CN115023951A

CN115023951A - 图像处理装置及平视显示器

Info

Publication number: CN115023951A
Application number: CN202080094874.1A
Authority: CN
Inventors: 大关大辅; 小系健夫; 中冈知球
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-09-06
Also published as: WO2021153012A1; US20220377305A1; JP2021118479A

Abstract

提供一种能够减轻生成立体图像时的处理负荷的图像处理装置及能够显示该立体图像的平视显示器。实施方式的图像处理装置具备：取得部，取得对象图像；生成部，将与所取得的对象图像对应的多个影像信号以向在水平方向上排列的多个像素中的间隔规定个数的像素分别写入的方式重排，来生成立体图像；以及输出部，将所生成的立体图像向显示装置输出。

Description

图像处理装置及平视显示器

技术领域

本发明的实施方式涉及图像处理装置及平视显示器。

背景技术

近年来，观察者能够以裸眼辨识立体图像(三维图像)的显示装置正在普及。这样的显示装置所显示的立体图像例如通过将与视差数相同数量的图像合成而生成。或者，通过从图像取得深度图(depth map)而生成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10－271535号公报

专利文献2：日本特开平07－182533号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在上述的方法中，需要执行将多个图像合成的处理等复杂的处理。因此，有每当生成立体图像都对生成该立体图像的装置中造成较大的处理负荷的问题。

所以，本发明的目的之一是提供一种能够减轻生成立体图像时的处理负荷的图像处理装置及能够显示该立体图像的平视显示器。

用来解决技术问题的手段

根据本技术方案，提供一种图像处理装置，具备：取得部，取得对象图像；生成部，将与所取得的上述对象图像对应的多个影像信号以向在水平方向上排列的多个像素中的间隔规定个数的像素分别写入的方式重排，来生成立体图像；以及输出部，将所生成的上述立体图像向显示装置输出。

根据本技术方案，提供一种平视显示器，具备：图像处理装置；以及显示装置，将从上述图像处理装置输出的上述立体图像显示输出。

发明效果

根据本实施方式，能够提供一种能够减轻生成立体图像时的处理负荷的图像处理装置及能够显示该立体图像的平视显示器。

附图说明

图1是概略地表示使用了实施方式的显示装置的平视显示器的图。

图2是表示该实施方式的图像处理装置的功能结构例的框图。

图3是用来示意地说明由该实施方式的图像处理装置执行的重排处理的图。

图4是用来示意地说明由该实施方式的图像处理装置执行的重排处理的另一图。

图5是用来具体地说明由该实施方式的图像处理装置执行的重排处理的图。

图6是表示由该实施方式的图像处理装置执行的立体图像生成处理的次序的一例的流程图。

图7是用来说明由该实施方式的图像处理装置执行的立体图像生成处理的变形例的图。

图8是用来说明由该实施方式的图像处理装置执行的立体图像生成处理的变形例的另一图。

具体实施方式

一边参照附图一边对几个实施方式进行说明。

另外，本公开只不过是一例，关于由本领域技术人员保持着发明的主旨的适当变更而能够容易地想到的形态，当然包含在本发明的范围中。此外，附图有为了使说明更明确而与实施方式相比示意地表示的情况，但只不过是一例，并不限定本发明的解释。此外，在本说明书和各图中，有对于与关于已给出的图叙述过的构成要素发挥相同或类似的功能的构成要素赋予相同的附图标记而将重复的详细的说明省略的情况。

图1是概略地表示使用了实施方式的图像处理装置的平视显示器(HUD)的示意图。HUD具备液晶显示装置10作为用来投影图像的显示装置。此外，HUD具有多个凹面镜、例如两个凹面镜M1、M2。进而，HUD具备与液晶显示装置10电连接的图像处理装置20。另外，图像处理装置20也可以与液晶显示装置10可通信地连接。

图像处理装置20生成立体图像，将所生成的立体图像向液晶显示装置10输出。液晶显示装置10具备排列为矩阵状的许多个像素PX。液晶显示装置10如果取得从图像处理装置20输出的立体图像，则将与所取得的立体图像对应的影像信号V向像素PX写入。由此，所取得的立体图像被作为投影图像显示输出。从液晶显示装置10输出的投影图像被凹面镜M1、M2反射、聚光，作为投影面而例如被投影到汽车的前挡风玻璃FG的内表面上。被投影的图像被前挡风玻璃FG向观察者(驾驶员)侧反射，在前挡风玻璃FG的前方几米处形成虚像VI。另外，本说明书中的立体图像，是指使图像整体拥有进深感或跟前感的图像。

另外，构成HUD的一部分的镜并不限于凹面镜，可以选择半反射镜、菲涅耳镜等其他的光学部件。此外，并不限于直接向前挡风玻璃FG投影的结构，也可以做成在观察者的前方设置透明的反射板(投影面)、将图像向该反射板投影的结构。

在图1所示的HUD中，在液晶显示装置10的显示面上例如设有视差光栅和/或双凸透镜。

视差光栅限制透射的光线，作为光控制部发挥功能。在视差光栅上设有多个细小的狭缝。狭缝沿着从液晶显示装置10的显示面的纵向起倾斜了规定角度后的方向设置。

双凸透镜控制透射的光线的射出方向，与视差光栅同样作为光控制部发挥功能。双凸透镜是在液晶显示装置10的显示面的纵向上延伸的半圆筒型的透镜。在液晶显示装置10的显示面上，以沿着显示面的横向排列的方式设置多个双凸透镜。

通过设置这样的视差光栅和/或双凸透镜，能够使观察者(驾驶员)识别出立体图像。

图2是表示本实施方式的图像处理装置20的功能结构例的框图。如图2所示，图像处理装置20具备对象图像取得部21、立体图像生成部22、立体图像输出部23等。

对象图像取得部21取得作为立体图像的来源的对象图像(二维图像)。作为对象图像，作为一例可以举出车导航图像(例如，指示右转或左转的转弯角的图像)，或相当于速度仪表、转速表、警告灯等各种仪表类的仪表图像等。将所取得的对象图像向立体图像生成部22输出。

立体图像生成部22根据由对象图像取得部21取得的1张对象图像来生成立体图像。另外，关于由立体图像生成部22执行的立体图像生成处理在后面叙述，所以这里省略其详细的说明。

立体图像输出部23将由立体图像生成部22生成的立体图像向液晶显示装置10输出。液晶显示装置10将由图像处理装置20的立体图像输出部23输出的立体图像作为投影图像显示输出。由此，在前挡风玻璃FG的前方几米处形成虚像VI，观察者(驾驶员)即使不使视线从车辆的行驶方向移开，也能够确认车导航图像或仪表图像。

这里，参照图3及图4，对由立体图像生成部22执行的重排处理示意地进行说明。

在图3中，如图3的(a)所示，设想了对象图像是通过对两个像素PX写入影像信号V0、V1而能够显示的图像的情况。在这样的情况下，在进行了想要使与两视差对应的立体图像显示在从观察者的眼睛离开了规定的距离的位置这一设定的情况下，立体图像生成部22如图3的(b)所示，将影像信号V0、V1重排，以使影像信号V0、V1跳过两个而写入到像素PX中的方式，生成立体图像。

另外，影像信号V0、V1跳过几个写入到像素PX中，是根据想要使立体图像显示在从观察者的眼睛离开了多远的位置而决定的，假设从观察者的眼睛到立体图像的距离能够由观察者任意地设定。以下，将通过由观察者设定来决定从观察者的眼睛到立体图像的距离的值(即，将影像信号V跳过几个写入到像素PX中)称作设定值n而进行说明。

此外，假设想要显示与几视差对应的立体图像(即视差数)也能够由观察者任意地设定。

在图4中，如图4的(a)所示，设想了对象图像是通过对于5个像素PX写入影像信号V0～V4而能够显示的图像的情况。在这样的情况下，在进行了想要使与5视差对应的立体图像显示在从观察者的眼睛离开了规定的距离(这里是上述的设定值n为1的距离)的位置这一设定的情况下，立体图像生成部22如图4的(b)所示，以使得影像信号V0～V4跳过1个而写入到像素PX中的方式，将影像信号V0～V4重排，生成立体图像。

这里，参照图5，对由立体图像生成部22执行的重排处理更具体地进行说明。另外，在图5中，如图5的(a)所示，设想了对象图像是通过对30个像素PX0～PX29写入影像信号V0～V29而能够显示的图像的情况。此外，在图5中，设想了想要使与5视差对应的立体图像显示在从观察者的眼睛离开了规定的距离的位置的情况、且是根据该距离决定的设定值n是1的情况。

在此情况下，由于是与5视差对应的立体图像，上述的设定值n是1，所以将影像信号V0～V4、V5～V9、V10～V14、V15～V19、V20～V24、V25～V29以分别跳过1个而写入到像素PX中的方式重排。另外，在存在影像信号V0～V29中的哪个影像信号V都不能写入的像素PX的情况下，立体图像生成部22对于该像素PX分配用来显示黑色的影像信号VB(图5的(b)所示的影像信号VB1～VB4)。

由此，如图5的(b)所示，生成以“影像信号V0、影像信号VB1、影像信号V1、影像信号VB2、影像信号V2、影像信号V5、影像信号V3、影像信号V6、影像信号V4、影像信号V7、…”的顺序排列影像信号V的立体图像。

这里，如果着眼于例如影像信号V0，则影像信号V0在显示对象图像时被写入到像素PX0中，但上述重排的结果是，在显示立体图像时被写入到从像素PX0起在水平方向上错开(移位)了两个像素的像素PXa中。即，被写入影像信号V0的像素PX的错开量为两个像素。同样，着眼于影像信号V1。影像信号V1在显示对象图像时被写入到像素PX1中，但上述重排的结果是，在显示立体图像时被写入到从像素PX0起在水平方向上错开(移位)了1个像素的像素PX0中。即，被写入影像信号V1的像素PX的错开量为1个像素。进而，如果着眼于影像信号V2，则影像信号V2不论在显示对象图像的情况还是显示立体图像的情况下都被写入到像素PX2中。即，被写入影像信号V2的像素PX的错开量为0。

这样，被写入影像信号V的像素PX的错开量(换言之，影像信号V的错开量)，基于在显示对象图像的情况下被写入影像信号V的像素的位置(即坐标)、立体图像是对应于几视差的图像(即视差数)、和上述的设定值n来决定。

通过执行以上说明的重排处理而生成的立体图像的分辨率在将与对象图像对应的影像信号V向跳过n个的像素PX分配的关系上，相比对象图像的分辨率变大了“n×(视差数－1)”。例如在图5的情况下，相对于对象图像的分辨率是30像素，立体图像的分辨率是34像素，立体图像的分辨率相比对象图像的分辨率变大了4像素(＝“1×(5－1)”)。另外，该4像素相当于被写入用来显示黑色的影像信号VB(在图5的情况下是影像信号VB1～VB4)的像素的数量。

另外，图5所示的重排处理被以像素行为单位执行。

图6是表示由立体图像生成部22执行的立体图像生成处理的次序的一例的流程图。

首先，立体图像生成部22取得从对象图像取得部21输出的对象图像(步骤S1)。接着，立体图像生成部22对与所取得的对象图像对应的影像信号V执行上述的重排处理，生成立体图像(步骤S2)。然后，立体图像生成部22将所生成的立体图像向立体图像输出部23输出(步骤S3)，使一系列的立体图像生成处理结束。

如以上说明，在本实施方式的立体图像生成处理中，能够根据1张对象图像生成立体图像，不需要将与视差数相同数量的图像合成或取得深度图，所以能够大幅地减轻在生成立体图像时在装置中花费的处理负荷。

此外，在本实施方式的立体图像生成处理中，由于能够生成与任意被设定/变更后的视差数对应的立体图像，所以能够得到不需要变更已经设置在液晶显示装置10的显示面上的视差光栅和/或双凸透镜的优点。换言之，即使在液晶显示装置10的显示面上已经设置有视差光栅和/或双凸透镜的情况下，也能够生成与该视差光栅及双凸透镜能够对应的视差数对应的立体图像，所以能够得到不需要随着图像处理装置20的设置而设置新的视差光栅和/或双凸透镜的优点。

另外，在上述的实施方式中，对生成如下立体图像的情况进行了说明，该立体图像的三维显示的图像整体以相同的进深感被观察者识别。但是，立体图像生成部22由于将上述的重排处理以像素行为单位执行，所以也能够生成拥有按照像素行的不同而不同的进深感地被识别那样的立体图像。例如，如图7所示，也能够生成使图像的上半部比下半部更有进深感地被观察者识别那样的立体图像。

在此情况下，立体图像生成部22通过使液晶显示装置10的对上半部的像素行写入的影像信号V的重排处理所应用的设定值n，比对下半部的像素行写入的影像信号V的重排处理所应用的设定值n大，能够生成使图像的上半部比下半部更有进深感地被观察者识别那样的立体图像。

图8是用来说明如下处理的图，所述处理是为了生成与5视差对应的立体图像而执行的重排处理，并且是用来生成使图像的上半部比下半部更有进深感地被观察者识别的立体图像的重排处理。

在此情况下，立体图像生成部22将对液晶显示装置10的上半部的像素行写入的影像信号V的重排处理所应用的设定值n设为2。由此，如图8的(a)所示，将影像信号V0～V4、V5～V9、V10～V14、V15～V19、V20～V24、V25～V29以分别跳过两个而写入到像素PX中的方式重排。另外，对于影像信号V0～V29中的哪个影像信号V都不能写入的像素PX，分配用来显示黑色的影像信号VB(图8的(a)所示的影像信号VB1～VB8)。

此外，立体图像生成部22将被写入到液晶显示装置10的下半部的像素行中的影像信号V的重排处理所应用的设定值n设为1。由此，如图8的(b)所示，将影像信号V0～V4、V5～V9、V10～V14、V15～V19、V20～V24、V25～V29以分别跳过1个而写入到像素PX中的方式重排。在此情况下，对于影像信号V0～V29中的哪个影像信号V都不能写入的像素PX，分配用来显示黑色的影像信号VB(图8的(b)所示的影像信号VB3～VB6)。

另外，在按照像素行而拥有不同的进深感的情况下，立体图像生成部22以拥有最大进深感的像素行为基准，决定立体图像的分辨率。例如，在图7及图8的情况下，立体图像的分辨率以被写入到液晶显示装置10的上半部的像素行中的影像信号V的数量(换言之，被写入影像信号V的像素PX的数量)为基准而决定。因此，立体图像生成部22为了使被写入到液晶显示装置10的下半部的像素行中的影像信号V的数量与被写入到液晶显示装置10的上半部的像素行中的影像信号V的数量相同，对于该下半部的像素行的两端部还分配用来显示黑色的影像信号VB(图8的(b)所示的影像信号VB1、VB2、VB7、VB8)。由此，能够使显示在液晶显示装置10的下半部的立体图像的分辨率与显示在液晶显示装置10的上半部的立体图像的分辨率相同。

根据以上说明的包括重排处理的立体图像生成处理，能够生成按照像素行而拥有不同的进深感(或跟前感)并被识别那样的立体图像。

此外，在上述的实施方式中，对在液晶显示装置10的显示面整面上配置有视差光栅和/或双凸透镜的情况进行了说明。但是，视差光栅及双凸透镜也可以仅配置在液晶显示装置10的显示面的一部分上。

在此情况下，立体图像生成部22只要仅以被向位于配置有视差光栅和/或双凸透镜的部分处的像素PX写入的影像信号V为对象，执行上述的重排处理即可。由此，观察者能够识别与被向位于配置有视差光栅和/或双凸透镜的部分的像素PX写入的影像信号V对应的立体图像(三维图像)，并且能够识别与被向位于没有配置视差光栅和/或双凸透镜的部分处的像素PX写入的影像信号V对应的二维图像。

根据以上说明的实施方式，图像处理装置20具备：对象图像取得部21，取得对象图像；立体图像生成部22，将与所取得的对象图像对应的多个影像信号V以向在水平方向上排列的多个像素PX中的跳过n个的像素PX分别写入的方式重排来生成立体图像；以及立体图像输出部23，将所生成的立体图像向液晶显示装置10输出；由于能够从1张对象图像生成立体图像，所以能够减轻生成立体图像时的处理负荷。

此外，能够提供具备图像处理装置20和将从图像处理装置20输出的立体图像显示输出的液晶显示装置10的平视显示器HUD。

在本发明的思想的范畴中，只要是本领域技术人员，就能够想到各种变形例，应了解的是关于这些变形例也属于本发明的范围。例如，本领域技术人员对于上述的各实施方式适当进行构成要素的追加、删除或设计变更后的形态，或进行工序的追加、省略或条件变更后的形态，也只要具备本发明的主旨，就包含在本发明的范围中。

此外，关于由在上述的各实施方式中叙述的形态带来的其他的作用效果，根据本说明书的记载显而易见者、或由本领域技术人员能够适当想到者，当然都应认为是由本发明带来的。

附图标记说明

10…液晶显示装置；20…图像处理装置；PX…像素；M1、M2…凹面镜；FG…前挡风玻璃；VI…虚像；21…对象图像取得部；22…立体图像生成部；23…立体图像输出部。

Claims

1.一种图像处理装置，其中，具备：

取得部，取得对象图像；

生成部，将与所取得的上述对象图像对应的多个影像信号，以向在水平方向上排列的多个像素中的间隔规定个数的像素分别写入的方式重排，来生成立体图像；以及

输出部，将所生成的上述立体图像向显示装置输出。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，

上述生成部将上述多个影像信号以向上述间隔规定个数的像素即与视差数相同数量的像素分别写入的方式重排，来生成上述立体图像。

3.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，

上述规定个数基于从上述立体图像被显示输出时形成的虚像的位置到由观察者识别出该立体图像的位置的距离而决定。

4.如权利要求3所述的图像处理装置，其中，

上述立体图像的分辨率在上述规定个数为n个的情况下，比上述对象图像的分辨率大n×(视差数－1)。

5.如权利要求4所述的图像处理装置，其中，

上述生成部对于上述多个影像信号中的哪个影像信号都不能写入的像素分配用来显示黑色的影像信号。

6.如权利要求5所述的图像处理装置，其中，

上述用来显示黑色的影像信号被分配给在上述水平方向上排列的多个像素中的两端部附近的像素。

7.一种平视显示器，其中，具备：

权利要求1～6中任一项所述的图像处理装置；以及

显示装置，将从上述图像处理装置输出的上述立体图像显示输出。