加后的影像。
附图标号说明
100：透明显示系统；
110、110A、110B、TD1：透明显示器；
111：雾度可调元件；
112：穿透式显示面板；
113：发光显示面板；
113A：第一微型发光二极管；
113B：第二微型发光二极管；
113C：第三微型发光二极管；
120：运算模块；
130：数据采集模块；
140：输入装置；
150：数据储存模块；
B1、B1’、B2’、B3、B4、B5：光束；
B2：背景光束；
BT1、BT2、BT3、BT4、BT5：透射光；
BI：入射光；
DP：显示面板；
L：室内照明；
L1、L1M、L2、L3、L4：线条；
M：混光区域；
O：物体；
P：像素；
PJ：投影装置；
R1：点状区域；
R2：斜线区域；
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15：步骤；
SUB：可透光基板；
TD2：投影式显示器；
TD3：摄影式显示器；
U：使用者；
α：偏离角度。
具体实施方式
实施方式中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。在附图中，各图式绘示的是特定示范实施例中所使用的方法、结构及/或材料的通常性特征。然而，这些图式不应被解释为界定或限制由这些示范实施例所涵盖的范围或性质。举例来说，为了清楚起见，各膜层、区域及/或结构的相对厚度及位置可能缩小或放大。
在实施方式中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号，且将省略其赘述。此外，不同示范实施例中的特征在没有冲突的情况下可相互组合，且依本说明书或申请专利范围所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本专利涵盖之范围内。另外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名分立(discrete)的元件或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限，也并非用以限定元件的制造顺序或设置顺序。
一般来说，“雾度”可定义为偏离入射光2.5°角以上的透射光强度占总透射光强度的百分比。图1是解释雾度的示意图。以图1为例，在所有穿透物体O的透射光中，如透射光BT1、透射光BT2、透射光BT3、透射光BT4以及透射光BT5，透射光BT1沿着入射光BI的传递路径传递，也就是说，透射光BT1的偏离角度α为0；另一方面，透射光BT2、透射光BT3、透射光BT4以及透射光BT5的偏离角度α例如皆大于2.5°。在图1中，偏离角度α大于2.5°的光强度总合占入射光BI的总光强度的百分比为物体O的雾度。
透明显示器通常指具有一定程度的光穿透性的显示器，其能够在输出显示影像的同时，让使用者经由透明显示器观看到位于相对于使用者另一侧的背景。换句话说，使用者可同时看到背景影像以及显示影像。在本发明中，“背景影像”指的是使用者透过透明显示器看到相对于使用者另一侧的背景影像。“显示影像”指的是使用者在透明显示器上看到的没有出现在相对于使用者另一侧的非背景影像。举例来说，显示影像可包括文字及/或图案等。背景影像以及显示影像各自具有显示参数，如辉度(亮度)、尺寸、位置及雾度等。在下文中，背景影像的显示参数称作背景信息，而显示影像的显示参数称作显示信息。
图2是应用透明显示器的一种场域的示意图。图3是图2中透明显示器所显示的影像的示意图。在图2及图3中，透明显示器TD1可例如作为建筑物窗户。利用透明显示器TD1的可透光特性，使用者U站在建筑物内即可在透明显示器TD1上同时看到显示影像(如文字“日落大道”)以及相对于使用者另一侧的背景影像(如大道、树木及太阳)。
在本发明中，“信息辉度”是指显示影像的辉度。“场域辉度”是指前景反射光辉度以及背景穿透光辉度。前景反射光辉度为被透明显示器反射的前景光束的辉度，而背景穿透光辉度为穿透透明显示器的背景光束的辉度。以图2为例，室内照明L发出光束B1。被透明显示器TD1反射的光束B1’的辉度即前景反射光辉度。前景反射光辉度可通过光侦测器、色度计、辉度计、光谱仪或影像采集器等光侦测装置来测得。进一步而言，可通过上述光侦测装置采集室内环境光的辉度，再经由运算模块的运算(例如将上述光侦测装置取得的辉度乘以透明显示器TD1的反射率)，来获得前景反射光辉度。或者，可通过上述光侦测装置直接采集被透明显示器TD1反射的光束B1’的辉度。
来自透明显示器TD1相对于使用者另一侧的背景光束B2可经由透明显示器TD1进入室内，而使得使用者可透过透明显示器TD1看到背景影像。从透明显示器TD1的背景影像输出的光束B2’的辉度即上述的背景穿透光辉度(亦称作背景辉度)。背景辉度可通过上述光侦测装置从使用者U的所在侧拍摄显示于透明显示器TD1上的背景影像来测得。或者，可通过上述光侦测装置在室外拍摄背景后，再经由运算模块的运算(例如将上述光侦测装置取得的辉度乘以透明显示器TD1的穿透率)，来获得背景辉度。在一个实施例中，也可通过影像采集器拍摄透明显示器TD1上的背景影像，再通过目标景物辨识技术从影像采集器所拍摄的背景影像中寻找目标物的影像。然后针对显示影像的欲显示区域进行辉度数据采集。换句话说，可以采集整个透明显示器TD1的背景辉度，也可以仅采集显示影像的欲显示区域的背景辉度。
由于显示影像与背景影像可叠加在一起，因此显示于透明显示器的背景影像可能影响显示影像辨识上的难易度。例如，当背景辉度过高或背景影像过于复杂时，显示影像可能无法被清楚看见。以图3为例，显示于透明显示器的背景影像中的太阳的辉度甚高，与太阳重叠的显示影像(如文字“日落大道”)可能无法完整被清楚辨识甚至可能无法被看到。
为了让使用者能够清楚看见显示影像，本发明提出一种透明显示系统，其可在判定显示影像辨识度不佳时，通过调整显示于透明显示器的背景影像的雾度来提升显示影像的辨识度。此外，本发明还提出一种透明显示系统的操作方法，其可判断是否需要调整显示于透明显示器的背景影像的雾度来提升显示影像的辨识度。
在本发明中，辨识度不佳是指使用者对于影像对焦时间过长、前景影像不佳、后景影像不佳或前后景影像混淆等现象。
图4是依照本发明的一实施例的透明显示系统的示意图。请参照图4，透明显示系统100包括透明显示器110以及运算模块120。
透明显示器110能够让使用者经由透明显示器110观看到相对于使用者另一侧的背景。举例来说，透明显示器110可以是图2所示的穿透式显示器TD1。然而，穿透式显示器TD1的应用场域不以图2所显示的为限。除了作为建筑物窗户之外，穿透式显示器TD1也可作为汽车车窗、商店橱窗或任何需要兼具透光特性及显示功能的物件。
运算模块120耦接于透明显示器110，以进行讯号传递。所述耦接包括有线及无线的连接方示。运算模块120适于接收显示影像的显示信息以及背景影像的背景信息，并依据显示信息以及背景信息判断显示于透明显示器110的显示影像是否能被辨识。举例来说，运算模块120可包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或影像处理单元(Graphical Processing Unit，GPU)，但不以此为限。若判定显示影像辨识度不佳，则调整显示于透明显示器110的背景影像的雾度。
图5及图6分别是可以应用于图4的透明显示系统的透明显示器的两种示意图。如图5所示，透明显示系统100的透明显示器110也可以是投影式显示器TD2。投影式显示器TD2包括投影装置PJ以及可透光基板SUB。通过投影装置PJ将显示影像投射至可透光基板SUB上，可让使用者U看到显示影像。可透光基板SUB可以是让光束部分穿透部分反射的基板，使来自可透光基板SUB相对于使用者另一侧的背景光束B2穿透，从而让使用者U能够同时看到显示影像与背景影像。投影式显示器TD2可用于汽车内作为抬头显示器，但投影式显示器TD2的应用场域不以此为限。
如图6所示，透明显示系统100的透明显示器110也可以是摄影式显示器TD3。摄影式显示器TD3包括数据采集模块(如后镜头模块，未绘示)以及显示面板DP。摄影式显示器TD3可通过数据采集模块采集背景影像，并通过显示面板DP输出背景影像以及显示影像。如此，使用者可同时观看到背景影像以及显示影像。摄影式显示器TD3可用于扩增实境装置，但摄影式显示器TD3的应用场域不以此为限。
详细而言，显示影像是否能被辨识可与显示影像的视角(人眼可清楚分辨的最小空间分辨率)以及背景影像的背景辉度相关。图7是视角与背景辉度的关系图。在图7中，点状区域R1表示的是显示影像能被辨识的范围。也就是说，若视角以及背景辉度的其中一者落在点状区域R1之外，则表示显示影像难以被辨识。
点状区域R1的边界条件可由下述公式1及公式2定义。若不满足公式1及公式2的其中任一个，则表示视角以及背景辉度的其中一者落在点状区域R1之外，亦即显示信息难以被辨识。
0.15≤θ≤2.25 公式1
其中θ是显示影像的视角，且其中w是显示影像的宽度，而d是使用者与显示影像之间的距离。Li是显示影像的信息辉度。Lb是背景影像的背景辉度。k落在8.4至30.8的范围内。此外，f(d)＝-0.1734×d3+0.6648×d2+0.6372×d+0.9788。
详细而言，显示影像的视角会受到人眼的阅读极限限制。一般来说，人眼的阅读极限约落在视角0.15度(参见图7中的线条L3)至2.25度(参见图7中的线条L4)的范围内。当显示信息尺寸未落在视角0.15度至2.25度的范围内时，例如视角小于0.15度或大于2.25度时，容易造成显示信息不易判读。
另外，在图7中，线条L1及线条L2分别是根据以及/>绘制而成。线条L1表示在调变显示于透明显示器的背景影像的雾度之前(即雾度为0)，人眼辨识的舒适度极限。线条L2表示人眼可辨识的极限。当背景辉度落在线条L1及线条L2之间时，显示信息能够被人眼辨识。当背景辉度落在线条L1的上方且显示于透明显示器的背景影像的雾度未经调整时，人眼在辨识显示影像时容易因背景辉度过高而感到不舒适(如刺眼)。当背景辉度落在线条L2的下方时，人眼容易因背景辉度过低而无法清楚辨识显示影像。
应说明的是，图7中的点状区域R1是在信息辉度为400尼特(nit)的情况下显示影像能被辨识的范围。400尼特是一般显示器所设定的最大辉度。然而，随着显示器的种类、规格、应用场域等的不同，显示器所设定的最大辉度可能有所不同。随着信息辉度的改变，图7中点状区域R1的范围也会不同。因此，显示影像是否能被辨识应由公式1及公式2判断，而不限于图7所显示的。
请参照图4及图7，运算模块120可依据视角以及背景辉度是否落在显示影像能被辨识的范围(如图7所示的点状区域R1)内来判断显示于透明显示器110的显示影像是否能被辨识。若运算模块120判定视角及/或背景辉度未落在显示影像能被辨识的范围内，则需调整显示于透明显示器110的背景影像的雾度，以提升显示影像的辨识度。
在调整显示于透明显示器的背景影像的雾度之后，Lb的上界由公式3定义，
其中H是调整后的背景影像雾度。
由公式3可看出，显示信息阅读舒适区的背景辉度上限随着背景影像的雾度H的增加而增加。对应地，图7中显示影像能被辨识的范围(如图7所示的点状区域R1)的上界在雾度调变之后由线条L1所示的位置向上移动至线条L1M所示的位置。换句话说，通过背景影像的雾度H的调变，可有效扩展显示影像能被辨识的范围(经雾度调变所扩展的范围请参照斜线区域R2)。如此，除了提升显示影像的辨识度之外，还提升阅读舒适性的边界范围，从而达到有效扩增透明显示器110的应用场域的效果。举例来说，当展览馆的展箱投影灯位置与显示影像重叠时、当背景影像的高辉度照明(如日出、夕阳、路灯、隧道出口、远光灯或广告广告牌等)与显示影像重叠时、当显示影像受到日光反射(如水面反光、积雪反光或建筑物玻璃反光等)的影响时或当显示影像受到复杂的背景影像(如橱窗、冰箱或展示柜等)影响时，可通过调变背景影像的雾度H，来提升显示影像的辨识度以及阅读舒适性。
调整背景影像的雾度可包括调整背景影像的雾化区域的雾度以及调整所述雾化区域的尺寸的其中至少一个，且雾化区域的面积小于或等于背景影像的面积。也就是说，可以整体雾化或局部雾化背景影像。当整体雾化背景影像时，可调变雾度来提升显示影像的辨识度。另一方面，当局部雾化背景影像时，可调变雾化区域的雾度以及尺寸的其中至少一个来提升显示影像的辨识度，并藉此达到辅助使用者对焦之效果。换言之，由于雾度越高，雾化区域越模糊，因此局部雾化有助于维持雾化区域以外的区域的真实性。
调整背景影像的雾度的方法可以是通过算法来调整背景影像的雾度。举例来说，运算模块120可储存有算法，且运算模块120可基于算法来调整显示于透明显示器110的背景影像的色彩以及灰阶的其中至少一者，使背景影像具有类似马赛克的效果。具体地，通过提升背景影像至少部分区域的乱度(可视为将背景影像模糊化)，来突显出显示影像，从而提升显示影像的辨识度。
另一方面，调整背景影像的雾度的方法也可通过硬件调变的方式使透明显示器110在透明态与散射态之间做切换。以下通过图8A至图8B以及图9至图10B说明透明显示器110的两种实施型态，然而透明显示器110的实施型态不以这两种为限。
图8A及图8B分别是可以应用于图4的透明显示系统的透明显示器在散射态与透明态的局部放大剖面示意图。请参照图8A，透明显示器110A包括雾度可调元件111以及穿透式显示面板112。可通过改变施加至雾度可调元件111的电压，使雾度可调元件111在透明态和散射态之间切换。举例来说，雾度可调元件111可包括高分子分散型液晶(PolymerDispersed Liquid Crystal,PDLC)、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)或胆固醇液晶，但不以此为限。
穿透式显示面板112可设置在雾度可调元件111上。举例来说，穿透式显示面板112是有机发光显示器(Organic Light Emitting Display,OLED)、发光二极管显示器或液晶显示器，但不以此为限。
如图8A所示，当穿透式显示面板112输出光束B3以产生显示影像时，可使雾度可调元件111处于散射态来提升显示影像的辨识度。举例来说，当雾度可调元件111包括高分子分散型液晶时，可关闭雾度可调元件111(即施加至雾度可调元件111的电压为0)，使雾度可调元件111处于散射态。如此，来自透明显示器110A另一侧的背景光束B2的一部分可被雾度可调元件111反射，而背景光束B2的其余部分则依序通过雾度可调元件111以及穿透式显示面板112而传递至使用者的眼中。另一方面，当穿透式显示面板112输出光束B3以产生显示影像时，可使雾度可调元件111处于部分散射部分穿透态。举例来说，当雾度可调元件111包括高分子分散型液晶时，可开启雾度可调元件111(即施加至雾度可调元件111的电压不为0)，使雾度可调元件111处于部分散射部分穿透态。如此，来自透明显示器110A另一侧的背景光束B2可依序通过雾度可调元件111以及穿透式显示面板112而传递至使用者的眼中，藉此提升显示影像的辨识度。另外，如图8B所示，当不输出显示影像时，可关闭穿透式显示面板112，并使雾度可调元件111处于穿透态。再者，也可同时关闭穿透式显示面板112以及雾度可调元件111。换句话说，雾度可调元件111与穿透式显示面板112可各自分开独立操作。在一实施例中，还可通过施加不同的电压至雾度可调元件111，使雾度可调元件111呈现不同程度的部分散射部分穿透态，亦即，可通过改变施加至雾度可调元件111的电压，来调变雾度可调元件111的雾度。
在本实施例中，如图8A所示，有机发光显示器例如是向下出光(朝雾度可调元件111射出光束B3)型有机发光显示器。如此，自有机发光显示器输出的光束B3可通过雾度可调元件111的反射后再向上出光，有助于提升光的利用率。替代地，有机发光显示器也可以是双面出光型有机发光显示器。
图9是可以应用于图4的透明显示系统的透明显示器的像素结构。图10A及图10B分别是图9的透明显示器在散射态与透明态的局部放大剖面示意图。请参照图9至图10B，透明显示器110B包括多个雾度可调元件111以及发光显示面板113。雾度可调元件111的种类及操作方式可参照前述，于此不再赘述。发光显示面板113可包括多个发光源，如有机发光二极管、发光二极管、微型发光二极管、雷射或波导型发光元件，但不以此为限。在本实施例中，发光显示面板113的多个发光源可包括多个第一微型发光二极管113A、多个第二微型发光二极管113B以及多个第三微型发光二极管113C。这些发光源适于输出多种颜色的光束，且所述多个雾度可调元件111设置在所述多个发光源之间的多个混光区域M中。
在本实施例中，第一微型发光二极管113A、第二微型发光二极管113B以及第三微型发光二极管113C分别为绿色微型发光二极管、红色微型发光二极管以及蓝色微型发光二极管。此外，微型发光二极管显示面板113的每个像素P中设置有一个第一微型发光二极管113A、一个第二微型发光二极管113B、一个第三微型发光二极管113C以及一个雾度可调元件111。然而，发光二极管显示面板113所包括的微型发光二极管的颜色种类、颜色数量以及排列方式可依需求改变，而不以上述为限。
如图10A所示，当开启多个微型发光二极管(图10A仅示出第二微型发光二极管113B以及第三微型发光二极管113C)以输出用以产生显示影像的光束B4及光束B5时，可使雾度可调元件111处于散射态。另一方面，如图10B所示，当不输出显示影像时，可关闭多个微型发光二极管，并使雾度可调元件111处于透明态。
在本实施例中，每个微型发光二极管可由侧向出光。具体地，自每个微型发光二极管输出的光束先传递至混光区域M中的雾度可调元件111，通过雾度可调元件111的反射进行混光，然后再从透明显示器110B输出。在此架构下，可达到均匀混色的功效，使透明显示器110B能呈现更真实的色彩，且可改善习知使用者容易察觉到色分离条纹存在的问题。
请参照图4，依据不同的需求，透明显示系统100还可选择性地包括其他元件、装置或模块。举例来说，透明显示系统100可进一步包括数据采集模块130，以采集显示信息以及背景信息。数据采集模块130耦接于运算模块120，以将采集的显示信息以及背景信息传递至运算模块120。举例来说，数据采集模块120可包括前述的光侦测装置。
依据需求，数据采集模块130还可进一步采集前景反射光辉度及/或使用者信息。使用者信息可包括使用者的身分、位置、视线范围、注视位置以及使用者偏好的其中至少一个。举例来说，数据采集模块130还可包括光场相机及测距仪等装置，以取得上述使用者信息。
使用者信息中的使用者偏好可包括性别、年龄、疾病以及习惯(如观赏偏好或使用偏好)的其中至少一个。可通过数据采集模块130判断使用者的性别、年龄、关于眼睛的信息(如是否有视力矫正、眼部外伤或眼睛出血等)或习惯(如观赏偏好或使用偏好)等。或者，透明显示系统100可进一步包括输入装置140，以让使用者输入使用者偏好。此外，运算模块120耦接于输入装置140，且运算模块120可依据使用者输入的使用者偏好调整显示影像能被辨识的阈值范围(例如缩减或扩大图7所示的点状区域R1)。
再者，透明显示系统100也可进一步包括数据储存模块150。当使用者进入透明显示系统100的工作范围内或使用者使用透明显示器110时，可通过数据采集模块130确认使用者的身分(如人脸辨识)，经搜寻数据储存模块150中的数据库可取得使用者偏好。数据储存模块150可耦接于运算模块120、数据采集模块130以及输入装置140，以储存数据采集模块130所采集的使用者信息、对应于图7所示的点状区域R1的判断程序以及使用者输入的使用者偏好等。
图11至图13分别是依照本发明的多个实施例的透明显示系统的操作方法的流程图。请参照图11，透明显示系统的第一种操作方法包括步骤如下。首先，采集显示信息以及背景信息(步骤S1)。在此步骤中，可一并采集所需的信息，如使用者信息，但不以此为限。
接着，判断显示于透明显示器的显示影像是否能被辨识(步骤S2)。在此步骤中，运算模块依据显示信息以及背景信息判断显示于透明显示器的显示影像能被辨识还是辨识度不佳(例如显示影像无法被辨识或显示影像不容易被辨识)。举例来说，运算模块可依据视角以及背景辉度是否落在显示影像能被辨识的范围(如图7所示的点状区域R1)内来判断显示于透明显示器的显示影像是否能被辨识。
若判定显示影像能被辨识，则输出显示影像(步骤S3)。另一方面，若判定显示影像辨识度不佳，则判断是否达雾度调变上限(步骤S4)。具体地，每种雾度可调元件具有其雾度调变上限。当雾度可调元件的雾度达到其雾度调变上限时，即无法再增加其雾度。因此，若判定达雾度调变上限，则输出显示影像或关闭透明显示器(步骤S5)。具体地，若达雾度调变上限也无法让显示影像被清楚辨识，可选择输出无法再优化的显示影像或者选择不输出显示影像。
另一方面，若判定未达雾度调变上限，则调整显示于透明显示器的背景影像的雾度或是调整显示影像的位置以及尺寸的其中至少一个(步骤S6)。依据前述，调整背景影像的雾度包括调整背景影像的雾化区域的雾度以及调整雾化区域的尺寸的其中至少一个，且雾化区域的面积小于或等于背景影像的面积。此外，调整背景影像雾度的方法可以是通过算法来调整背景影像的雾度，或是通过硬件调变的方式利用雾度可调元件在介于透明态与散射态之间做切换，相关的内容请参照前述，于此不再重述。
请参照图12，透明显示系统的第二种操作方法除了包括前述的显示影像辨识度判断流程(包括步骤S1至步骤S6)之外，还可包括重要背景影像补偿判断流程(包括步骤S7至步骤S9)。
具体地，雾度调变可通过将背景影像区域的整体或局部雾化(雾化区域小于或等于背景影像)且雾化区域与显示影像至少部分重叠来提升显示影像(如字体或图像)的辨识度。影像雾化后会变得模糊而难以被辨识(辨识难易度随雾化程度而改变)。倘若背景影像中被视为重要的影像(如红绿灯、交通号志或警告标示等)被雾化区域遮蔽，则可能影响使用者的判断，甚至导致使用者的安全受到影响。因此，第二种操作方法提出背景影像补偿判断流程，来解决上述问题。
详细来说，显示影像辨识度判断流程以及背景影像补偿判断流程可同步或不同步进行。在不同步进行的情况下，可先判断显示影像辨识度，再判断是否需进行重要背景影像补偿。替代地，也可先判断是否需进行重要背景影像补偿，再判断显示影像辨识度。
在步骤S7中，判断是否需要进行重要背景影像补偿。举例来说，可通过目标景物辨识技术从背景影像中寻找是否存在目标影像，如前述红绿灯、交通号志或警告标示等。判断显示影像的欲显示区域是否与目标影像重叠。若判定不需要进行重要背景影像补偿，且判定显示影像能被辨识，则输出显示影像(步骤S3)。
另一方面，若判定有需要进行重要背景影像补偿，则判断是否达补偿上限(步骤S8)。此处，补偿上限可由雾化区域的位置、尺寸及/或形状决定。倘若经运算发现调整了上述所有参数后重要背景影像还是辨识度不佳(例如显示影像无法被辨识或显示影像不容易被辨识)，则输出显示影像或关闭透明显示器(步骤S5)。
另一方面，若判定未达补偿上限，则调整雾化区域的位置、尺寸及形状的其中至少一个(步骤S9)，以提升重要背景影像的辨识度。应说明的是，若显示影像辨识度判断流程以及背景影像补偿判断流程所运算出来的结果不一致，则取两个结果的交集。举例来说，若显示影像辨识度判断流程所运算出来的雾化区域的尺寸落在10平方公厘至20平方公厘的范围内，而背景影像补偿判断流程所雾化区域的尺寸落在10平方公厘至15平方公厘的范围内，则判定雾化区域的尺寸落在10平方公厘至15平方公厘的范围内。
请参照图13，透明显示系统的第三种操作方法除了包括前述的显示影像辨识度判断流程(包括步骤S1至步骤S6)以及重要背景影像补偿判断流程(包括步骤S7至步骤S9)之外，还可包括辉度对比度判断流程(包括步骤S10至步骤S12)以及色彩对比度判断流程(包括步骤S13至步骤S15)。
具体地，显示影像的辉度对比度为场域辉度与信息辉度的总和除以场域辉度。也就是说，若以C表示显示影像的辉度对比度，以A表示场域辉度，且以B表示信息辉度，则C＝(A+B)/A。由于显示影像的辉度对比度会受到信息辉度、前景反射光辉度以及背景辉度的影响，即使显示影像的尺寸、颜色及位置等参数以及前景反射光辉度皆不变，显示影像的辉度对比度仍会因为背景辉度随场域的明暗变化改变而有所不同，进而影响显示影像辨识上的难易度。此外，当背景影像很复杂(如色彩杂乱)时，也可能影响显示影像辨识上的难易度。因此，第三种操作方法提出辉度对比度判断流程以及色彩对比度判断流程，来解决上述问题。
详细来说，上述四个判断流程可同步或不同步进行。在不同步进行的情况下，这四个判断流程的先后顺序可依需求改变。
在步骤S10中，判断是否需要优化显示影像的辉度对比度。举例来说，判断显示影像尺寸是否落在视角0.15度至2.25度的范围内，且显示影像的辉度对比度是否大于或等于(辉度对比度的下界)，且小于或等于/>(辉度对比度的上界)。若显示影像尺寸未落在视角0.15度至2.25度的范围内、显示影像的辉度对比度低于辉度对比度的下界或显示影像的辉度对比度高于辉度对比度的上界，则判断是否达优化上限(步骤S11)。此处，优化上限可由背景影像的雾度、显示影像的辉度(即信息辉度)、显示影像的位置以及显示影像的尺寸决定。倘若经运算发现调整了上述所有参数后辉度对比度还是无法被有效优化，则输出显示影像或关闭透明显示器(步骤S5)。
另一方面，若判定未达优化上限，则调整显示于透明显示器的背景影像的雾度或调整显示影像的辉度、位置以及尺寸的其中至少一个(步骤S12)，以提升显示影像的辉度对比度。
在步骤S13中，判断是否需要优化显示影像的色彩对比度。若需要优化显示影像的色彩对比度，则判断是否达优化上限(步骤S14)。此处，优化上限可由背景影像的雾度、背景影像的色块、显示影像的色彩、显示影像的位置以及显示影像的尺寸决定。倘若经运算发现调整了上述所有参数后色彩对比度还是无法被有效优化，则输出显示影像或关闭透明显示器(步骤S5)。
另一方面，若判定未达优化上限，则调整背景影像的雾度及/或色块，或调整显示影像的色彩、位置以及尺寸的其中至少一个(步骤S15)，以提升显示影像的色彩对比度。
当判定显示影像能被辨识，且不需要优化辉度对比度以及色彩对比度，且不需要进行重要背景影像补偿时，则输出显示影像(步骤S3)。同样地，若上述四种判断流程所运算出来的结果不一致，则取四个结果的交集。
图14A至图14H分别是对应于图13的透明显示系统的操作方法的影像。图14A示出数据采集模块所截取的背景影像，其具有高辉度的夕阳。图14B示出显示影像(字体“日落大道”)与背景影像叠加后的结果。由图14B可发现显示影像中的部分字体因与太阳重叠而辨识度不佳。图14C示出背景影像经雾度调变后的四种结果。由图14C可看出背景影像的雾度越大，背景影像越模糊。图14D示出运算模块进行辉度分析，亦即分析数据采集模块所截取的背景影像的每个区域的辉度。图14E示出显示影像以及经过雾度区域优化处理的背景影像叠加在一起的结果。图14F示出色度判断。由图14F的四个小图可看出在相同的背景影像下，不同颜色的文字会有不同的辨识度。图14G示出背景补偿，例如通过缩减雾度区域的尺寸使太阳的轮廓变得更明显。图14H为最终调变结果。比较图14B与图14H可发现，显示影像(例如:文字“日落大道”)在上述调变之后变得更清楚，且背景影像中的夕阳在上述调变之后仍然清晰可见且变得没那么刺眼。
另一提的是，通过背景影像的雾化可使人眼倾向对焦于影像清晰的前景显示区，达到提升使用者对焦速度之效果。图15A及图16A分别绘示出显示影像不易被清楚对焦以及显示影像可清楚对焦的情况。图15B及图16B分别绘示出在背景影像被局部雾化之前与之后，背景影像与显示影像叠加后的影像(人眼所见的影像)。请参照图15A及图15B，透明显示器中的背景影像(如家具)与显示影像(如盆栽)叠加在一起时，显示影像呈半透明状，有如鬼影般，让对焦面混淆且人眼不易对焦。请参照图16A及图16B，通过将背景影像中与显示影像的重叠区域雾化(即局部背景影像雾化)后再叠加显示影像，显示影像可遮蔽位于重叠区域中的背景影像。如此，除了有助于提升显示影像的清晰度及锐利度，还能够让人眼倾向对焦于显示影像(前景显示区)，藉此改善鬼影现象与使用者不易对焦的问题。
本发明一实施例的透明显示系统可在判定显示影像辨识度不佳时，通过调整背景影像的雾度来提升显示影像的辨识度。此外，本发明一实施例的透明显示系统的操作方法可判断是否需要调整背景影像的雾度来提升显示影像的辨识度。调整背景影像的雾度除了可提升显示影像的辨识度之外，还有助于提升阅读舒适性的边界范围，从而达到有效扩增透明显示器的应用场域的效果。在一实施例中，可通过算法或硬件调变的方式来调整背景影像的雾度。若采用硬件调变的方式，则可控制雾度可调元件与显示面板之间的相对设置关系，来增加光的利用率，或达到均匀混色的功效并改善使用者容易察觉到色分离条纹存在的问题。在另一实施例中，可通过雾化区域来提升显示影像的清晰度、锐利度及辨识度。在又一实施例中，除了优化显示影像的辨识度之外，运算模块可进一步优化显示影像的辉度对比度、优化显示影像的色彩对比度及/或补偿重要背景影像。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，本发明的保护范围当视权利要求书及其均等范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种透明显示系统，其特征在于，包括：
透明显示器；以及
运算模块，耦接于所述透明显示器，其中所述运算模块依据显示信息以及背景信息判断显示于所述透明显示器的显示影像是否能被辨识，若判定所述显示影像辨识度不佳，则调整显示于所述透明显示器的背景影像的雾度；
其中所述显示影像的视角为θ，所述背景影像的背景辉度为Lb，当θ不满足公式1或Lb不满足公式2，则判定所述显示影像辨识度不佳，
0.15≤θ≤2.25 公式1
其中w是所述显示影像的宽度，d是使用者与所述显示影像之间的距离，Li是所述显示影像的信息辉度，k落在8.4至30.8的范围内，f(d)＝-0.1734×d3+0.6648×d2+0.6372×d+0.9788。
2.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，所述透明显示器包括：
投影式显示器；
穿透式显示器；或
摄影式显示器。
3.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，在调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度之后，Lb的上界由公式3定义，
其中H是在调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度之后，所述背景影像的雾度。
4.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，所述运算模块储存有算法，且调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度的方法包括：
基于所述算法来调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的色彩以及灰阶的其中至少一者。
5.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，所述透明显示器包括：
雾度可调元件，其中调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度的方法包括改变施加至所述雾度可调元件的电压，使所述雾度可调元件在介于透明态和散射态之间切换；以及
穿透式显示面板，设置在所述雾度可调元件上，其中背景光束依序通过所述雾度可调元件以及所述穿透式显示面板而传递至使用者的眼中。
6.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，所述透明显示器还包括：
多个雾度可调元件，其中调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度的方法包括改变施加至所述雾度可调元件中的至少一个的电压，使所述至少一个雾度可调元件在介于透明态和散射态之间切换；以及
发光显示面板，包括多个发光源，所述发光源适于输出多种颜色的光束，其中所述雾度可调元件设置在所述发光源之间的多个混光区域中。
7.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，调整所述背景影像的雾度包括调整所述背景影像的雾化区域的雾度以及调整所述雾化区域的尺寸的其中至少一个，所述雾化区域的面积小于或等于所述背景影像的面积，且所述雾化区域与所述显示影像至少部分重叠。
8.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，若判定所述显示影像辨识度不佳，则进一步执行：
调整所述显示影像的位置以及尺寸的其中至少一个。
9.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，所述运算模块还依据所述显示信息以及所述背景信息判断以下的至少一个：
是否需进行重要背景影像补偿；
是否需优化所述显示影像的辉度对比度；以及
是否需优化所述显示影像的色彩对比度。
10.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，还包括：
数据采集模块，适于采集所述显示信息以及所述背景信息。
11.根据权利要求1所述的透明显示系统，其特征在于，调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度包括雾化所述背景影像中与所述显示影像的重叠区域，所述显示影像遮蔽位于所述重叠区域中的所述背景影像。
12.一种透明显示系统的操作方法，其特征在于，包括：
采集显示信息以及背景信息；
依据所述显示信息以及所述背景信息判断显示于透明显示器的显示影像是否能被辨识；
若判定所述显示影像能被辨识，则输出所述显示影像；以及
若判定所述显示影像辨识度不佳，则调整显示于透明显示器的背景影像的雾度；
其中所述显示影像的视角为θ，所述背景影像的背景辉度为Lb，当θ不满足公式1或Lb不满足公式2，则判定所述显示影像辨识度不佳，
0.15≤θ≤2.25 公式1
其中w是所述显示影像的宽度，d是使用者与所述显示影像之间的距离，Li是所述显示影像的信息辉度，k落在8.4至30.8的范围内，f(d)＝-0.1734×d3+0.6648×d2+0.6372×d+0.9788。
13.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，输出所述显示影像的方法包括：
经由投影装置将所述显示影像投射至透光基板上；
经由穿透式显示面板显示所述显示影像；或
经由数据采集模块采集所述背景信息，并由显示面板输出所述显示影像以及所述背景影像。
14.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，在调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度之后，Lb的上界由公式3定义，
其中H是在调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度之后，所述背景影像的雾度。
15.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度的方法包括：
调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的色彩以及灰阶的其中至少一者。
16.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度的方法包括：
由穿透式显示面板输出所述显示影像；以及
使雾度可调元件在介于透明态和散射态之间切换，其中背景光束依序通过所述雾度可调元件以及所述穿透式显示面板而传递至使用者的眼中。
17.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，调整所述背景影像的雾度包括调整所述背景影像的雾化区域的雾度以及调整所述雾化区域的尺寸的其中至少一个，所述雾化区域的面积小于或等于所述背景影像的面积，且所述雾化区域与所述显示影像至少部分重叠。
18.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，若判定所述显示影像辨识度不佳，则进一步执行：
调整所述显示影像的位置以及尺寸的其中至少一个。
19.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，还包括：
判断是否需进行重要背景影像补偿；
判断是否需优化所述显示影像的辉度对比度；以及
判断是否需优化所述显示影像的色彩对比度。
20.根据权利要求12所述的透明显示系统的操作方法，其特征在于，调整显示于所述透明显示器的所述背景影像的雾度包括雾化所述背景影像中与所述显示影像的重叠区域，所述显示影像遮蔽位于所述重叠区域中的所述背景影像。
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