CN115016138B - 全息3d显示系统和全息3d显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全息3D显示系统和全息3D显示方法，用于提高全息3D显示效果。全息3D显示系统包括：显示屏；柱镜光栅面板面板，包含均匀排布的多个连续柱镜，所述各柱镜在所述指定方向覆盖3N+1个子像素，与所述显示屏相对间隔预设距离固定设置，所述柱镜光栅面板在指定方向均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述各子像素与所述各子光栅面一一对应；处理器，用于在全息显示视区范围均匀设置3N+1个视角，所述第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素；其中，所述n的取值区间为[1，3N+1]。

Description

全息3D显示系统和全息3D显示方法

技术领域

本发明涉及三维图像显示领域，尤其涉及一种全息3D显示系统和全息3D显示方法。

背景技术

全息三维显示技术(the holographic three－dimensions display)是利用干涉原理编码待显示的物体光波前，然后利用衍射原理重构物体光波前的三维图像显示技术。全息显示关键技术之一是如何将待显示物体光的波前信息编码到一个二维图像之中，这个图像就是所谓的全息图。全息成像过程可以为：将激光束分为两束，一束照明物体，经物体透射或反射行程漫射式的物光，另一束作为参考光，物光和参考光在相遇区间发生干涉，利用感光材料将干涉条纹记录下来，就形成了全息图。

即全息是指光波的全部信息，即光波的振幅和相位信息。普通照相术仅记录下光波的强度(即振幅)信息而丢失了光波的相位信息。全息照相术利用干涉原理，记录时可以将物光波的全部信息(振幅和相位信息)都存储在记录介质中；当用再现光波照射记录介质时，根据衍射原理，就能使原始物光波得以重现，从而实现逼真的立体像再现。

由于全息照相再现像的立体感很强，因此基于全息技术的3D显示越来越受到人们的关注。全息3D显示技术主要包括合成全息3D显示、数字全息3D显示和基于可擦写材料的全息3D显示。因此如何实现显示效果更好的全息3D显示效果，是当前亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种全息3D显示系统和全息3D显示方法，用于实现显示效果更好的全息3D显示效果。

本发明实施例第一方面提供一种全息3D显示系统，包括：显示屏；柱镜光栅面板，包含均匀排布的多个连续柱镜，所述各柱镜在所述指定方向覆盖3N+1个子像素，与所述液晶显示屏相对间隔预设距离固定设置，所述柱镜光栅面板在指定方向均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述各子像素与所述各子光栅面一一对应；处理器，用于在全息显示视区范围均匀设置3N+1个视角，所述第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素；其中，所述n的取值区间为[1，3N+1]。

可选的，根据权利要求1所述的全息3D显示系统，所述柱镜光栅面板包含多个相邻的光栅组，所述光栅组中包括第一光栅，第二光栅和第三光栅，其中，在所述指定方向或所述显示屏的屏幕像素行方向，所述第一光栅、第二光栅和第三光栅分别对应的第n子像素合为RGB三像素，以使得人眼从所述第n视角的位置观看时，所述RGB三像素组合为一个像素在所述人眼成像。

可选的，所述3N+1段连续的子光栅面为3N+1段连续弧面，分别对应所覆盖的3N+1个子像素，以将所述所覆盖的3N+1个子像素发射的光线分别折射向3N+1个视角。

本发明实施例第二方面提供一种全息3D显示方法，应用于全息3D显示系统，所述全息3D显示系统包括柱镜光栅面板和显示屏，包括：设置所述柱镜光栅面板与所述显示屏相对间隔预设距离固定，所述光栅在指定方向被均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述柱镜光栅面板包含均匀倾斜排布的多个连续柱镜，所述各柱镜在所述指定方向覆盖3N+1个子像素，所述各子像素与所述各光栅面一一对应；在全息显示视区范围内均匀设置3N+1个视角，所述第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素，所述n的取值区间为[1，3N+1]；根据3N+1个指定方向的子视图进行排图交织处理，以显示到所述显示屏上，所述子视图为根据3D全息场景数据得到，所述3D全息场景数据为再现全部或特定连续视角的3D场景的数据。

可选的，所述方法还包括：将第n子视图第h行的第m像素分解为RGB三个第一子像素，所述RGB三个第一子像素分别显示于所述显示屏第h行与第m＊n+1－h、第m＊(n+1)+1－h、第m＊(n+2)+1－h光栅的第n子光栅面所对应的子像素，所述m、h的取值区间为[1，3N+1]。。

可选的，当所述3D全息场景数据用于数字建模时，所述将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图包括：根据观看角度，旋转所述3D视图矩阵得到立体视图矩阵；根据所述错切角度，将所述立体视图矩阵进行错切得到视点的立体视图；将所述各个视点的立体视图转换成预设格式的视图；将所述预设格式的多视图进行排图交织处理，并显示到所述液晶显示屏上。

可选的，当所述3D全息场景数据为RGB+D视频格式数据时，所述将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图包括：根据所述观看角度，获得预设格式的多视点视图；对空洞通过周边像素计算均值进行填补；将所述预设格式的多视图进行排图交织处理，并显示到所述液晶显示屏上。

本发明第三方面提供了一种计算机设备，其包括至少一个连接的处理器、存储器和收发器，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码来执行上述第二方面所述的全息3D显示方法的步骤。

本发明第四方面提供了一种计算机存储介质，其包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面所述的全息3D显示方法的步骤。

综上所述，可以看出，本发明提供的实施例中，全息3D显示系统包括：显示屏；柱镜光栅面板，包含均匀倾斜排布的多个连续柱镜，所述各柱镜在所述指定方向覆盖3N+1个子像素，与所述液晶显示屏相对间隔预设距离固定设置，所述柱镜光栅面板在指定方向均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述各子像素与所述各子光栅面一一对应；处理器，用于将3D全息场景数据转换为3N+1个所述指定方向视点的子视图，并用于在全息显示视区范围均匀设置3N+1个视角，所述第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素，所述3D全息场景数据为再现全部或特定连续视角的3D场景的数据；其中，所述n的取值区间为[1，3N+1]。可知，将柱镜光栅面板均匀分为3N+1段连续的子光栅面，并将全息场景数据转换为对应的3N+1个同样方向视点的子视图，将所述3D全息场景数据进行处理，可以更好的显示3D全息显示效果。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的全息3D显示方法的流程示意图；

图1b为本发明实施例提供的一种可能的场景应用图；

图1c为本发明实施例提供的一种可能的场景应用图；

图1d为本发明实施例提供的一种可能的场景应用图；

图2为本发明实施例提供的全息3D显示系统的虚拟结构示意图；

图3为本发明实施例提供的服务器的硬件结构示意图。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。

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，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。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模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，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模块，本发明中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征向量可以忽略，或不执行，另外，所显示的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，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本发明中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本发明方案的目的。

请参阅图1a，图1a为本发明实施例提供的全息3D显示方法的流程示意图，所述全息3D显示方法包括柱镜光栅面板和显示屏，包括：

101、设置所述柱镜光栅面板与所述显示屏相对间隔预设距离固定；

本申请实施例中，所述全息3D显示方法应用于全息3D显示系统，所述全息3D显示系统包括柱镜光栅面板和显示屏，设置所述柱镜光栅面板与所述显示屏相对间隔预设距离固定，其中，所述柱镜光栅面板为排列的透镜光栅，实际应用中，可将所述柱镜光栅面板设置为按预设倾斜角度倾斜排列的柱状透镜光栅，且所述倾斜角度为所述光栅的最右上角的第一像素和所述光栅的最左下角的第二像素的连线方向，所述倾斜角度使得所述光栅在每一行的起始位置从下一子像素开始。本申请实施例中，所述柱镜光栅面板在指定方向均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述各子像素与所述各子光栅面一一对应。

可选的，所述柱镜光栅面板还可以为竖直排列的柱状透镜光栅，具体此处不做限定。

需要说明的是，所述柱镜光栅面板包含多个相邻的光栅组，所述光栅组中包括第一光栅，第二光栅和第三光栅，其中，在所述指定方向或所述显示屏的屏幕像素行方向，所述第一光栅、第二光栅和第三光栅分别对应的第n子像素合为RGB三像素。

102、在全息显示视区范围内均匀设置3N+1个视角；

在全息显示视区范围内均匀设置3N+1个视角，所述第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素，所述n的取值区间为[1，3N+1]，其中所述3N+1段连续的子光栅面为3N+1段连续弧面，分别对应所覆盖的3N+1个子像素，以将所述所覆盖的3N+1个子像素发射的光线分别折射向3N+1个视角。

当人眼从所述第n视角的位置观看时，所述第一光栅、第二光栅和第三光栅分别对应的第n子像素合为RGB三像素组合为一个像素在所述人眼成像。

103、将第n子视图第h行的第m像素分解为RGB三个第一子像素；

将第n子视图第h行的第m像素分解为RGB三个第一子像素，所述RGB三个第一子像素分别显示于所述显示屏第h行与第m＊n+1－h、第m＊(n+1)+1－h、第m＊(n+2)+1－h光栅的第n子光栅面所对应的子像素，所述m、h的取值区间为[1，3N+1]。

104、将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图；

将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图，所述3D全息场景数据为再现全部或特定连续视角的3D场景的数据，具体地，所述3D全息场景数据用于数字建模或者所述3D全息场景数据为RGB+D视频格式数据。

需要说明的是，实际应用中，所述将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图的步骤为可选步骤，即子视图可以由3D全息场景数据转换得到，也可以不需要转换，直接得到，具体本申请实施例不做限定。

105、根据所述子视图进行排图交织处理，以显示到所述液晶显示屏上。

当所述3D全息场景数据用于数字建模时，所述将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图包括：获取观看角度，并根据观看角度，旋转所述3D视图矩阵得到立体视图矩阵；根据所述错切角度，将所述立体视图矩阵进行错切得到视点的立体视图；将所述各个视点的立体视图转换成预设格式的视图；将所述预设格式的多视图进行排图交织处理，并显示到所述液晶显示屏上。

或者，当所述3D全息场景数据为RGB+D视频格式数据时，所述将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图包括：根据所述观看角度，获得预设格式的多视点视图；对空洞通过周边像素计算均值进行填补；将所述预设格式的多视图进行排图交织处理，并显示到所述液晶显示屏上。

为更好的理解本方案，请参阅图1b至1d，为本申请实施例提供的一种可能的应用场景，以N＝2为例，即各第一像素中包括7个RGB第一子像素，如图1b所示，人眼在7个不同视角，透过柱镜光栅面板的7个子光栅面的7个子像素，所述各子像素与所述各光栅面一一对应，如图1c所示；使得人眼可以在7个不同视角均看到立体场景，如图1d所示。

上面从全息3D显示方法的角度对本发明实施例进行说明，下面从全息3D显示系统的角度对本发明实施例进行说明。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的全息3D显示系统的虚拟结构示意图，该全息3D显示系统200包括：

显示屏201；

柱镜光栅面板202，包含均匀排布的多个连续柱镜，所述各柱镜在所述指定方向覆盖3N+1个子像素，与所述显示屏相对间隔预设距离固定设置，所述柱镜光栅面板在指定方向均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述各子像素与所述各子光栅面一一对应；

处理器203，用于将3D全息场景数据转换为3N+1个所述指定方向视点的子视图，并用于在全息显示视区范围均匀设置3N+1个视角，所述第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素，所述3D全息场景数据为再现全部或特定连续视角的3D场景的数据；其中，所述n的取值区间为[1，3N+1]。

可选的，所述处理器202还用于将第n子视图第h行的第m像素分解为RGB三个第一子像素，所述RGB三个第一子像素分别显示于第m＊n+1－h、第m＊(n+1)+1－h、第m＊(n+2)+1－h光栅的第n子光栅面所对应的子像素，其中，所述m、h的取值区间为[1，3N+1]。

图3为本发明服务器的结构示意图，如图3所示，本实施例的服务器300包括至少一个处理器301，至少一个网络接口304或者其他用户接口303，存储器305，和至少一通信总线302。该服务器300可选的包含用户接口303，包括显示器，键盘或者点击设备。存储器305可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non－volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器305存储执行指令，当服务器300运行时，处理器301与存储器305之间通信，处理器301调用存储器305中存储的指令，以执行上述全息3D显示方法。操作系统304，包含各种程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

本发明实施例提供的服务器，其处理器301可以执行上述由全息3D显示系统所执行的操作，以实现基于全息3D显示方法，其实现原理和技术效果类似，具体此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读介质，包含计算机执行指令，计算机执行指令能够使服务器执行上述实施例描述的全息3D显示系统，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。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可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

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。

Claims (9)

1.一种全息3D显示方法，应用于全息3D显示系统，所述全息3D显示系统包括柱镜光栅面板和显示屏，其特征在于，包括：

设置所述柱镜光栅面板与所述显示屏相对间隔预设距离固定，所述光栅在指定方向被均匀分为3N+1段连续的子光栅面，所述柱镜光栅面板包含均匀倾斜排布的多个连续柱镜，各柱镜在所述指定方向覆盖3N+1个子像素，所述各子像素与所述各子光栅面一一对应；

在全息显示视区范围内均匀设置3N+1个视角，第n视角对应透过所述柱镜光栅面板的第n子光栅面的第n子像素，所述n的取值区间为[1,3N+1]；

根据3N+1个指定方向的子视图进行排图交织处理，以显示到所述显示屏上，所述子视图为根据3D全息场景数据得到，所述3D全息场景数据为再现全部或特定连续视角的3D场景的数据，

根据3N+1个指定方向的子视图之前，所述方法还包括：

将第n子视图第h行的第m像素分解为RGB三个第一子像素，所述RGB三个第一子像素分别显示于所述显示屏第h行与第m*n+1-h、第m*（n+1）+1-h、第m*（n+2）+1-h光栅的第n子光栅面所对应的子像素，所述m、h的取值区间为[1,3N+1]。

2.根据权利要求1所述的全息3D显示方法，其特征在于，当所述3D全息场景数据用于数字建模时，将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图包括：

获取观看角度，并根据所述观看角度，旋转3D视图矩阵得到立体视图矩阵；

根据错切角度，将所述立体视图矩阵进行错切得到视点的立体视图；

将所述各个视点的立体视图转换成预设格式的视图；

将所述预设格式的多视图进行排图交织处理，并显示到所述显示屏上。

3.根据权利要求1所述的全息3D显示方法，其特征在于，当所述3D全息场景数据为RGB+D视频格式数据时，将3D全息场景数据转换为3N+1个指定方向的子视图包括：

获取观看角度，并根据所述观看角度，获得预设格式的多视点视图；

对空洞通过周边像素计算均值进行填补；

将所述预设格式的多视图进行排图交织处理，并显示到所述显示屏上。

4.根据权利要求1所述的全息3D显示方法，其特征在于，所述显示屏包含均匀排布的多个像素，每个像素至少包含RGB三个子像素，所述3D显示系统还包括处理器，所述处理器用于在所述全息显示视区范围均匀设置所述3N+1个视角。

5.根据权利要求4所述的全息3D显示方法，其特征在于，所述柱镜光栅面板包含多个相邻的光栅组，所述光栅组中包括第一光栅，第二光栅和第三光栅，其中，在所述指定方向或所述显示屏的屏幕像素行方向，所述第一光栅、所述第二光栅和所述第三光栅分别对应的第n子像素合为RGB三像素，以使得人眼从所述第n视角的位置观看时，所述RGB三像素组合为一个像素在所述人眼成像。

6.根据权利要求4所述的全息3D显示方法，其特征在于，所述光栅为按预设倾斜角度倾斜排列的柱状透镜光栅，所述倾斜角度使得所述光栅在每一行的起始位置从下一子像素开始。

7.根据权利要求4所述的全息3D显示方法，其特征在于，所述3N+1段连续的子光栅面为3N+1段连续弧面，分别对应所覆盖的3N+1个子像素，以将所述所覆盖的3N+1个子像素发射的光线分别折射向所述3N+1个视角。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括：

至少一个连接的处理器、存储器和收发器，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码来执行上述权利要求1至3中任一项所述的全息3D显示方法。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，包括：

指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至3中任一项所述的全息3D显示方法。