CN111869203A - 用于减少自动立体显示器上的莫尔图案的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减少自动立体显示器上的莫尔图案的方法，该显示器包括像素阵列，每个像素具有对应于主颜色的至少一个子像素，该像素阵列沿视图变化层(例如双凸透镜堆叠或视差屏障)排列，并且其中，该显示器进一步包括用于确定观看者的眼睛相对于显示器的位置的眼睛跟踪系统，该方法包括以下步骤：‑通过对每个主颜色重复以下步骤来进行莫尔图案检测：+激活与单个主颜色对应的所有像素的子像素；+通过从多个观看位置观察显示器来获得莫尔图案数据；+从所获得的莫尔图案数据确定每个观看位置的莫尔图案的频率、相位、方向和幅度并且存储所确定的值；‑控制自动立体显示器的像素以显示3D图像，其中，控制至少包括以下步骤：+使用眼睛跟踪系统确定观看者的眼睛的观看位置；+呈现图像数据的3D图像，同时通过叠加每个主颜色的补偿图案来校正3D图像，该图案是基于存储的值和确定的观看位置而生成的以减少所述观看位置的莫尔图案。

Description

用于减少自动立体显示器上的莫尔图案的方法

技术领域

本发明涉及一种用于减少自动立体显示器上的莫尔图案的方法，该显示器包括像素阵列，每个像素具有对应于主颜色的至少一个子像素，像素阵列沿视图变化层排列，视图变化层例如是双凸透镜堆叠或视差屏障，并且其中，该显示器进一步包括用于确定观看者的眼睛相对于显示器的位置的眼睛跟踪系统。

背景技术

通过自动立体显示器，可以向观看者提供三维图像的体验，而无需观看者佩戴特殊的眼镜。在显示器上设置的视图变化层(其通常为双凸透镜堆叠或视差屏障)允许显示器上的像素仅由观看者的左眼或右眼看到。这提供了使用显示器为左眼和右眼创建不同图像的可能性，使得观看者将体验三维图像。

在自动立体显示器上显示的所创建的不同图像是基于观看者的单个观看位置的。一旦观看者相对于显示器偏移，图像就失去同步并且失去对三维图像的感知。为此，已知可使用眼睛跟踪系统，该眼睛跟踪系统确定眼睛的位置，使得可以将所生成的显示器的图像调整到观看者的位置。

然而，由于视图变化层并且由于像素周围的黑矩阵，观看者将体验到莫尔效应。在本申请中，黑矩阵被理解为像素周围的黑色空间。此外，将不同颜色的子像素分配给该黑矩阵以得到特定颜色。因此，在像素具有红、绿和蓝子像素的情况下，当仅考虑红子像素时，绿和蓝子像素还提供有助于莫尔效应的黑色空间。因此，由于每个像素的三个子像素的位置不同，所以黑矩阵对于各原色是不同的。因此，从固定的观看位置，人们可以观察到红色的莫尔图案，而对于蓝色和绿色不存在莫尔图案或存在较不突出的莫尔图案。此外，当观看位置改变时，观察到的莫尔图案也会改变。

通常通过设置透镜并放大子像素来减少像素周围的黑矩阵(但不是由于关闭的子像素)。然而，由于制造公差，一些黑矩阵将仍然可见并且引起莫尔效应。

仅显示2D图像的已知CRT显示器也可能会出现莫尔图案。对于这样的CRT显示器，已知可相对于显示器偏移图像或提供减小图像的锐度的滤光层以便减少莫尔效应。然而，这些解决方案不能用于自动立体显示器中，因为图像的正确定位对于正确的3D图像显示是必要的。

自动立体显示器可以改变视图变化层，然而，由于制造限制，减少莫尔效应的可能性也受到了限制。

因此，本发明的目的是减少或者甚至消除上述缺点。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种用于减少自动立体显示器上的莫尔图案的方法来实现，该显示器包括像素阵列，每个像素具有与主颜色对应的至少一个子像素，像素阵列沿视图变化层排列，并且其中，该显示器还包括用于确定观看者的眼睛相对于显示器的位置的眼睛跟踪系统，该方法包括以下步骤：

-通过对每个主颜色重复以下步骤来进行莫尔图案检测：

+激活与单个主颜色对应的所有像素的子像素；

+通过从多个观看位置观察显示器来获得莫尔图案数据；

+从所获得的莫尔图案数据确定每个观看位置的莫尔图案的频率、相位、方向和幅度并且存储所确定的值；

-控制自动立体显示器的像素以显示3D图像，其中，控制至少包括以下步骤：

+使用眼睛跟踪系统确定观看者的眼睛的观看位置；

+呈现图像数据的3D图像，同时通过叠加每个主颜色的补偿图案来校正3D图像，该图案是基于存储的值和确定的观看位置而生成的，以减少所述观看位置的莫尔图案。

可通过叠加补偿图案来减少莫尔图案。在莫尔图案最突出的位置，即，在图像中的暗区，该区处的像素的亮度可被增加以抵消莫尔图案，并且从而减少观察到的莫尔图案。

利用本发明，自动立体显示器首先被扫描以确定是否存在特定观看位置的莫尔图案。由于黑矩阵的不同，需要为每个主颜色确定莫尔图案，尤其是当每个像素存在两个或更多个子像素时。由于莫尔图案是以频率、相位、方向和幅度为特征的重复图案，因此存储这四个值就足以在以后阶段进行预测在不应用补偿时莫尔图案将是什么样的以及应当如何将补偿图案叠加在3D图像上。

应当注意，对于观看者的左眼和右眼，所叠加的图案是不同的。此外，应注意的是，补偿图案还取决于图像数据：显然，如果图像数据示出黑屏，则莫尔效应不可见并且不需要补偿，而对于白屏，则需要最大补偿。

在根据本发明的方法的一个优选实施方式中，在根据所获得的莫尔图案数据确定莫尔图案的频率、相位、方向和幅度的步骤中，使用频域变换来确定限定观看位置中所观察到的莫尔图案的多个频率、相位、方向和幅度组合。

虽然莫尔图案具有相应相位、方向和幅度的主频率，但是莫尔图案通常是不同频率的累积。通过使用频域变换，可以容易地从所获得的莫尔图案数据提取其不同的频率和幅度。

在根据本发明的方法的另一个实施方式中，存储的值包括至少一个绝对频率、相位、方向和幅度组合，并且其中，剩余的存储的值是与该至少一个绝对频率、相位、方向和幅度组合相关的。

通过存储至少一个绝对频率、相位、方向和幅度组合并且提供不同观看位置的其他值作为相关值，可以减少用于存储值的内存。

在根据本发明的方法的另一个优选实施方式中，物理模型被定义为表示剩余的存储的值。

由于视图变化层和像素矩阵的尺寸和形状是已知的，因此可以定义物理模型，使得从单个观看位置的单个绝对频率、相位、方向和幅度组合，可以计算出另一观看位置的频率、相位、方向和幅度组合将是什么。

这样的物理模型可以容易地在显示器的硬件中实现，并且仅需要小的内存来存储单个绝对频率、相位、方向和幅度组合，这样就可以使实现根据本发明的方法的自动立体显示器的制造成本保持在低水平。

例如，当观看者沿着显示器移动时，相位通常会发生变化。因此，相位可取决于观看位置，并且在特定情况下，相位可表示为观看位置的相对简单函数。

根据本发明的方法的又一个实施方式进一步包括定义数学模型的步骤，该数学模型至少具有观看者的眼睛相对于显示器的观看位置的变量、主颜色的变量以及相关参数，以及将莫尔图案数据或所确定的频率、相位、方向和幅度数据拟合到该数学模型上的步骤，其中，通过拟合步骤获得的参数与该数学模型结合使用以生成补偿图案。

使用莫尔图案数据在数学模型上的拟合允许补偿由于制造公差引起的自动立体显示器中的偏差。当从不同的观看位置观察莫尔图案时，莫尔图案数据将结合显示器中的偏差，并且通过将该数据拟合在数学模型上，在仍然使用模型的同时将显示器中的偏差考虑在内。

附图说明

将结合附图阐明本发明的这些和其他特征。

图1示意性地示出了自动立体显示器的基本功能。

图2示意性地示出了具有眼睛跟踪系统和用于获得莫尔图案数据的相机的图1的自动立体显示器。

图3示意性地示出了所获得的莫尔图案数据。

图4示出了子像素和黑矩阵的详细视图。

图5示出了根据本发明的方法的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了自动立体显示器1，其具沿双凸透镜堆叠4排列的像素2、3的阵列。

当观看者V用左眼5和右眼6观看屏幕时，透镜堆叠4的双凸透镜将像素2的光引导向右眼6，而将像素3的光引导到左眼5。因此，当观看者V正确地位于显示器1的前面时，左眼5将仅看到像素3，而右眼6将仅看到像素2。这使得能够利用像素2创建与利用像素3创建的图像不同的图像。因此，观看者V将体验三维图像。

图2示出了具有安装在显示器1上方的眼睛跟踪系统7的显示器1，以建立观看者V的眼睛5、6相对于显示器1的位置。

为了获得莫尔图案数据，相机8位于显示器1的前方并观察显示器1，而将子像素的一个原色开启。根据本发明的方法来处理莫尔图案数据，这将结合图5阐明。

在观察显示器1之后，下一主颜色/子像素被打开并且显示器1被观察和处理，使得在特定观看位置收集所有三个主颜色的莫尔图案数据。

然后，相机8移动到可在任何三维方向上的下一个位置，并且再次扫描和观察显示器1。

图3示意性地示出了所获得的莫尔图案数据，该数据基本上是显示器1的图像，在其上可见的莫尔图案为沿方向10延伸的平行暗条带9。方向10与显示器1的水平方向成角度。

根据该莫尔图案数据，不仅可以确定方向10，而且可以确定频率f、幅度A和相位p。在此示例中，相位p被示为从显示器1的左上角到第一条带9的距离，但如果需要，还可以其他方式来定义。

图4示出了多个像素2、3的子像素R、G、B的详细视图，其中仅两个像素由虚线围住。子像素R显示为开启的，而子像素G、B显示为关闭的。

与双凸透镜堆叠4相结合引起莫尔图案的黑矩阵由子像素R、G、B之间的间隔11以及关闭的子像素G、B形成。

图5示出了根据本发明的方法的示意图20。在示意图20的第一步骤21中，三个子像素R、G、B中的第一个子像素开启，在这种情况下是子像素R，如图4中所示。

在步骤22中，通过如图2所示的相机8观察显示器1以获得莫尔图案数据。然后，在步骤23中，从该莫尔图案数据确定莫尔图案的频率f、相位p、方向α和幅度A是什么并且将这些值存储在存储器24中。

对子像素G和B重复步骤21、22、23，使得对于多个观看位置，已知显示器1的每个单独的主颜色的所观察到的莫尔图案，并且使得表征莫尔图案的值被存储在存储器24中。

在下一步骤25中，利用显示器1的眼睛跟踪系统7确定观看位置。利用该观看位置，在步骤26中，将图像数据D和从存储器24检索到的值呈现为3D图像，利用该3D图像控制显示器1的像素2、3。

在呈现3D图像时，通过叠加补偿图案来补偿与所确定的观看位置对应的预期莫尔图案，其中，通过增加像素2、3在所述条带9处的亮度来减少莫尔图案的条带9。

在显示器1的典型使用过程中，在不中断的情况下重复步骤25、26，以减少自动立体显示器1上的莫尔图案。

Claims (6)

1.一种用于减少自动立体显示器上的莫尔图案的方法，所述显示器包括像素阵列，每个像素具有与主颜色对应的至少一个子像素，所述像素阵列沿视图变化层排列，并且其中，所述显示器还包括用于确定观看者的眼睛相对于所述显示器的位置的眼睛跟踪系统，所述方法包括以下步骤：

-通过对每个主颜色重复以下步骤来进行莫尔图案检测：

+激活与单个主颜色对应的所有像素的子像素；

+通过从多个观看位置观察所述显示器来获得莫尔图案数据；

+从所获得的莫尔图案数据确定每个观看位置的莫尔图案的频率、相位、方向和幅度并且存储所确定的值；

-控制所述自动立体显示器的像素以显示3D图像，其中，所述控制至少包括以下步骤：

+使用所述眼睛跟踪系统确定观看者的眼睛的观看位置；

+呈现图像数据的3D图像，同时通过叠加每个主颜色的补偿图案来校正所述3D图像，所述图案是基于所存储的值和所确定的观看位置而生成的以减少所述观看位置的莫尔图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在根据所获得的莫尔图案数据确定所述莫尔图案的频率、相位、方向和幅度的步骤中，频域变换用于确定限定所述多个观看位置中所观察到的莫尔图案的多个频率、相位、方向和幅度组合。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所存储的值包括频率、相位、方向和幅度的绝对值的至少一个组合，并且其中，剩余的所存储的值是与至少一个绝对频率、相位、方向和幅度组合的值相关的值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，物理模型被定义为表示所述剩余的所存储的值。

5.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括以下步骤：定义数学模型的步骤，所述数学模型至少具有观看者的眼睛相对于所述显示器的观看位置的变量、所述主颜色的变量以及相关参数；以及将所述莫尔图案数据或所确定的频率、相位、方向和幅度数据拟合到所述数学模型上的步骤，其中，通过拟合步骤获得的参数结合所述数学模型用于生成所述补偿图案。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述视图变化层是双凸透镜堆叠或视差屏障。

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