CN112154498A - 用于处理显示屏的图像数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理显示屏(1)的图像数据的方法，所述显示屏能够以至少两种运行方式‑针对自由看视模式的运行方式B1和针对受限看视模式的运行方式B2运行，所述方法包括以下步骤：a)接通运行方式B2，b)在围绕显示屏(1)的垂直平分线的给定的角度范围α内，对观看者(2)的眼睛位置进行持续的或反复的监视，如果观看者(2)的眼睛位置表示观看者(2)正在看显示屏(1)，则接通信号S，以及如果观看者(2)的眼睛位置表示观看者(2)没在看显示屏(1)，则切断信号S，c)在对比度、亮度、分辨率、色彩空间、淡出淡入和/或其他图像参数方面，对显示屏(1)上显示的图像数据进行处理，其中，所述处理：i.以如下方式执行，产生图像数据的更差的视觉辨识度，由此，受限看视模式B2的质量得到增强，ii.动态地在显示屏(1)的控制单元中执行，以及iii.仅在接通信号S的时间段内执行，以及d)重复步骤b)和c)直到给定的中止条件为止，例如关闭运行方式B2。本发明的优点特别体现在将其用在车辆中。

Description

用于处理显示屏的图像数据的方法
技术领域
近年来，在扩大LCD的可视角度方面已取得了长足的进步。然而，经常存在这样的情况，其中，显示屏的非常大的可视区域可能是不利的。信息也越来越多地在诸如笔记本和平板电脑之类的移动设备上提供，例如银行数据或其他个人信息和敏感数据。因此，需要对允许何人查看此类敏感数据进行监控；必须能够在较宽的视角之间进行选择，以便在其显示器上与他人共享信息，例如在观看假期照片或阅读广告时。另一方面，当想要秘密处理图像信息时，则需要选择较窄的视角。
在汽车制造中会遇到类似的问题：在这里，当电动机接通时，驾驶员不能被诸如数字娱乐节目之类的图像内容分散注意力，而前排座位的乘客则希望在乘车时观看这类图像内容。这要求显示屏可以在相应的显示模式之间切换，并且显示屏在看视保护模式下，提供尽可能完美的看视屏蔽。
背景技术
在本申请人的WO2015/121398中，介绍了一种能够以两种运行方式-针对自由看视模式的运行方式和针对受限看视模式的运行方式运行的显示屏。其中，为了切换运行方式，实际上在相应的光导体的型体中具有散射颗粒。这些散射颗粒由聚合物组成，在某些情况下、尤其是在浓度较高的情况下，可能会导致在受保护的运行方式下降低看视保护效果的散射效应。
用于类似的目的的其他方法和结构是已知的，其中，受限看视模式的达成尤其是在黑暗的环境中通常受到限制，因为总是有一些残留的光会穿透进入本来被屏蔽的视角。然后，当环境光微弱，进而观看者的瞳孔张得很大时，则通常也可以从被屏蔽的视角看到残余的信息。
但是，例如车辆中的确定的应用要求在所有环境光条件下获得尽可能完美的看视保护。
发明内容
因此，本发明的目的在于，介绍一种用于处理显示屏的图像数据的方法，该显示屏能够以至少两种运行方式-针对自由看视模式的运行方式和针对受限看视模式的运行方式运行，其中，在显示屏的受限的模式中，至少还有在确定的环境条件下能被感知的残余光能够感知进入本来被屏蔽的角度范围中，由此，对信息的安全显示借助受限看视模式能够得到显著增强。该方法应该以最简单的方式实现。
根据本发明，该目的通过一种用于处理显示屏的图像数据的方法实现，这种显示屏能够以至少两种运行方式-针对自由看视模式的运行方式B1和针对受限看视模式的运行方式B2运行，该方法包括以下步骤：
a)接通运行方式B2，
b)在围绕显示屏(1)的垂直平分线的给定的角度范围α内，对观看者的眼睛位置进行持续的或反复的监视，
如果观看者的眼睛位置表示观看者正在看显示屏，则接通信号S，以及
如果观看者的眼睛位置表示观看者没在看显示屏，则切断信号S，
c)在对比度、亮度、分辨率、色彩空间、淡出淡入和/或其他图像参数方面，相对于初始图像数据对显示屏上显示的图像数据进行处理，其中，所述处理：
i.以如下方式执行：使得产生图像数据的更差的视觉辨识度，由此，受限看视模式B2的质量得到增强，
ii.动态地在显示屏(1)的控制单元中执行，以及
iii.仅在接通信号S的时间段内执行，
d)重复步骤b)和c)直到给定的中止条件为止，例如关断运行方式B2。
自然地，通常会有另一个直接的观看者，这个观看者在运行方式B2中(以及在运行方式B1中)始终可以看见显示屏上显示的图像数据，并且该观看者停留在角度范围α之外。该观看者的眼睛位置在本发明的范围内并不重要。
在此，术语“初始图像数据”表示当未接通信号S时显示在显示屏上的数据，即未经处理的数据。在本文中，术语“亮度”是指呈现图像数据的亮度，而不是指显示屏的借助于光源能够调节的总亮度。
除了关断运行方式B2或转换为运行方式B1的中止条件外，其他中止条件也是可行的，例如关掉停止车辆中的发动机。
在极端情况下，步骤c)中的处理是指完全关断显示屏，其中，图像的与之相关的总体的不可见性可替换地通过处理已达到迈克尔逊对比度(Michelson-Kontrast)为0％。当然，所述的处理(其也可以被认为是进行修正以遵守运行方式B2中的规定值)在自由看视模式B1中未被激活。
反复的监视意味着：监视是按规定的时间间隔、例如每0.2秒进行的。
能够以包括自由看视模式的运行方式B1和受限看视模式的运行方式B2的至少两种运行方式运行的显示屏基于例如LCD或OLED面板。其他设计也是可行的。
图像数据的更差的视觉辨识度可以通过相对于初始图像数据降低的对比度、更低的亮度、更低的分辨率、减小的色彩空间和/或静态或动态的淡出淡入或者说叠化
Figure BDA0002790682800000031
来产生。这种改变可以进行到纯黑-白显示的程度。可以考虑作为用于降低视觉辨识度的淡出淡入是例如棋盘格图案或其他规则或不规则图案的淡出淡入。可替换地，例如也可以考虑对相关的图像数据进行高通滤波，以避免图像中的通常很容易被辨识的低频。
对对比度、亮度、分辨率或色彩空间或淡出淡入的影响在显示屏的控制单元(其例如表现为电子控制器板)中动态执行。然后，这种执行方案适用于静止图像和运动图像，并且还可以随时间变化。
在此，“动态”是指对对比度等的所有上述影响都是实时、即延迟小于0.2秒地执行。为此，需要适当地设计显示屏的控制单元。可选地，动态适应还包括影响的种类可以或优选地应当适应于所示的图像内容。例如，在对比度降低的情况下，对明亮区域的显示不一定发生改变，而在这种情况下，显然降低亮度特别有助于增强看视保护。在所述控制单元中实施相应的调节。
如果图像数据的更差的辨识度在时间上被调制并且优选地随着接通信号S的时间更长而程度增加，则本发明的方法获得特定的质量，其中，可选地，在超过接通信号S的给定的最小时间t的情况下，显示屏将完全关闭，并且/或者显示屏上的图像显示将停住或中断。
此外，当超过接通信号S的规定的最小时间t1＜t2＜t3＜...的情况下，可以额外地还发出不适的声音信号，当超过另一个最小时间时，这种声音信号变得更大声和/或更不适。取代此类声音信号还可以使用其他类型的信号来响应观看者的方向，例如，要求移开视线的淡出淡入，和/或在车辆中、例如方向盘或例如在驾驶员的座椅上产生明显的振动。
对眼睛位置以很小的延迟、也就是小于0.2s的延迟、也就是实时的监视优选通过眼睛跟踪系统来实现，其中，至少两只眼睛的沿水平和/或竖直方向上对应角度范围α的视角以及可选地观察者相对于显示屏的头部位置应当被顾及，以便确定是否应当接通信号S。合适的眼睛跟踪系统在现有技术中是已知的，并且可以由本领域技术人员执行。在此，术语“水平”和“竖直”通常对于其表面未平行于地球表面取向的显示屏通常应理解为是绝对的，即分别平行于或垂直于地球表面。对于横放的显示屏，以及对于大多数安装在车辆中的显示屏，水平方向均相当于矩形显示屏的长边，竖直方向则相当于矩形显示屏的短边，这时显示屏以景观模式取向。
根据本发明的方法有利地适用在车辆中，其中，观察者相当于驾驶员。这样，在受限看视模式B2中，当驾驶员注视显示屏时，所示的图像数据的辨识度根据本发明对于驾驶员，附加于光学/光电/电子地接通看视模式B2被大量降低或完全阻止。这种情况尤其在黑暗的环境中、例如在夜间驾驶中具有很大优势，驾驶员的瞳孔很宽，甚至非常微弱的残余光(这种残余光在光学/光电/电子方式接通观察模式B2时，在显示屏上也从本来被遮挡的视角通常存在)对于驾驶员至少仍然可以被感知。
有利地，仅针对位于沿水平在距显示屏显示区域的垂直平分线在90°至大于20°、25°或30°之间的角度范围α内的观看者被监视眼睛位置。即使驾驶员在系好安全带的情况下稍微朝前排乘客倾斜，该位置在乘用车中相当于驾驶员的眼睛位置。然后，根据车辆是左舵还是右舵，都可以考虑垂直平分线的左侧或右侧的角度范围α。
此外，会合理的是，仅监视一个或几个距显示屏显示区域中心的最大距离为1.2m的观察者的眼睛位置。由此，例如在车辆中，作为观看者的仅包括驾驶员，但不包括后座乘客。例如1m或0.8m的较小数值也可以考虑作为前述最大距离。
此外，本发明的另一设计被证明是有利的，其中，在接通信号S的时间期间，在图像数据中，一个或几个文本消息和/或一个或几个符号淡出淡入。在此，诸如“由于驾驶员分心而引起图像处理(Image manipulation due to driver distraction)”之类的文本消息是适宜的。
此外，因此，前排乘客还被间接提示要求驾驶员或者说观看者停止观看显示屏。一旦驾驶员、也就是观看者移开视线，则不再接通信号S，上述文本消息或符号的淡出淡入当然被立即以及显然取消，如执行的话，图像数据的所有根据本发明的处理也将被取消，并且显示将返回到初始状态。可选地，所述对图像数据的处理的取消可以延长超过例如5秒的时间段，以便为不被跟踪眼睛位置的直接观看者令人愉悦地提供视觉体验。
原则上，当上述参数在一定限度内被改变，保持获得本发明的功效。
不言而喻地，前面提到的和下面说明的特征不仅适用于所述的组合，而且还适用于其他组合或作为独立的特征，而不脱离本发明范围。
附图说明
下面，借助附图更详细地解释本发明，附图还示出本发明的重要特征。其中：
图1示出在针对自由看视模式的运行方式B1中的显示屏的原理简图，
图2示出在针对受限看视模式的运行方式B2中的显示屏的原理简图，
图3示出本发明在车辆中的用途的示意图，其中，根据本发明的图像处理未被激活，以及
图4示出本发明在车辆中的用途的示意图，其中，根据本发明的图像处理被激活。
附图并非按比例绘制，仅反映原理图示。
具体实施方式
在图1中示出针对自由看视模式的运行方式B1中的显示屏的原理简图。相反，图2示出针对受限看视模式的运行方式B2中的显示屏的原理简图。关于其示例性实施例，参见上述申请人上面提到的WO2015/121398A1，其中，这里介绍的图1和图2作为相对应的图3和图4的现有技术在其结构和工作原理方面加以介绍，出于冗余的原因，在此不再赘述。
当然，显示屏1也可以是实现两种运行方式B1和B2的其他设计。
现在将特别参照附图3和4阐释本发明。
图3示出本发明在车辆中的用途的示意图，由于信号S未接通，本发明的图像处理未被激活。另一方面，图4示出本发明在车辆中的用途的示意图，由于接通了信号S，因此本发明的图像处理被激活。
用于处理显示屏1的图像数据的根据本发明方法能够以至少两种运行方式-针对自由看视模式的运行方式B1和针对受限看视模式的运行方式B2运行，并且所述显示屏例如根据申请人的WO2015/121398的教导进行配置，所述方法包括如上所述的以下步骤：
a)接通运行方式B2，
b)在围绕显示屏(1)的垂直平分线的给定的角度范围α内，对观看者2的眼睛位置或者说眼睛状态进行持续的或反复的监视，
如果观看者2的眼睛位置表示观看者2正在看显示屏1，则接通信号S，以及
如果观看者2的眼睛位置表示观看者2没在看显示屏1，则切断信号S，
c)关于对比度、亮度、分辨率、色彩空间、淡出淡入和/或其他图像参数方面，相对于初始图像数据对显示屏1上显示的图像数据进行处理，其中，所述处理：
i.以如下方式执行：使得产生图像数据的更差的视觉辨识度，由此，受限看视模式B2的质量得到增强，
ii.动态地在显示屏1的控制单元中执行，以及
iii.仅在接通信号S的时间段内执行，
d)重复步骤b)和c)直到给定的中止条件为止，给定的中止条件例如为关断运行方式B2。
当然，所述处理在自由看视模式B1中未被激活，即，在这种运行方式下不执行所述处理。
此外，通常还有另一个、直接的观看者3，其在运行方式B2中应当持续看到显示屏上的图像数据，并且其停留在角度范围α之外。其眼睛位置在本发明的范围内无关紧要。
在根据图3的设计中，根据本发明在给定角度范围α内对观察者2的眼睛位置持续或反复监视。
图3示出观察者2在车辆中(把眼睛)越过方向盘4看视。因此，信号S切断，并且在步骤c)中根据本发明的处理未被激活。现在，前座乘客，即观看者3可以在受保护的看视模式B2中不被打扰地观看显示屏1的内容，例如，互联网站或诸如数字电视之类的娱乐节目。
相反，图4示出本发明在车辆中的用途的示意图，其中，根据本发明的图像处理根据步骤c)是激活的，因为信号S是接通的。在此，观看者2、即驾驶员观看显示屏1，这种观看通过监视眼睛位置被检测到。因此，信号S被接通。观看者3也看向显示屏1。但是，这里对图像数据的根据本发明的处理是激活的，这由显示屏1的填充有小点的区域表示。对于观看者3，当然，这些处理也是可见的，但是通常，在显示屏1的看视模式B2下由于受限视角指向观看者，因此观看者可以毫无问题地辨识图像。
在此，在步骤c)中，以产生图像数据的更差的视觉辨识度的方式执行相应的一次或多次处理，从而提高受限看视模式B2的质量。
这例如通过如下方式依然是可行的，即，图像数据的所述的更差的视觉辨识度通过相对于初始图像数据降低的对比度以及较低的亮度来产生。例如通过接上相应的图像数据过滤器可以实现对比度的降低，降低亮度同理。
但是，关于亮度的降低，在将LCD显示屏用作显示屏1的情况下，只要接通了信号S，就可以简单地降低背光的亮度。对于OLED显示屏和其他显示屏类型，相应地降低了工作亮度。
对对比度和亮度的影响在显示屏1的控制单元中动态地实现，所述控制单元例如作为电子控制器板呈现。然后，该执行方案既适用于静止图像，也适用于运动图像，并且可以随时间变化。
如果图像数据的所述的更差的视觉辨识度随时间得到调制并且优选随着接通信号S的时间的延长而增加，则本发明的方法获得特定的质量。在这里介绍的实施例中，可以特别是随着接通信号S的时间增加，持续降低亮度和对比度，以使观看者2的观看兴趣丧失，而对于观看者3、即前排乘客无需通过关断而完全撤消图像。
然而，可以选择性地在超出例如10秒的给定的、接通信号S的最小时间之后，显示屏1可以完全关闭，和/或显示屏1上的图像显示停止或中断。
优选的是，通过眼睛跟踪系统来实现对眼睛位置的延迟很小(即延迟率＜0.2秒，相当于实时)的监视，其中，至少是在水平和/或竖直方向上两只眼睛的为角度范围α的视角以及可选地还有相对于显示屏1的观看者2的头部位置被顾及，以便确定是否应该接通信号S。观察者2、即驾驶员的双眼的前述需要顾及的、在水平和/或怪直方向上的视角可以这样确定：对于给定车辆中驾驶员眼动区域的几何形状(眼动区域在此是指根据经验确定的三维空间，在该三维空间中一个或多个观察者的双眼通常以最高的概率(即大于95％)停留)，确定在显示屏1上的相应视角。在任何情况下，如果观看者2明显没在看显示屏1，即当他越过显示屏1看视时，也不应接通信号S。
例如，仅针对观看者2的眼睛监视眼睛位置，观看者2的眼睛在水平方向上位于距显示屏1的显示区域的垂直平分线在90°至大于20°、25°或30°的角度范围α内。这在乘用车中对应的是驾驶员，即使驾驶员在系上安全带的情况下稍微向前排乘客倾斜，其中，显示屏1也应该水平地位于前排乘客、即观看者3前面的中间位置，因此，根据车辆是左舵还是右舵，然后可以在垂直平分线的左侧或右侧考虑所述角度范围α。
合适的眼睛跟踪系统在现有技术中是已知的，并且本领域技术人员可以毫无问题地执行。
在将根据本发明的方法应用于车辆中的情况下，在受限看视模式B2中，观看者2、即驾驶员观看显示屏1时，附加于以光学的/光电子的方式接通看视模式B2地，驾驶员对显示的图像数据的辨识度进一步明显减低或完全不能辨识。这种情况尤其在较暗的环境中、例如在夜间驾驶中，具有很大的优势，因为驾驶员瞳孔扩宽，甚至是非常微弱的残余光(这在光学地、光电子地接通看视模式B2时在显示屏1上也从本来被阻挡的视角而通常存在)对于驾驶员至少还是能够感知到的。
此外，会有用的是，仅监视位于距显示屏1的显示区域或者说显示表面的中心点最大距离为1.2m的一个或多个观看者2的眼睛位置。例如在车辆中，仅将驾驶员作为观察者2，但不包括后座乘客。如1m或0.8m的较小数值对应可行的最大距离也可以考虑。
自然地，本发明的方法还允许考虑多个观看者2的眼睛位置；因此，可以考虑多个观看者2的眼睛位置。这里，只要一个观看者看着显示屏1，就足以接通信号S。
此外，另一设计被证实有利，其中，在信号S接通的时间段，在图像数据中有一个或几个文本消息和/或一个或几个符号淡出淡入。就此而言，诸如“由于驾驶员分心而引起图像被处理”之类的文本消息是有意义的。
一旦由于驾驶员、即观看者2将视线从显示屏1移开而不再接通信号S，则上述文本消息或符号的淡出淡入当然将被立即取消，如果执行的话，对图像数据根据本发明的所有处理也被取消。
上面介绍的本发明实现了如下目的：通过根据本发明的用于处理显示屏的图像数据的方法，可以在受限看视模式下显著增强对信息的安全呈现。此外，该方法可以容易地执行。

Claims (9)

1.一种用于处理针对显示屏(1)的图像数据的方法，所述显示屏能够以包括了针对自由看视模式的运行方式B1和针对受限看视模式的运行方式B2的至少两种运行方式运行，所述方法包括以下步骤：
a)接通运行方式B2，
b)在围绕显示屏(1)的垂直平分线的给定的角度范围α内，对观看者(2)的眼睛位置进行持续的或反复的监视，
如果观看者(2)的眼睛位置表示观看者(2)正在看显示屏(1)，则接通信号S，以及
如果观看者(2)的眼睛位置表示观看者(2)没在看显示屏(1)，则切断信号S，
c)相对于初始图像数据，在对比度、亮度、分辨率、色彩空间、淡出淡入和/或其他图像参数方面，对显示屏(1)上显示的图像数据进行处理，其中，所述处理：
i.以如下方式执行：产生图像数据的更差的视觉辨识度，使得受限看视模式B2的质量得到增强，
ii.动态地在显示屏(1)的控制单元中执行，以及
iii.仅在接通信号S的时间段内执行，
d)重复步骤b)和c)直到给定的中止条件为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像数据的所述更差的视觉辨识度能够通过相对于初始图像数据降低的对比度、更低的亮度、更低的分辨率、减小的色彩空间和/或静态或动态的淡出淡入来产生。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，图像数据的更差的视觉辨识度随时间得到调制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，图像数据的更差的视觉辨识度随着接通信号S的时间更长而程度增加，其中，优选在超过接通信号S的给定最大时间t的情况下，显示屏(1)将完全关闭。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过眼动跟踪系统来实现对眼睛位置的监视。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对眼睛位置的监视考虑到两只眼睛在水平和/或竖直方向上的视角以及相对于所述显示屏(1)的头部位置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，仅针对沿水平位于距显示屏(1)的显示区域的垂直平分线在90°至大于20°、25°或30°之间的角度范围内和/或距显示屏(1)的显示区域的中心点的最大距离为1.2m的观看者(2)，监视所述眼睛位置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在接通信号S的时间段，在图像数据中由文本消息和/或符号淡出淡入。
9.一种根据前述权利要求中任一项所述的方法在车辆中的用途，其中，观察者(2)是驾驶员。
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