CN112437288A - 三维立体成像显示仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三维立体成像显示仪。该三维立体成像显示仪包括光偏转器和投影显示介质，还包括：成像处理器，用于处理来自信号源的视频信号；存储器，用于存储经过分解后所述视频信号中的平面图像数据；显示芯片，用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器，经光偏转器投影到旋转的所述投影显示介质上；成像传感器，用于置检测所述投影显示介质的位置；所述成像处理器，还用于控制所述显示芯片依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质上，通过投影到投影显示介质上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。本申请解决了三维立体成像显示仪原理复杂且成本较高的技术问题。通过本申请实现了三维立体成像。

Description

三维立体成像显示仪

技术领域

本申请涉及三维显示领域，具体而言，涉及一种三维立体成像显示仪。

背景技术

现实世界是一个立体空间，由于物体都存在三维尺寸和空间位置关系，因此只有立体显示器才能够真实的重现客观世界的景象，即表现出图像的深度感、层次感、真实感以及图像的现实分布状况。

三维立体显示技术主要可以包括：传统2D显示技术、双目视差立体显示技术以及真三维立体显示技术。

其中，传统2D显示技术采用二维的计算机屏幕来显示旋转的2D图像，从而产生3D的显示效果。

其中，双目视差立体显示技术的原理首先通过软件和电路功能使某一时刻的一对视差图像，左眼视图输出到LCD偶数列像素上，右眼视图输出到LCD奇数列像素上；然后使用如柱面光栅等手段使观察者的左眼只能看到偶数列像素上的信息，右眼只能看到奇数列像素上的信息；最后通过大脑的综合，形成具有深度感的立体图像。

双目视差立体显示技术中主要包括了沉浸式系统，主要基于双目视差立体显示技术，需要佩带诸如偏振眼镜、互补色眼镜或液晶光开关眼镜等辅助工具。以及自由立体显示技术，主要基于双目视差立体显示技术，不需要佩带诸如偏振眼镜等辅助工具。

真三维立体显示技术主要采用体积式显示技术和全息技术。

其中，体积式显示技术主要用于动态物体的显示。在该技术中，一串二维图像被投影到一个旋转或移动的屏幕上，同时该屏幕以观察者无法觉察的速度在运动，因为人的视觉暂留从而在人眼中形成三维物体。因此，使用这种立体显示技术的显示系统可实现图像的真三维显示(360°可视)。系统中不同颜色的光束通过光偏转器投影到显示介质上，从而使得介质体现出丰富的色彩。同时，这种显示介质能让光束产生离散的可见光点，这些点就是体素，对应于三维图像中的任一点。一组组体素用来建立图像，观察者可从任意视点观察到这个真三维图像。

其中，全息技术是一个两步成像过程，即物体光波的记录(存储或编码)和再现(重构或解码)的过程，通常前一过程利用光的干涉实现，后一过程利用光的衍射完成。实现此功能的两束光线要求具有高度相干性，通常为激光光束。

针对相关技术中三维立体成像显示仪原理复杂且成本较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种三维立体成像显示仪，以解决三维立体成像显示仪原理复杂且成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种三维立体成像显示仪。

根据本申请的三维立体成像显示仪包括：光偏转器和投影显示介质，还包括：成像处理器，用于处理来自信号源的视频信号；存储器，用于存储经过分解后所述视频信号中的平面图像数据；显示芯片，用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器，经光偏转器投影到旋转的所述投影显示介质上；成像传感器，用于置检测所述投影显示介质的位置；所述成像处理器，还用于控制所述显示芯片依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质上，通过投影到所述投影显示介质上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。

可选地，所述成像处理器包括：第一处理单元，用于将所述视频信号中的三维立体图像分解为多个二维平面图像；第二处理单元，用于输出通过驱动电路传输所述多个二维平面图像的控制信号；第三处理单元，用于输出驱动电机驱动电路带动所述投影显示介质同步旋转与二维投影图像同步的控制信号。

可选地，所述存储器包括：第一储存器，用于储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高分辨率的二维平面图像；第二储存器，用于储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高色彩的二维平面图像。

可选地，所述显示芯片包括：OLED显示单元，用于显示二维平面图像数据。

可选地，所述成像传感器包括：红外位置传感器，用于检测所述光偏转器相对于所述投影显示的转动位置。

可选地，所述成像处理器，包括：FPGA芯片和/或CPLD芯片。

可选地，所述成像处理器，还用于输出第一控制信号，用于依序将存储在所述存储器中的二维平面图像数据传输至所述显示芯片。

可选地，所述成像处理器，还用于输出第二控制信号，用于根据位置传感器检测的投影显示介质的位置，输出与二维投影图像同步的所述光偏转器的电机驱动信号。

可选地，所述成像处理器，还用于接收来自信号源的视频信号，并将将所述视频信号中的三维图像数据分解成多个二维平面图像数据存储到存储器中。

可选地，所述成像处理器的I/O接口分别与信号源输入端、安成像传感器的信号输出端、显示内存的数据输入端/输出端、所述显示芯片的驱动电路控制端连接。

在本申请实施例中三维立体成像显示仪，采用体积式显示的方式，通过成像处理器，用于处理来自信号源的视频信号；存储器，用于存储经过分解后所述视频信号中的平面图像数据；显示芯片，用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器，经光偏转器投影到旋转的所述投影显示介质上；成像传感器，用于置检测所述投影显示介质的位置；所述成像处理器，还用于控制所述显示芯片依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质上，通过投影到所述投影显示介质上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。达到了快速、简易成像的目的，从而实现了三维立体成像的技术效果，进而解决了三维立体成像显示仪原理复杂且成本较高的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的三维立体成像显示仪的内部结构示意图；

图2是根据本申请实施例的三维立体成像显示仪外部结构示意图；

图3是根据本申请实施例的三维立体成像显示仪的接口示意图；。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至2所示，在本申请实施例中的三维立体成像显示仪，包括：光偏转器100和投影显示介质300，还包括：成像处理器2002，用于处理来自信号源的视频信号；存储器2001，用于存储经过分解后所述视频信号中的平面图像数据；显示芯片2003，用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器，经光偏转器100投影到旋转的所述投影显示介质300上；成像传感器2004，用于置检测所述投影显示介质的位置；所述成像处理器2002，还用于控制所述显示芯片依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质上，通过投影到所述投影显示介质上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。所述光偏转器100和所述投影显示介质300均可以采用现有相关技术中的配置方式进行部署。通过所述成像处理器2002处理来自信号源的视频信号中的三维立体图像，并将所述三维立体图像进行分解得到多个二维平面上的图像。通过所述存储器2001用于将经过分解后所述视频信号中的平面图像数据进行储存。通过所述存储器2001可以是显示内存。所述显示芯片2003用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器100，并经由所述光偏转器100投影到旋转的所述投影显示介质300上。所述显示芯片2003可以采用OLED。所述成像传感器2004，用于置检测所述投影显示介质300的位置，所述投影显示介质300的位置是指其旋转的相对位置关系。通过所述所述成像处理器2002控制所述显示芯片2003依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质300上，通过投影到所述投影显示介质300上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。

具体实施时，所述成像处理器2002接收来自信号源的视频信号即被显示的三维图像数据，将三维图像数据分解成若干幅二维平面图像数据存储到所述存储器2001中。成像处理器2002输出控制信号依序将存储在存储器2001中的二维平面图像数据通过显示芯片2003的驱动电路，传输给显示芯片2003。显示芯片2003上形成发光的二维图像，显示芯片2003将包含有二维平面图像数据的光发送到给光偏转器100，经投光偏转器100投影到旋转的投影显示介质300上。

进一步，所述所述成像处理器2002根据成像传感器2004检测的投影显示介质300的位置，输出与二维投影图像同步的电机驱动信号，通过电机驱动电路驱动电机带动投影显示屏同步旋转，使二维平面图像投影到与之同步高速旋转的投影显示介质300上。

在本申请的一种可选的实施方式中，三维立体成像显示仪的成像空间可以由投影显示介质300的旋转或平移产生，即在投影显示介质300扫过成像空间时在发射面上激活体素。由于体素激活后的有效时间是有限的，因此需要不断刷新成像空间中的每个体素。所以，投影显示介质300，的运动频率要够快，才能生成稳定的三维物体的立体图像。

在本申请的一种可选的实施方式中，由于人眼的视觉暂留现象，每一幅三维平面图像的刷新频率要大于等于50Hz，才不会看到图像的闪烁。

在本申请的一种可选的实施方式中，由于三维立体成像显示仪是靠投影显示介质300的周期运动来构成成像空间，极高的运动速度，会产生一系列的机械问题：机械部分的稳定性和显示单元的使用寿命，机械部分的噪声和振动，机械部分对显示单元的轻便性的影响。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

采用体积式显示的方式，通过成像处理器，用于处理来自信号源的视频信号；存储器，用于存储经过分解后所述视频信号中的平面图像数据；显示芯片，用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器，经光偏转器投影到旋转的所述投影显示介质上；成像传感器，用于置检测所述投影显示介质的位置；所述成像处理器，还用于控制所述显示芯片依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质上，通过投影到所述投影显示介质上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。达到了快速、简易成像的目的，从而实现了三维立体成像的技术效果，进而解决了三维立体成像显示仪原理复杂且成本较高的技术问题。

作为本实施例中的可选实施方式，所述成像处理器包括：第一处理单元，用于将所述视频信号中的三维立体图像分解为多个二维平面图像；第二处理单元，用于输出通过驱动电路传输所述多个二维平面图像的控制信号；第三处理单元，用于输出驱动电机驱动电路带动所述投影显示介质同步旋转与二维投影图像同步的控制信号。

作为本实施例中的可选实施方式，所述存储器2001包括：第一储存器，用于储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高分辨率的二维平面图像；第二储存器，用于储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高色彩的二维平面图像。

具体实施时，通过所述第一储存器，储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高分辨率的二维平面图像。同时在第二储存器储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高色彩的二维平面图像。

通过分开储存，集中调用，提高了速度。

作为本实施例中的可选实施方式，所述显示芯片2003包括：OLED显示单元，用于显示二维平面图像数据。

具体实施时，OLED显示单元，用于显示二维平面图像数据。

所述OLED显示单元采用机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode)，具备轻薄、省电等特性。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，并且能够显著节省电能。OLED的特性是自己发光，不像TFT LCD需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等。

OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩，配合二维平面图像数据的类型。

作为本实施例中的可选实施方式，所述成像传感器2004包括：红外位置传感器，用于检测所述光偏转器相对于所述投影显示的转动位置。

具体实施时，

作为本实施例中的可选实施方式，所述成像处理器2002，包括：FPGA芯片和/或CPLD芯片。

FPGA芯片，全称为Field－Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)，在所述成像处理器2002中采用FPGA芯片，并且在编程后能够实现控制器的多种功能。

CPLD芯片，全称为Complex Programmable Logic Device)，CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。

作为本实施例中的可选实施方式，所述成像处理器2002，还用于输出第一控制信号，用于依序将存储在所述存储器中的二维平面图像数据传输至所述显示芯片。

具体实施时，在所述成像处理器2002输出所述第一控制信号用于依序将存储在所述存储器中的二维平面图像数据传输至所述显示芯片。

作为本实施例中的可选实施方式，所述成像处理器2002，还用于输出第二控制信号，用于根据位置传感器检测的投影显示介质的位置，输出与二维投影图像同步的所述光偏转器的电机驱动信号。

具体实施时，在所述成像处理器2002输出第二控制信号，用于根据位置传感器检测的投影显示介质的位置，输出与二维投影图像同步的所述光偏转器的电机驱动信号。

作为本实施例中的可选实施方式，所述成像处理器2002，还用于接收来自信号源的视频信号，并将将所述视频信号中的三维图像数据分解成多个二维平面图像数据存储到存储器2001中。

具体实施时，所述成像处理器2002用于分解三维图像数据得到多个二维平面图像数据存储到存储器中。

如图3所示，所述成像处理器的I/O接口分别与信号源输入端、安成像传感器的信号输出端、存储器的数据输入端/输出端、所述显示芯片的驱动电路控制端连接。

具体实施时，I/O接口是主机(成像处理器)与被控对象进行信息交换的纽带。主机(成像处理器)通过I/O接口与外部设备进行数据交换。由于I/O接口电路都是可编程的,即可通过编程后与信号源输入端、安成像传感器的信号输出端、存储器的数据输入端/输出端、所述显示芯片的驱动电路控制端连接。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维立体成像显示仪，其特征在于，包括：光偏转器和投影显示介质，还包括：

成像处理器，用于处理来自信号源的视频信号；

存储器，用于存储经过分解后所述视频信号中的平面图像数据；

显示芯片，用于将包含有平面图像数据的光发送到给光偏转器，经光偏转器投影到旋转的所述投影显示介质上；

成像传感器，用于置检测所述投影显示介质的位置；

所述成像处理器，还用于控制所述显示芯片依次将平面图像数据投影到所述投影显示介质上，

通过投影到所述投影显示介质上的不同颜色的多个平面图像数据叠加合成得到所述视频信号的三维立体图像。

2.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述成像处理器包括：

第一处理单元，用于将所述视频信号中的三维立体图像分解为多个二维平面图像；

第二处理单元，用于输出通过驱动电路传输所述多个二维平面图像的控制信号；

第三处理单元，用于输出驱动电机驱动电路带动所述投影显示介质同步旋转与二维投影图像同步的控制信号。

3.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述存储器包括：

第一储存器，用于储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高分辨率的二维平面图像；

第二储存器，用于储存所述视频信号中的三维立体图像分解为多个高色彩的二维平面图像。

4.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述显示芯片包括：

OLED显示单元，用于显示二维平面图像数据。

5.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述成像传感器包括：

红外位置传感器，用于检测所述光偏转器相对于所述投影显示的转动位置。

6.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述成像处理器，包括：FPGA芯片和/或CPLD芯片。

7.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述成像处理器，还用于输出第一控制信号，用于依序将存储在所述存储器中的二维平面图像数据传输至所述显示芯片。

8.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述成像处理器，还用于输出第二控制信号，用于根据位置传感器检测的投影显示介质的位置，输出与二维投影图像同步的所述光偏转器的电机驱动信号。

9.根据权利要求1所述的显示仪，其特征在于，所述成像处理器，还用于接收来自信号源的视频信号，并将将所述视频信号中的三维图像数据分解成多个二维平面图像数据存储到存储器中。

10.根据权利要求1至9任一项所述的显示仪，其特征在于，所述成像处理器的I/O接口分别与信号源输入端、安成像传感器的信号输出端、存储器的数据输入端/输出端、所述显示芯片的驱动电路控制端连接。

Images