CN117939106A - 一种用于立体显示的视点规划组件 - Google Patents

Abstract

为解决传统立体显示装置视点的形态位置固定，难以满足任意观看人数和任意观看位置的需要，且容易存在串扰的问题，本发明提供了一种用于立体显示的视点规划组件。其具体包含相机阵列和计算机系统。通过在透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成的立体显示装置上额外添加相机阵列和计算机系统，本发明可以识别观看者位置，并在观看者位置主动规划视点，从而使得其满足任意观看人数和任意观看位置的视点形态设置需要；同时，其还能够通过图像元迭代，消除各个视点之间的串扰。

Description

一种用于立体显示的视点规划组件

技术领域

本发明属于立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于立体显示的视点规划组件。

背景技术

通常，立体显示器件视点的形态位置固定，难以满足任意观看人数和任意观看位置的需要，且容易存在串扰。因此，本发明提出了一种用于立体显示的视点规划组件。其具体包含相机阵列和计算机系统。通过在透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成的立体显示装置上额外添加相机阵列和计算机系统，本发明可以识别观看者位置，并在观看者位置主动规划视点，从而使得其满足任意观看人数和任意观看位置的视点形态设置需要；同时，其还能够通过图像元迭代，消除各个视点之间的串扰。

发明内容

为解决一种立体显示装置视点的形态位置固定，难以满足任意观看人数和任意观看位置的需要，且容易存在串扰的问题，本发明提供了一种用于立体显示的视点规划组件。

该用于立体显示的视点规划组件，由相机阵列和计算机系统构成，配合透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成的立体显示装置使用。

所述立体显示装置中，透镜阵列与视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统，视点集成成像再现系统仅用于对视点的形态和位置成像再现。

透明液晶显示面板用于提供视差图像信息，且当光线穿过透明液晶显示面板时，光线不改变传播方向。

当透镜阵列及视点再现层还原视点位置时，透明液晶显示面板提供与该视点位置对应的视差图像。

相机阵列至少包含2台相机，其朝向观看者方向设置，用于记录人眼所在位置。

计算机系统连接相机阵列及视点再现层使用，其通过相机阵列采集到的观看者位置，计算和规划视点形态，并将描述视点形态的集成成像图像元发送至视点再现层，使视点再现层能够依照人眼位置规划视点形态，并消除串扰。

相机阵列及计算机系统按照以下特征规划视点并消除串扰：

1、相机阵列记录观看者位置，并将观看者左眼位置和右眼位置信息传递至计算机系统；

2、计算机系统进行建模，将所有观看者左眼位置定义为左眼空间，所有观看者右眼位置定义为右眼空间；

3、计算机系统在建模空间内，对所有左眼空间覆盖左眼面元；对所有右眼空间覆盖右眼面元；

4、计算机系统在建模空间内设置虚拟相机阵列对每一左眼面元和每一右眼面元分别进行拍摄，并按照传统集成成像图像元合成计算方法，获得描述每一左眼面元和每一右眼面元位置和形态的图像元，图像元记为二维阵列函数，其中x和y表示图像元中的像素坐标；

5、计算机系统对所有左眼面元图像元和右眼面元图像元按照距离视点再现层的远近进行分层迭代，设位于第m层的某一左眼面元图像元为，设位于第n层的某一右眼面元图像元为/>，若第m层距离视点再现层近，第n层距离视点再现层远，则有；反之，若第m层距离视点再现层远，第n层距离视点再现层近，则有/>；

6、计算机系统对迭代后的所有左眼面元图像元和右眼面元图像元分别进行求和，得到最终的左眼视点形态图像元及最终的右眼视点形态图像元，并将其发送至视点再现层，用于描述左眼和右眼视点形态。

本发明的工作原理如下：

1、计算机系统和相机阵列依照人眼位置计算图像元并将其求和，可以使得形成的视点覆盖所有人眼位置；

2、因图像元记录了左眼面元和右眼面元在空间中的分布信息，当记录左眼面元和右眼面元的图像元信息在某处不同时为0时，表示再现光束在空间中必然重叠，其将会发生串扰，因此计算机系统按照左眼面元和右眼面元前后位置遮挡关系对图像元进行分层迭代，仅保留距离视点再现层更近的图像元信息，即更靠近屏幕的观看者可以看到正确的视差图像，而更远离屏幕的观看者因其前方存在观看者，因此其本身无法看到屏幕，视点再现层不再为其提供显示。

综上所述，因发明依照人眼位置记录和再现视点，因此其可以满足任意观看人数和任意观看位置的视点形态设置需要；同时，其还能够通过图像元迭代，消除各个视点之间的串扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明相机阵列记录人眼位置的示意图。

图3为本发明计算机系统根据人眼位置建模示意图。

图4为本发明图像元迭代原理示意图。

图5为本发明最终的左眼视点形态图像元计算示意图。

图标：100-视点再现层；200-透镜阵列；300-透明液晶显示面板；401-第一视点；402-第二视点；500-相机阵列；600-计算机系统；710-左眼面元；720-右眼面元；810-左眼；820-右眼；900-虚拟相机阵列；71i-第i层左眼面元图像元；72j-第j层右眼面元图像元；71i1-第i层左眼面元图像元非零区域；72j1-第j层右眼面元图像元非零区域；730-重叠的图像元非零区域；71j-第j层左眼面元图像元；71k-第k层左眼面元图像元；711-最终的左眼视点形态图像元。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

实施方式

图1为本实施例提供的一种用于立体显示的视点规划组件。图1中，坐标o、p、q分别表示空间中的水平、垂直和前后方向，在图2及图3中，坐标o、p、q表示的空间方向与图1相同。

该用于立体显示的视点规划组件，由相机阵列500和计算机系统600构成，配合立体显示装置的透明液晶显示面板300、透镜阵列200及视点再现层100使用。

所述立体显示装置中，透镜阵列200与视点再现层100共同构建的视点集成成像再现系统，视点集成成像再现系统仅用于对视点的形态和位置成像再现。

透明液晶显示面板300用于提供视差图像信息，且当光线穿过透明液晶显示面板300时，光线不改变传播方向。

当透镜阵列200及视点再现层100还原视点位置时，透明液晶显示面板300提供与该视点位置对应的视差图像。

请参考图1，透镜阵列200与视点再现层100可在空间中形成第一视点401及第二视点402。然而当部分观看者没有处于第一视点401及第二视点402位置时，第一视点401及第二视点402的分布无法满足任意观看人数和观看位置的需要；另一方面，第一视点401及第二视点402相对于视点再现层100可能存在相互遮挡，从而产生串扰。为此，相机阵列500和计算机系统600将对视点进行重新规划。

请参考图2，相机阵列500包含2台相机，其朝向观看者方向设置，用于记录人眼所在位置。

请参考图1，计算机系统600连接相机阵列500及视点再现层100使用，其通过相机阵列500采集到的观看者位置，计算和规划视点形态，并将描述视点形态的集成成像图像元发送至视点再现层100，使视点再现层100能够依照人眼位置规划视点形态，并消除串扰。

相机阵列500及计算机系统600按照以下特征规划视点并消除串扰：

1、请参考图2，相机阵列500记录观看者位置，并将观看者左眼位置和右眼位置信息传递至计算机系统600。具体的，多个观看者的左眼810及右眼820在空间中随机分布；

2、请参考图3，计算机系统600进行建模，将所有观看者左眼810所在位置定义为左眼空间，所有观看者右眼820位置定义为右眼空间；

3、请参考图3，计算机系统600在建模空间内，对所有左眼空间覆盖左眼面元710；对所有右眼空间覆盖右眼面元720；

4、请参考图3，计算机系统600在建模空间内设置虚拟相机阵列900对每一左眼面元710和每一右眼面元720分别进行拍摄，并按照传统集成成像图像元合成计算方法，获得描述每一左眼面元710和每一右眼面元720位置和形态的图像元，图像元记为二维阵列函数，其中x和y表示图像元中的像素坐标；

5、计算机系统600对所有左眼面元710图像元和右眼面元720图像元按照距离视点再现层100的远近进行分层迭代，设位于第m层的某一左眼面元图像元像素阵列为，设位于第n层的某一右眼面元图像元像素阵列为/>，若第m层距离视点再现层100近，第n层距离视点再现层100远，则有/>；反之，若第m层距离视点再现层100远，第n层距离视点再现层100近，则有/>；

具体的，请参考图4，图4例举了第i层左眼面元图像元71i及第j层右眼面元图像元72j的迭代过程。第i层左眼面元图像元71i具有第i层左眼面元图像元非零区域71i1；第j层右眼面元图像元72j具有第j层右眼面元图像元非零区域72j1，且第i层左眼面元图像元71i与第j层右眼面元图像元72j具有重叠的图像元非零区域730；

请参考图3，第i层距离视点再现层100近，第j层距离视点再现层100远。根据迭代原则，请参考图4，第i层左眼面元图像元71i相对于第j层右眼面元图像元72j具有更高的优先级，重叠的图像元非零区域730内，应对第j层右眼面元图像元非零区域72j1的图像元像素置“0”，即缩小视点记录范围。请参考图3，迭代后，第i层左眼面元图像元非零区域71i1保持不变，第j层右眼面元图像元非零区域72j1范围缩小；

6、计算机系统600对迭代后的所有左眼面元710图像元和右眼面元720图像元分别进行求和，得到最终的左眼视点形态图像元及最终的右眼视点形态图像元，并将其发送至视点再现层100，用于描述左眼和右眼视点形态；

具体的，请参考图5，以左眼视点为例，对迭代以后的第i层左眼面元图像元71i、第j层左眼面元图像元71j及第k层左眼面元图像元71k进行阵列求和，可以得到最终的左眼视点形态图像元711。

本发明的工作原理如下：

1、计算机系统600和相机阵列500依照人眼位置计算图像元并将其求和，可以使得形成的视点覆盖所有人眼位置；

2、因图像元记录了左眼面元和右眼面元在空间中的分布信息，当记录左眼面元和右眼面元的图像元信息在某处不同时为0时，表示再现光束在空间中必然重叠，其将会发生串扰，因此计算机系统600按照左眼面元和右眼面元前后位置遮挡关系对图像元进行分层迭代，仅保留距离视点再现层100更近的图像元信息，即更靠近屏幕的观看者可以看到正确的视差图像，而更远离屏幕的观看者因其前方存在观看者，因此其本身无法看到屏幕，视点再现层100不再为其提供显示。

综上所述，因发明依照人眼位置记录和再现视点，因此其可以满足任意观看人数和任意观看位置的视点形态设置需要；同时，其还能够通过图像元迭代，消除各个视点之间的串扰。

Claims (1)

1.一种用于立体显示的视点规划组件，其特征在于：

该用于立体显示的视点规划组件，由相机阵列和计算机系统构成，配合透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成的立体显示装置使用；

所述立体显示装置中，透镜阵列与视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统，视点集成成像再现系统仅用于对视点的形态和位置成像再现；

透明液晶显示面板用于提供视差图像信息，且当光线穿过透明液晶显示面板时，光线不改变传播方向；

当透镜阵列及视点再现层还原视点位置时，透明液晶显示面板提供与该视点位置对应的视差图像；

相机阵列至少包含2台相机，其朝向观看者方向设置，用于记录人眼所在位置；

计算机系统连接相机阵列及视点再现层使用，其通过相机阵列采集到的观看者位置，计算和规划视点形态，并将描述视点形态的集成成像图像元发送至视点再现层，使视点再现层能够依照人眼位置规划视点形态，并消除串扰；

相机阵列及计算机系统按照以下特征规划视点并消除串扰：

1、相机阵列记录观看者位置，并将观看者左眼位置和右眼位置信息传递至计算机系统；

2、计算机系统进行建模，将所有观看者左眼位置定义为左眼空间，所有观看者右眼位置定义为右眼空间；

3、计算机系统在建模空间内，对所有左眼空间覆盖左眼面元；对所有右眼空间覆盖右眼面元；

4、计算机系统在建模空间内设置虚拟相机阵列对每一左眼面元和每一右眼面元分别进行拍摄，并按照传统集成成像图像元合成计算方法，获得描述每一左眼面元和每一右眼面元位置和形态的图像元，图像元记为二维阵列函数，其中x和y表示图像元中的像素坐标；

5、计算机系统对所有左眼面元图像元和右眼面元图像元按照距离视点再现层的远近进行分层迭代，设位于第m层的某一左眼面元图像元为，设位于第n层的某一右眼面元图像元为/>，若第m层距离视点再现层近，第n层距离视点再现层远，则有；反之，若第m层距离视点再现层远，第n层距离视点再现层近，则有/>；

6、计算机系统对迭代后的所有左眼面元图像元和右眼面元图像元分别进行求和，得到最终的左眼视点形态图像元及最终的右眼视点形态图像元，并将其发送至视点再现层，用于描述左眼和右眼视点形态。