CN114935830A - 裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置 - Google Patents

裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114935830A
CN114935830A CN202210855702.2A CN202210855702A CN114935830A CN 114935830 A CN114935830 A CN 114935830A CN 202210855702 A CN202210855702 A CN 202210855702A CN 114935830 A CN114935830 A CN 114935830A
Authority
CN
China
Prior art keywords
emitting
light
planar light
dimensional image
bars
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210855702.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114935830B (zh
Inventor
纪智辉
王新国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
4u Beijing Technology Co ltd
Original Assignee
4u Beijing Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 4u Beijing Technology Co ltd filed Critical 4u Beijing Technology Co ltd
Priority to CN202210855702.2A priority Critical patent/CN114935830B/zh
Publication of CN114935830A publication Critical patent/CN114935830A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114935830B publication Critical patent/CN114935830B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/54—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels the 3D volume being generated by moving a 2D surface, e.g. by vibrating or rotating the 2D surface
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置。其中，该方法包括：生成基于待显示的三维图像的最表层的多个切片点信号；基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，控制全息显示装置的多个平面发光条中的相应的平面发光条发光，以使得所述多个平面发光条在旋转的情况下能够显示与所述待显示的三维图像对应的所述三维全息影像。本发明解决了现有的三维全息显示技术无法展示景深信息的技术问题。

Description

裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置
技术领域
本发明涉及三维全息显示领域，具体而言，涉及一种裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置。
背景技术
全息风扇是一种通过LED风扇旋转与灯珠发亮，借助人眼POV视觉暂留原理，实现裸眼3D体验的全息产品。
现有的全息风扇的显示技术本质上只是二维平面的显示方式，无法展示景深信息，其主要通过成像目标与背景环境的深度差来达到伪全息的显示效果。因此，显示效果受角度光线等因素的影响，有时候看上去会显得平面化，缺乏立体效果。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置，以至少解决现有的三维全息显示技术无法展示景深信息的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种裸眼三维全息影像的显示方法，包括：生成基于待显示的三维图像的最表层的多个切片点信号；基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，控制全息显示装置的多个平面发光条中的相应的平面发光条发光，以使得所述多个平面发光条在旋转的情况下能够显示与所述待显示的三维图像对应的所述三维全息影像。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种全息显示装置，包括：电机，被配置为在微控制器的控制下，能够通过转动轴带动多个平面发光条围绕所述转动轴旋转；微控制器，被配置为能够执行上述任一项所述的方法，来控制旋转状态中的所述多个平面发光条发光。
在本发明实施例中，基于多个切片点信号中的每一个切片点信号，控制用于显示三维图像的具有多个平面发光条的全息显示装置的相应的一平面发光条，从而解决了现有的三维全息显示技术无法展示景深信息的技术问题，具有三维立体显示逼真、用户体验好的有益效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例一的裸眼三维全息影像的显示方法；
图2是根据本发明实施例二的裸眼三维全息影像的显示方法；
图3是根据本发明实施例三的裸眼三维全息影像的显示方法；
图4是根据本发明实施例四的裸眼三维全息影像的显示方法；
图5是根据本发明实施例的全息显示装置的正视图；
图6是根据本发明实施例的螺旋叠加的平面发光条的立体结构示意图。
附图标记：12、基座；14、容纳腔；16、支撑杆；10、转动轴；18、平面发光条；20、LED。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种裸眼三维全息影像的显示方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S102，生成基于待显示的三维图像的最表层的多个切片点信号。
在一个示例性实施例中，生成基于待显示的三维图像的最表层的多个切片点信号包括：基于多个所述平面发光条的数量和多个所述平面发光条中的每一个平面发光条的位置，将所述待显示的三维图像进行水平切片，得到所述待显示的三维图像的多个水平切片，其中，进行水平切片指在平行于所述待显示的三维图像的基准面的方向对所述待显示的三维图像进行切片；基于多个所述水平切片中的每一个水平切片的最表层的像素和多个所述平面发光条中的相应的平面发光条的属性，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号。
其中，多个所述切片点信号中的每一个切片点信号用于控制多个所述平面发光条中的相应的平面发光条发光，以使得所述相应的平面发光条在旋转的情况下能够显示所述多层水平切片中的相应一层水平切片的最表层的图像。
在一个示例中，基于多个所述水平切片中的每一个水平切片的最表层的像素和多个所述平面发光条中的相应的平面发光条的属性，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，包括：在多层所述水平切片中的每一层水平切片的最表层的各个像素点与多个所述平面发光条中的相应的平面发光条的旋转显示区域的各个位置之间，建立显示对应关系；基于所述显示对应关系和所述相应的平面发光条的旋转速度，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号。
在一个示例中，基于所述显示对应关系和所述相应的平面发光条的旋转速度，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，包括：根据所述显示对应关系，确定所述旋转显示区域中各个位置的灰度信息；根据所述灰度信息和所述相应的平面发光条的旋转速度，生成每一个所述切片点信号。
在一个示例中，建立显示对应关系包括：获取三维图像坐标系中的所述待显示的三维图像的每一层切片的最表层的各个像素点的坐标；基于变换矩阵，将所述各个像素点的坐标转换为全息显示装置坐标系中的所述相应的平面发光条的旋转显示区域的各个位置的坐标，以建立所述显示对应关系。
步骤S104，基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，控制全息显示装置的多个平面发光条中的相应的平面发光条发光，以使得所述多个平面发光条在旋转的情况下能够显示与所述待显示的三维图像对应的所述三维全息影像。
在一个示例中，在多个所述平面发光条的每个平面发光条的多个发光器件上设置有非周期性光子筛；通过所述非周期性光子筛的光孔分别限制多个所述发光器件的每个LED 像素的发光有效区域，以广角衍射所述每个LED像素所发出的光形成的光场。
传统的平面显示方式无法满足3D数字技术发展的需要，而现有的全息显示技术本质上是平面显示方式，其主要通过成像目标与背景环境的深度差来达到伪全息的显示效果。而本申请实施例，通过对成像介质结构的改进以及成像显示方法的改进，使得3D图像信息得以通过立体的方式呈现，从而能够更逼真的显示三维图像，进而提高了用户的体验。
实施例2
根据本发明实施例，提供了另一种裸眼三维全息影像的显示方法，如图2所示，该方法包括：
步骤S202，将待显示的三维图像进行水平切片。
进行水平切片是将待显示的三维图像分解为多个水平层，水平层的数量与全息显示装置上的螺旋层叠的平面发光条的数量对应。在对三维图像进行切片时，需要考虑多种因素，例如平面发光条的数量，每个平面发光条的位置等。
此外，进行水平切片指在平行于待显示的三维图像的基准面的方向对所述待显示的三维图像进行切片。基准面可以是横向水平面，也可以是纵向的与横向水平面正交的平面。也就是说，进行切片可以是横向对待显示的三维图像进行切片，也可以是纵向对待显示的三维图像进行切片。
本实施例中，将待显示的三维图像进行切片是为全息显示装置的相应平面发光条生成针对该平面发光条的显示控制指令，从而准确地使得相应平面发光条显示该水平切片对应的图像。这样，通过将三维图像切分成多个水平层，可以将全息显示分解到全息显示装置的多个螺旋叠加的平面发光条上，而通过螺旋叠加在一起的高速旋转可控发光的多个平面发光条，便能实现一个真正裸眼3D全角度的全息影像展现。
在一个示例性实施例中，待显示的三维图像可以表示为有理模型或非均匀模型，可以使用三角形的刻面信息来获取切片轮廓，还可以通过有理B样条曲面来计算切片轮廓，其中通过有理 B 样条曲面进行切片可以通过以下公式形式表示：
Figure 861233DEST_PATH_IMAGE001
其中，S(x，y)是切片表面的轮廓曲线，参数x和y是切片表面在水平面上的坐标，n和 m 是切片表面在x和y方向上的度数，Pij是控制多边形的 3D 净控制点，Wij是Pij对应的权重，bik和bjl分别是 k 阶和l阶的 B 样条基函数，η是校正因子。
在一个示例中，每个水平切片的厚度可以是相同的。例如，假设，全息显示装置的平面发光条有a层，每个平面发光条的厚度相同，都为h。那么，三维图像切片后的水平切片的数量也应当为a个，水平切片的厚度为三维图像的厚度的1/a。
在其他的示例中，全息显示装置的平面发光条的厚度也可以不同，例如，其中的一个平面发光条的厚度为h1，所有平面发光条的总厚度为H，那么，对应该平面发光条的水平切片的厚度应当为三维图像的厚度的h1/H。
本申请实施例中，通过有理 B 样条曲面来进行切片，并引入了校正因子，使得待显示的三维图像能够被更精确地切割，并被反映到相应的平面发光条上。这样，全息显示装置的多个平面发光条同时高速旋转时，能够高度准确且可靠地构建出三维全息影像，且所构建出的三维全息影像具有深度感，从而实现了真正的三维显示。
步骤S204，进行坐标系转换，建立显示对应关系。
本实施例中，三维图像所在的三维图像坐标系是世界坐标系，全息显示装置的坐标系是用户坐标系。在用户坐标系中，以全息显示装置的转动轴和基座的交点为原点，以转动轴为Z轴，以基座的底面所在的平面为XY面。
首先，获取三维图像坐标系中的待显示的三维图像的每一层切片的最表层的各个像素点的坐标。
接着，进行坐标系转换。在三维图像坐标系中，三维图像的像素点的坐标表示为
Figure 624046DEST_PATH_IMAGE002
，转换到全息显示装置坐标系中的坐标
Figure 607045DEST_PATH_IMAGE003
可以通过下式表示为：
Figure 346462DEST_PATH_IMAGE004
用X、Y、Z坐标值的方式表示该转换关系为：
Figure 862632DEST_PATH_IMAGE005
其中，Xw，Yw，Zw表示三维图像的任一像素点在三维图像坐标系的坐标值，Xc，Yc，Zc表示该像素点转换到全息显示装置坐标系的坐标值。B为变换矩阵，用于将三维图像坐标系转换到全息显示装置坐标系。B可以近似表示为：
Figure 826040DEST_PATH_IMAGE006
上式中，ψ为斜对称矩阵，I为单位矩阵，其中，
Figure 30757DEST_PATH_IMAGE007
上式中，δ为角度误差校正因子，ac为两个坐标系的x轴之间的夹角，Bc为两个坐标系的y轴之间的夹角，yc为两个坐标系的z轴之间的夹角。
本实施例中，在进行坐标转换时，引入了角度误差校正因子，从而使得坐标系的转换更为精准。在一个示例中，角度误差校正因子可以通过深度神经网络的训练来生成，在另外一个示例中，也可以预先设置。
步骤S206，生成切片点信号。
在平面发光条高速旋转的过程中，轨迹面上的各个点的位置与需要显示的三维图像的像素点一一对应。因此，需要基于三维图像的各个像素点，根据所述显示对应关系，确定所述旋转显示区域中各个位置的灰度信息，之后，基于灰度信息和/或平面发光条的旋转速度生成相应的平面发光条的切片点信号。该切片点信号中主要包括控制用于显示所述待显示的三维图像的全息显示装置的相应的平面发光条进行发光的显示数据，例如，多个发光器件的闪烁频率、灰度信息等。
在一个示例性实施例中，切片点信号中除了包括显示数据之外，还可以包括角速度信息。全息显示装置的各个平面发光条的旋转角速度可以彼此不同，当然也可以彼此相同。因此，在切片点信号中携带与该水平切片对应的平面发光条的转速信息，可以使得各个平面发光条以不同的速率进行旋转，从而使得显示的三维影像更加多样化。
步骤S208，基于切片点信号，控制全息显示装置的运动和显示。
在一个实施例中，全息显示装置的微控制器可以将接收到的用户选择的转速（例如，用户通过速度按钮选择的转速）发送给电机，通过电机控制转动轴的转速，来带动平面发光条高速旋转。电机的转速可以为300至360转/分，以达到20至24帧/秒的刷新频率。由于0.4秒的时间为人眼产生视觉暂留的较佳时间，因此，刷新频率较佳地为24帧/秒。在另外一个实施例中，也可以在切片点信号中携带预设的转速信息，并将预设的转速信息发送给电机，通过电机控制相应的发光平面层的转速。
在平面发光条高速旋转的同时，根据切片点信号中的显示数据，例如每个像素点处RGB LED的三个RGB灰度值，来点亮相应LED。
全息显示装置的每个平面发光条是类似于风扇叶的平面发光条，上面按照一定的规律设置有多个发光器件，例如，多个LED发光点，其用树脂或者塑料封装起来形成点阵。在平面发光条旋转时，多个发光器件中的每一个发光器件按照一定的轨迹旋转运动后，由于视觉暂停原理，每一个发光器件会形成一条轨迹线。
本实施例中，多个平面发光条叠加在一起，多个平面发光条上的多个发光器件的多条轨迹线会形成一个轨迹面。这样，可以创建一个不是二维而是三维的全息影像。
在一个实施例中，全息显示装置的发光器件的表面设置有非周期性光子筛。通过光子筛的光孔限制每个 LCD 像素的有效区域，光孔以广角衍射光场，从而增加了全息图像的视角。使用非周期性光子筛，可以以高角度衍射光，从而增加了视角。
光子筛的光孔需要与LCD像素一一对应，每个 LCD 像素的有效区域只有一个光孔，光孔的总数与平面发光条的LCD像素数相同。在一个示例中，光子筛中光孔的大小为2至6 μm。平面发光条与光子筛的距离为5-10 mm。从每个光孔散射的光场由每个 LCD 像素独立调制并呈现动态全息图像。
实施例3
根据本发明实施例，提供了又一种裸眼三维全息影像的显示方法，如图3所示，该方法包括：
步骤S302，生成多个切片点信号。
在一个示例性实施例中，基于多个所述平面发光条的数量和多个所述平面发光条中的每一个平面发光条的厚度，将所述待显示的三维图像进行水平切片，得到所述待显示的三维图像的多层水平切片，其中，所述水平切片指在平行于基准面的方向对所述待显示的三维图像进行切割。基准面可以是水平面也可以是与水平面正交的平面。
之后，基于所述多层水平切片和多个所述平面发光条，生成多个所述切片点信号，其中，多个所述切片点信号中的每一个切片点信号用于控制多个所述可控平面发光的平面发光条中的相应的一平面发光条，以在所述相应的一平面发光条显示所述多层水平切片中的相应一层的水平切片的最表层。
在一个示例性实施例中，基于所述多层水平切片和多个所述平面发光条，生成多个所述切片点信号，包括：在所述多层水平切片中的每一层水平切片的最表层的各个像素点与多个所述平面发光条中的相应的一平面发光条的旋转显示区域的各个位置之间，建立显示对应关系；基于所述显示对应关系，生成所述相应的一平面发光条的切片点信号，以形成多个所述切片点信号。
在一个示例性实施例中，基于所述显示对应关系，生成所述相应的一平面发光条的切片点信号，包括：根据所述显示对应关系，确定所述旋转显示区域中各个位置的灰度信息；基于所确定的灰度信息，生成所述相应的一平面发光条的切片点信号。
在一个示例性实施例中，建立显示对应关系包括：获取三维图像坐标系中的所述待显示的三维图像的每一层切片的最表层的各个像素点的坐标；基于变换矩阵，将所述各个像素点的坐标转换为全息显示装置坐标系中的多个所述平面发光条中相应的一平面发光条的旋转显示区域的各个位置的坐标，以建立所述各个像素点的坐标和所述旋转显示区域的各个位置的坐标的所述显示对应关系。
步骤S304，基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，控制用于显示所述待显示的三维图像的全息显示装置的相应的平面发光条，以显示与所述待显示的三维图像对应的所述三维全息影像。
所述全息显示装置具有与多个所述切片点信号对应的多个平面发光条，多个所述平面发光条的每个平面发光条能够围绕所述全息显示装置的中心轴进行旋转，且能够受控发光。
在一个示例中，可以由多个这样的类似于风扇叶的平面发光条竖直叠加起来，绕同一个竖直的中心轴旋转。每一层风扇叶对应显示三维图像的一层水平切片，从而能够显示一个立体的三维图像。
在另外一个实施例中，也可以由多个这样的类似于风扇叶的平面发光条的一个端面在转动轴的方向上类似于打开的折扇扇骨的方式螺旋叠加在一起，并且多个平面发光条以转动轴为中心呈辐条状分布。
在其他的一个实施例中，多个平面发光条以转动轴为中心呈辐条状分布，在转动轴的方向正视，多个平面发光条形成以转动轴为中心的圆形。在圆形的一个半圆中，以作为半圆直径中一个半径的平面发光条为基准，部分平面发光条在转动轴朝向基座的方向上，以类似于打开的折扇扇骨的方式螺旋层叠一个端面。在圆形的另一个半圆中，以作为半圆直径中另一个半径的平面发光条为基准，剩余的平面发光条在转动轴背向基座的方向上，以类似于打开的折扇扇骨的方式螺旋层叠一个端面。这样，两个基准平面发光条位于转动轴背向基座的方向的最外侧，其他的平面发光条分成两部分，分别以两个基准平面发光条为基准，一端的端部以打开的折扇扇骨的方式沿着转动轴的方向螺旋叠加。
在一个示例性实施例中，基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，控制用于显示所述待显示的三维图像的全息显示装置的相应的平面发光条，包括：基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号中的显示数据，控制在所述全息显示装置的相应的一平面发光条中的发光器件的闪烁频率和发光颜色；和/或基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号中的角速度信息，控制所述全息显示装置的相应的一平面发光条的旋转角速度。在一个示例性实施例中，所述全息显示装置的各个平面发光条的旋转角速度彼此相同，当然，在其他的实施例中，也可以彼此不同。
在一个示例性实施例中，基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号中的角速度信息，控制所述全息显示装置的相应的一平面发光条的旋转角速度，包括：获取平面发光条的当前角速度信息；基于校正因子，对所述角速度信息进行校正，得到校正后的所述角速度信息；利用校正后的所述角速度信息，控制所述全息显示装置的相应的一平面发光条的旋转角速。
例如，平面发光条在基于切片点信号中的角速度信息进行旋转时，计算该平面发光条在时刻t的旋转矩阵为
Figure 340909DEST_PATH_IMAGE008
其中， S(ω)为关于平面发光条的当前角速度 ω的反对称矩阵，R(t)为t时刻的系数，
Figure 947470DEST_PATH_IMAGE009
为R(t)的导数。
利用神经网络模型的校正因子，并在R(t)处进行微分：
Figure 878517DEST_PATH_IMAGE010
整理后得到，
Figure 69065DEST_PATH_IMAGE011
矩阵 △R=ζt S(ω) + I3x3即为校正后的角速度 ω对应的旋转矩阵，其中，ζt表示校正因子，I3x3是单位矩阵。
这样，利用校正后的角速度信息，控制全息显示装置的相应的一平面发光条的旋转角速度，可以更精确地控制全息显示装置的转速，从而使得全息显示装置的显示效果更逼真。
实施例4
3D全息LED风扇的核心原理是通过LED发光器件的旋转将图像、视频或图片素材，通过软件处理分解成逼真的点阵，再通过LED的旋转将点阵变成可见的视频和图片。
通过全息的方式再现高质量的三维图像，其关键点是通过计算生成对应关系，并基于所生成的对应关系生成切片点信号，以控制平面发光条的LED发光。
根据本发明实施例提供的一种裸眼三维全息影像的显示方法将重点描述如何生成对应关系和切片点信号。
本实施例中的方法如图4包括以下步骤：
步骤S402，将待显示的三维图像进行水平切片。
同上述实施例，此处不再赘述。
步骤S404，进行显示对应关系转换。
将待显示的三维图像划分为若干深度不同的水平切片后，对水平切片的最表面的像素进行采样，将所采集到的像素的坐标信息转换到全息显示装置的坐标系中。
例如，获取水平切片最表面的M*N个阵列抽样空间谱图像信息。所述M*N阵列抽样空间谱图像信息在空间谱面S上按照预定的空间抽样角排列，且将其各自的成像光轴锚定在全息显示装置对应空间的同一参照点上。
接着，利用坐标转换公式，分别同时将所采集的M*N个阵列抽样空间谱图像信息沿与采集时相应的锚定关系转换到与全息显示装置相对应的空间中的参照面上，以使在全息显示装置高速旋转时该参照面上的全息影像图案与该水平切片最表面的图案一致。
本实施例中，通过采样的方式抽取水平切片的最表层的像素点，从而降低了计算量。
步骤S406，基于显示对应关系，生成切片点信号。
在离线计算时间内，预先计算转换后的坐标系中的各个相应位置的灰度值并存储在微控制器的内存中或单独的存储器中。每个水平切片上的采样像素点的灰度值在水平方向上需要内存的大小为Nx×P×m，在垂直方向上需要内存的大小为Ny×Q×m。其中，Nx和Ny是物体的水平和垂直采样点的个数，将这些灰度值索引为三维矩阵。
基于灰度值，通过以下公式，生成用于控制平面发光条的全息图的切片点信号：
Figure 274918DEST_PATH_IMAGE012
全息图的切片点信号是来自落在不同垂直线和不同深度层上的各个位置的灰度的所有贡献的总和。上式中，S表示切片点信号，valB表示RGB中的B值，valG表示RGB中的G值，valR表示RGB中的R值，g表示采样的像素点对应的位置点的个数，xi表示第i个位置点。
步骤S408，基于切片点信号控制平面发光条进行发光。
本实施例中，全息显示装置的微控制器通过电机控制转动轴带动螺旋叠加的平面发光条高速旋转，同时，基于所生成的切片点信号，控制平面发光条上的LED的当前灰度值。
这样，全息显示装置利用视觉暂留原理显示与待显示的三维图像对应的全息三维图像。视觉暂留现象是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，原因是由视神经的反应速度造成的。物体在快速运动时，当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1至0.4秒左右的图像。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间。
因此，在本申请实施例中，选择每间隔最长0.4秒来刷新LED的显示数据，即每隔0.4秒，利用切片点信号来刷新LED的显示数据，从而精确地控制全息显示装置显示三维的全息影像。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
实施例5
根据本发明实施例，提供了一种全息显示装置，该全息显示装置如图5和图6所示，包括基座12、容纳腔14、支撑杆16、转动轴10和多个平面发光条18，其中，容纳腔14中设置有微控制器、电机、无源电源，支撑杆16内腔中设置有转动轴10的一部分，该部分的直径比较小，而在与多个平面发光条18固接的部分直径比较大，这样的结构是为了使得多个平面发光条18的旋转更平稳。多个平面发光条18中的每个平面发光条的一个端部固定在转动轴10上，能够围绕转动轴10高速旋转。
在本实施例中，螺旋叠加设置的多个平面发光条18的靠近转动轴10的端部上均设置有相对应的轴孔，转动轴10贯穿各个轴孔。通过这样的结构，电机通过控制转动轴10来控制平面发光条18的转速。这样，每个平面发光条18能够围绕全息显示装置的旋转中心轴即转动轴10进行旋转。
在一个示例中，如图6所示，多个平面发光条18以转动轴10为中心呈辐条状分布，在转动轴10的方向正视，多个平面发光条18形成以转动轴10为中心的圆形。在圆形的一个半圆中，以作为半圆直径中一个半径的平面发光条18为基准，部分平面发光条18在转动轴10朝向基座的方向上，以类似于打开的折扇扇骨的方式螺旋层叠一个端面（图6仅示出了一个半圆中的平面发光条）。在另一个半圆中，以作为半圆直径中另一个半径的平面发光条18为基准，剩余的平面发光条18在转动轴10背向基座的方向上，以类似于打开的折扇扇骨的方式螺旋层叠一个端面。这样，两个基准平面发光条18位于转动轴10背向基座的方向的最外侧，其他的平面发光条18分成两部分，分别以两个基准平面发光条18为基准，一端的端部以打开的折扇扇骨的方式沿着转动轴10的方向螺旋叠加。
在本实施例中，将多个平面发光条18分为两部分，每个部分类似于折扇扇骨的方式，即，平面发光条18的端部呈螺旋叠加的方式固定在一起，从而使得全息显示装置能够显示出待显示的三维图像的景深，进而使得三维显示更加立体，用户的观感更好。
在一个示例中，多个所述平面发光条18的一端螺旋叠加在一起且固定在所述转动轴10上，且从所述转动轴10的视角正视，多个所述平面发光条18以所述转动轴10为中心、以均匀的圆心角呈辐条状设置。在本实施例中，共包括18个平面发光条18，每个半圆中具有9个平面发光条18，当然，在其他的实施例中，每个半圆中也可以是12个、16个平面发光条18。
在其他的实施例中，可以通过更改风扇的叶片长度来显示不同的尺寸的3D图像。
每个平面发光条18的长度可以相同，也可以不同，其上设置有多个LED 20，可显示多种颜色。所有的LED 20的像素在俯视的视角下排列成多个同心的圆形，当然也可以是椭圆形或者其他形状。这些LED 20能够根据微控制器的控制进行发光。
在一个示例中，多个LED 20可以呈至少一排的方式从每个平面发光条18的内侧向外侧均匀排列。在本实施例中，平面发光条18的上表面具有128个LED 20，在其他的实施例中，LED 20的数量可以为256等。
在使用时，电机工作后，平面发光条18围绕转动轴10旋转，从而带动LED20旋转。同时，电源向各个平面发光条18供电，平面发光条18的LED20根据微控制器的控制，按照不同的时序被点亮，并基于不同的灰度值进行发光。
在其他的实施例中，全息显示装置还包括非周期性光子筛，设置在多个平面发光条18的每个平面发光条的多个发光器件上，通过所述非周期性光子筛的光孔分别限制多个所述发光器件的每个 LED像素的发光有效区域，以广角衍射所述每个LED像素所发出的光形成的光场。
本实施例中的微控制器中存储有程序，能够执行上述实施例1至4中的显示方法，以按照时序控制本实施例中的全息显示装置的平面发光条18上的发光器件例如LED20进行发光，此处不再赘述。
在本实施例中，提供待显示的目标3D最表层的n层切片点信号，并提供显示上述每一层切片点信号的显示装置，其中，每一个切片层对应的显示，可使用对应的一片高速旋转的可控平面发光条18来显示，例如，类似LED全息旋转风扇，并通过对应n片高速旋转可控平面发光条18来实现一个真正裸眼3D全角度的全息影像展现。
本实施例中，多个这样的平面发光条18螺旋叠加起来，绕同一个竖直的中心轴例如转动轴10旋转，每一层平面发光条18对应待显示的三维图像的一层水平切片，从而能够立体地显示一个三维图像。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种裸眼三维全息影像的显示方法，其特征在于，包括：
生成基于待显示的三维图像的最表层的多个切片点信号；
基于多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，控制全息显示装置的多个平面发光条中的相应的平面发光条发光，以使得所述多个平面发光条在旋转的情况下能够显示与所述待显示的三维图像对应的所述三维全息影像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成基于待显示的三维图像的最表层的多个切片点信号包括：
基于多个所述平面发光条的数量和多个所述平面发光条中的每一个平面发光条的位置，将所述待显示的三维图像进行水平切片，得到所述待显示的三维图像的多个水平切片，其中，进行水平切片指在平行于所述待显示的三维图像的基准面的方向对所述待显示的三维图像进行切片；
基于多个所述水平切片中的每一个水平切片的最表层的像素和多个所述平面发光条中的相应的平面发光条的属性，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多个所述切片点信号中的每一个切片点信号用于控制多个所述平面发光条中的相应的平面发光条发光，以使得所述相应的平面发光条在旋转的情况下能够显示多个所述水平切片中的相应一个水平切片的最表层的图像。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于多个所述水平切片中的每一个水平切片的最表层的像素和多个所述平面发光条中的相应的平面发光条的属性，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，包括：
在多层所述水平切片中的每一层水平切片的最表层的各个像素点与多个所述平面发光条中的相应的平面发光条的旋转显示区域的各个位置之间，建立显示对应关系；
基于所述显示对应关系和所述相应的平面发光条的旋转速度，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述显示对应关系和所述相应的平面发光条的旋转速度，分别生成多个所述切片点信号中的每一个切片点信号，包括：
根据所述显示对应关系，确定所述旋转显示区域中各个位置的灰度信息；
根据所述灰度信息和所述相应的平面发光条的旋转速度，生成每一个所述切片点信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，建立显示对应关系包括：
获取三维图像坐标系中的所述待显示的三维图像的每一层切片的最表层的各个像素点的坐标；
基于变换矩阵，将所述各个像素点的坐标转换为全息显示装置坐标系中的所述相应的平面发光条的旋转显示区域的各个位置的坐标，以建立所述显示对应关系。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在多个所述平面发光条的每个平面发光条的多个发光器件上设置有非周期性光子筛；
通过所述非周期性光子筛的光孔分别限制多个所述发光器件的每个LED 像素的发光有效区域，以广角衍射所述每个LED像素所发出的光形成的光场。
8.一种全息显示装置，其特征在于，包括：
电机，被配置为在微控制器的控制下，能够通过转动轴带动多个平面发光条围绕所述转动轴旋转；
微控制器，被配置为能够执行权利要求1至6中任一项所述的方法，来控制旋转状态中的所述多个平面发光条发光。
9.根据权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，所述全息显示装置还包括：非周期性光子筛，设置在多个所述平面发光条的每个平面发光条的多个发光器件上；通过所述非周期性光子筛的光孔分别限制多个所述发光器件的每个LED 像素的发光有效区域，以广角衍射所述每个LED像素所发出的光形成的光场。
10.根据权利要求8或9所述的全息显示装置，其特征在于，多个所述平面发光条的一端螺旋叠加在一起且固定在所述转动轴上，且从所述转动轴的视角正视，多个所述平面发光条以所述转动轴为中心、以均匀的圆心角呈辐条状设置。
CN202210855702.2A 2022-07-21 2022-07-21 裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置 Active CN114935830B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210855702.2A CN114935830B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210855702.2A CN114935830B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114935830A true CN114935830A (zh) 2022-08-23
CN114935830B CN114935830B (zh) 2022-09-30

Family

ID=82868883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210855702.2A Active CN114935830B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114935830B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447935A (zh) * 2011-11-09 2012-05-09 沈阳航空航天大学 裸眼三维显示系统
CN208268090U (zh) * 2018-04-09 2018-12-21 深圳市世锟电子有限公司 3d全息风扇
CN109358430A (zh) * 2018-10-29 2019-02-19 深圳市福瑞达显示技术有限公司 一种基于二维led风扇屏的实时三维显示方法
CN109859663A (zh) * 2019-04-04 2019-06-07 深圳市福瑞达显示技术有限公司 一种裸眼3d全息柱面显示方法
CN210777778U (zh) * 2020-01-19 2020-06-16 广东彩立方科技有限公司 三维旋转显示装置
WO2021042898A1 (zh) * 2019-09-02 2021-03-11 京东方科技集团股份有限公司 立体显示装置及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447935A (zh) * 2011-11-09 2012-05-09 沈阳航空航天大学 裸眼三维显示系统
CN208268090U (zh) * 2018-04-09 2018-12-21 深圳市世锟电子有限公司 3d全息风扇
CN109358430A (zh) * 2018-10-29 2019-02-19 深圳市福瑞达显示技术有限公司 一种基于二维led风扇屏的实时三维显示方法
CN109859663A (zh) * 2019-04-04 2019-06-07 深圳市福瑞达显示技术有限公司 一种裸眼3d全息柱面显示方法
WO2021042898A1 (zh) * 2019-09-02 2021-03-11 京东方科技集团股份有限公司 立体显示装置及其控制方法
CN210777778U (zh) * 2020-01-19 2020-06-16 广东彩立方科技有限公司 三维旋转显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114935830B (zh) 2022-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10573085B2 (en) Reality mixer for mixed reality
CN103686125B (zh) 深度推测装置、方法及图像处理装置、方法
CN106796469B (zh) 导电性膜、具备此膜的显示装置以及导电性膜的评估方法
US8600538B2 (en) System and method for producing three-dimensional multi-layer objects from digital models
CN107193372A (zh) 从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法
US10855974B2 (en) Methods and apparatus for radial automultiscopic display
CN104601975B (zh) 广视角裸眼立体图像显示方法及显示设备
WO2006121957A2 (en) Three dimensional horizontal perspective workstation
CN106664399A (zh) 3维显示器及数据产生方法
WO2001099402A2 (en) Three-dimensional image display with directionally modulated pixels
US9239465B1 (en) Three-dimensional image display
CN1152354C (zh) 用于显示具有深度幻觉图象的设备
CN107515474A (zh) 自动立体显示方法、装置及立体显示设备
KR20170119289A (ko) 3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성
EP3622486B1 (en) Holographic illustration of weather
JP6017795B2 (ja) ゲームプログラム、ゲーム装置、ゲームシステム、およびゲーム画像生成方法
US20230367386A1 (en) Systems and Methods for Providing Observation Scenes Corresponding to Extended Reality (XR) Content
CN114935830B (zh) 裸眼三维全息影像的显示方法及显示装置
CN104657097A (zh) 一种波浪型动态图像的显示方法和设备
CN106157356B (zh) 一种图像处理方法及装置
US11943423B2 (en) Stereoscopic display device and method of calibrating same, and storage medium
US10685480B2 (en) Rendering volumes using apple graduations in multiple dimensions
CN103871094A (zh) 一种基于体扫描三维显示系统数据源生成方法
WO2023212064A1 (en) Apparatus and method for a volumetric display
EP2962290B1 (en) Relaying 3d information by depth simulation using 2d pixel displacement

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant