CN1203680C - 一种单屏立体电视系统的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为信息传输技术领域提供了一种单屏主体电视系统的实现方法，它的主要特点是模拟人眼的双眼视差功能来建立的双目式立体电视系统，首先在发送端模拟人的双眼将空间立体景物转换为有左右视差的图像也称为立体对图像，其次在接收端不失真地接收立体对图像，然后在显示端让人的左右眼分别看到两视差图像中的左、右图像，从而实现单屏单摄像端单发送端，实现立体电视系统。
Description
技术领域
本发明属于信息传输技术领域，是一种单屏立体电视系统的实现方法。
背景技术
现有比较成熟的立体电视系统有分路式电视系统、分色式电视系统和变焦距反射镜立体电视系统。它们都有共同的缺点：1、结构复杂，都使用两套工作系统；2、不符合显示技术发展方向，显示技术发展方向是大屏幕、厚度小，由于结构上的原因，上述几种立体电视系统永远无法实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种用单台摄像机完成录制，显示在一个显示屏上，从而结构简单，可以实现大屏幕，小厚度的立体电视系统。
本方法是模拟人眼的双眼视差功能来建立的双目式立体电视系统，首先在发送端模拟人的双眼将空间立体景物转换为有平面视差的图像也称为立体对图像，其次在接收端不失真地接收立体对图像，然后在显示端让人的左右眼分别看到所述的立体对图像；
在发送端用一台带有双镜头，镜头位置差模拟人眼存在的58mm～72mm的瞳孔孔距的摄像机从左右不同位置上左右交替轮流摄取同一景物，来产生两幅稍有差异的图像，将一幅立体景物转换成有左右视差的图像即立体对图像然后用一个信道轮流传送；
到接收端将所述的图像恢复后，然后使人的左、右眼分别看到图像中相应的视差图像，即左眼只看到左视差图像，右眼只看到右视差图像，这样人眼就得立体感；发送端由摄像机轮流摄取左右视差图像，由摄像控制单元在图像信号上加上用以识别左右的信号，并进行编组，按每左右一组进行编制，图像信号进入信号处理电路，转变为可以发送的视频信号：
在接收端，信号检出电路分检出左右图像信号，然后图像信号分别进入信号混合器和信号比较器中，信号混合器用于提加亮度、信号比较器用于控制亮度比例；最后分别进入图像总亮度控制元件和左右视差图像亮度比例控制元件，左右视差图像亮度比例控制元件使左右视差图像的偏振相位相差90°。
由于本发明采取上述技术方案，从而实现利用单屏单摄像端单发送端，实现立体电视系统。
具体实施方式
发送端由摄像机轮流摄取左右视差图像，由摄像控制单元在图像信号上加上用以识别左右的信号，并进行编组，按每左右一组进行编制左1、右1；左2、右2；左3、右3…然后，图像信号进入信号处理电路，转变为可以发送的视频信号。
在接收端，信号检出电路，分检出左右图像信号，然后图像信号分别进入信号混合器(亮度提加)和信号比较器(亮度比例控制)中；最后分别进入图像总亮度控制元件(例如显像管)和左右图像亮度比例控制元件(左右视差图像的偏振相位相差90°)。
(1)、摄像单元
摄像机进行工作时，每摄取一幅图像，反光镜转90°(1/4周)，使摄像机正好左右交替摄取图像(这一切都由摄像控制单元控制，左右一组进行编组)。
在本系统中，在同一时间内(相对于普通电视每幅图像所占用的时间)传输两幅图像。
(2)、图像显示单元
a、原理分析
本系统的显示单元，类似于立体电影的显像系统。
立体电影的显示系统，是把左右视差图像(偏振方向相差90°)，同时，投放在屏幕上，然后，偏振眼镜分检出来。
本系统就是把混合亮度相加后的图像在显示屏上显示出来，然后由左右视差图像亮度比例控制系统转变成，由按一定比例的互相垂直的偏振光组成的视差图像。
b、图像亮度信号的组成
在系统中，为了达到用一套显示系统特指只用一个显示屏，达到显示的视差图像在同一显示屏上显示，而不是经过光学系统把图像投放在显示屏上；比如电影和投影式电视。显示屏特指，液晶显示器件(LCD)和阴极射线式显像管(CRT)本身显示，左右视差图像同时显示的不是传送两个图像信号，而是传送一个总亮度信号Ex(t)一个亮度比例控制信号Er(t)总亮度信号电压为：
Ex(t)＝EL(t)+ER(t)EL(t)表示左视差图像亮度信号
ER(t)表示右视差图像亮度信号
本系统的亮度比例控制是利用液晶的旋光性能随电压增加而减少，且在线性区内(即阀值电压Vth和饱和电压Vs之间)成正比而实现的。
在线性区随电压增加透过液晶的光(经起偏器形成的偏振光)被液晶扭转90°的成份逐渐减少，而偏振方向未被改变的成份逐渐增加；且成线性变化。
EL(t)随Er(t)增加；左视亮度比例控制信号电压为Er(t)＝Vs——差图像亮度
逐渐减少
EL(t)+ER(t)
c、显示器的结构包括
液晶显示器件(LCD)
阴极射线式显像管(CRT)
三、本系统产生的图像的误差分析
由于本系统是交替摄影，同时放影(显示)的，所以产生的立体图形像会发生畸变。
对于现有的图像显示技术来说，它所表现的质点的图像的运动轨迹，实际上是不连续的。
眼睛没有察觉到这种不连续状态的原因，是由于物体上质点的前后两个图像在屏幕上的距离很小，相对于眼睛的视角日很小，小于人眼的最小视角，从而误认为质点的前后两个图像仍然是一个点。所以，虽然，质点影像的运动轨迹是由一个个孤立的点所组成，但是眼睛却认为运动轨迹是连续的。
对于同一空间位置，同一运动方向，同一速度的物体，如果现有显示技术所示现的它的图像的运动轨迹是连续的，那么本技术表现的它的图像的运动轨迹也是连续的。
这是因为本系统摄取，放影左右两边图像的速度相同，且都大于或等于现有平面显示系统的工作频率。所以，对于眼睛来说，物体上的质点前后两个图像，在屏幕上的距离很小，相对于眼睛的视角很小，小于人的最小分辩角，因此眼睛认为它是连续变化的，即物体的图像的运动是连续的。
当然这种畸变是不会消失的，它随着系统的工作频率的增加而减小，随着物体运动速度增大而增大。
工作流程
1、摄像控制单元给出每幅图像开始信号经同步控制电路，同步控制电路给出信号经反光镜，使摄像机交替处在摄取左右图像的位置；
2、在延续很短一段时间后，摄像控制单元给出开始工作的信号至摄像单元；
3、摄像单元给出红、绿、蓝三种基色信号(模拟)经A/D(模/数)转换器，转变为数字信号；
4、A/D(模/数)转换器把数字信号(基色信号)给单片微机，摄像控制单元给出信号(像素的位置信号，每幅图像的区别信号)，同步电路给出左、右图像区别信号给单片微机；
5、单片微机接收这些信号，经处理分别给出左、右视差图像信号去信号处理器，信号处理器接收信号后经编码转变为混合信号，并传输出去；
6、接收端的信号处理器，接收这些信号，经解码，转变为左、右视差图像信号；
7、单片微机接收这些信号，经处理转变为基色信号(两幅图像相应的基色信号相加，即色彩亮度相加)和相应的色彩亮度比例控制信号以及同步控制信号；
8、驱动控制器和液晶显示单元，接收经D/A(数模转换)器给出的色度信号(模拟)和同步控制电路给出的同步控制信号，并把混合图像显示出来；
9、色度控制单元接收相应的模拟信号和控制信号，并把混合图像调制成偏振方向相互垂直的左右视差图像；
本实施例中不采用向下兼容的方式，而且由于将来图像技术的发展方向是数字化，实施例中信号处理及传输的方式采用数字方式。
Claims (2)
1、一种单屏立体电视系统的实现方法，所述方法通过模拟人眼的双眼视差功能来建立的双目式立体电视系统，首先在发送端模拟人的双眼将空间立体景物转换为有左右视差的图像也称为立体对图像，其次在接收端不失真地接收立体对图像，然后在显示端让人的左右眼分别看到所述的立体对图像；其特征在于：
在发送端用一台带有双镜头、镜头位置差模拟人眼存在的58mm～72mm的瞳孔孔距的摄像机从左右不同位置上左右交替轮流摄取同一景物来产生两幅稍有差异的图像，也就是将一幅立体景物转换成有左右视差的图像即立体对图像，由摄像控制单元在所述的左右视差图像信号上加上用以识别左右的信号，并进行编组，按每左右一组进行编制，然后所述的左右视差图像信号进入信号处理电路，转变为可以发送的视频信号，然后用一个信道轮流传送；
在接收端，信号检出电路分检出所述的左右视差图像信号，然后所述的左右视差图像信号分别进入信号混合器和信号比较器中，所述的信号混合器用于提加亮度、所述的信号比较器用于控制亮度比例；最后分别进入图像总亮度控制元件和左右视差图像亮度比例控制元件，所述的左右视差图像亮度比例控制元件使左右视差图像的偏振相位相差90°，然后使人的左、右眼分别看到图像中相应的视差图像，即左眼只看到左视差图像，右眼只看到右视差图像，这样人眼就得立体感。
2、如权利要求1所述的一种单屏立体电视系统的实现方法，其特征在于：
A、摄像控制单元给出每幅图像开始信号经同步控制电路，同步控制电路给出信号经反光镜，使摄像机交替处在摄取左右图像的位置；
B、在延续一段时间后，摄像控制单元给出开始工作的信号至摄像单元；
C、摄像单元给出红绿蓝三种基色模拟信号经模数转换器，转变为数字信号：
D、模数转换器把基色数字信号给单片微机；摄像控制单元给出像素的位置信号、每幅图像的区别信号，同步电路给出左右视差图像区别信号给单片微机；
E、单片微机接收这些信号，经处理分别给出所述的左右视差图像信号去信号处理器，信号处理器接收信号后经编码转变为混合信号，并传输出去；
F、接收端的信号处理器，接收这些信号，经解码，转变为左、右视差图像信号；
G、单片微机接收这些信号，经处理转变为基色信号和相应的色彩亮度比例控制信号以及同步控制信号，所述的基色信号是两幅图像相应的色彩亮度相加的信号。
H、驱动控制器和液晶显示单元，接收经数模转换器给出的色度模拟信号和同步控制电路给出的同步控制信号，并把混合图像显示出来；
I、色度控制单元接收所述的相应的模拟信号和控制信号，并把混合图像调制成偏振方向相互垂直的左右视差图像。
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