CN1808210A - 裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置及其显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置，包括PC主机、图像屏，PC主机内设置有双屏卡，图像屏前方设置有液晶快门光筛屏，图像屏和液晶快门光筛屏分别与双屏卡相连接。将立体图像的三维模型数据输入PC主机中的双屏卡；设定光筛数据，控制光筛屏打开相应的光筛孔得到光筛图，然后采用区域投影法，把立体图像分区间记录下来得到视差图像数据，再进行图形处理后得到连续视差图，光筛图和连续视差图组成立体图像的记录单元；双屏卡把光筛图和连续视差图同步分别显示在光筛屏和图像屏上，即可看到立体图像。本发明应用领域广，观看立体图像不用配戴特殊眼镜或头盔，且可自由移动从不同方向观看立体图像不同侧面，不会引起眼睛疲劳。

Description

裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置及其显示方法

                          技术领域

本发明涉及自动立体成像显示技术领域(Autostereoscopic Displas)，具体是指裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置及其显示方法。

                          背景技术

一百多年前照相技术出现后，人们就创造出利用两个照相机模仿人的左右眼对同一景物同时拍照，得到两幅具有左右眼视觉差异的相片，分别称为左眼图和右眼图。然后通过一个观景器将人的左右眼分隔开，让左眼只能看到左眼图，让右眼只能看到右眼图，通过大脑的综合后就会令观看者眼前出现一幅立体图像。这一方法成为现代产生立体图像的最基本原理。

立体成像的方法与原理有多种，例如：人们用两台摄影机模仿人的左右眼对同一景物同时拍摄电影，然后把两部电影同步放映在一个银幕上，观众只要戴上特殊的偏振光眼镜，就可以看到立体电影；在电视机或电脑的显示器上令电子扫瞄线的奇数行显示左眼图，偶数行显示右眼图，观众戴上一个光闸眼镜，让左眼镜片同步于奇数行打开，让右眼镜片同步于偶数行打开就可以看到立体图像；还有一种让观看者戴上头盔式的眼镜，左右镜片各是一个微型显示器，左边放映左眼图，右边放映右眼图，因此会使人感觉如同进入一个有立体感的虚拟环境之中。最近十几年，还新出現了一种称为裸眼可视立体图像显示法。就是不用配戴特殊的工具(例如上述的眼镜和头盔)就可以观看到立体图像。裸眼可视立体图像显示方法中的基本原理是利用一张特殊的图片，在这张特殊的图片上所有奇数线列用来表示一幅右眼图，所有偶数线列用来表示一幅左眼图，在某个设定的位置上透过光栅，右眼正好能看到图上的所有奇数行列，左眼正好能看到图上的所有偶数行列，也即是右眼正好看到右眼图、左眼正好看到左眼图，这样我们就能够直观地看到一个立体图像。

在Okoshi，T.1976.Three-dimensional imaging techniques.New York：Academic Press一书中，详细论述了目前为止所有的立体成像的方法和原理。除了激光全息法外，上述各种立体成像方法都是基于对景物进行摄影或进行透视投影得到一对或多对左右眼视差图的基础上，制作出各种类戴眼镜和不用带眼镜就能看到的立体图像，其存在着一个共同的致命缺点：由于人体左右眼是分别观看左眼图、右眼图，因此立体电影和立体图像不能长时间观看，否则会使眼睛产生生理性疲劳而受到伤害。

                          发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供可以产生不用配戴特殊眼镜或头盔就可以观看到浮现在屏幕上的立体图像，观看者可以自由移动，从不同的方向上可以看到立体图像的不同侧面，不会引起眼睛疲劳的裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置。

本发明的目的还在于提供裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置，包括PC主机、图像屏，所述PC主机内设置有双屏卡，图像屏前方设置有光筛屏，图像屏和光筛屏分别与双屏卡相连接。

为了更好地实现本发明，所述图像屏是各种电视机显示器或电脑的监视器，包括CRT、LCD、PDP、ELD、FED，它们是自发光或具有光照明系统。

所述双屏卡是电脑图形处理卡，能同时把两帧图形分别显示在两台显示器或监视器上。

所述光筛屏包括黑白液晶面板、光筛板，所述光筛板安装在黑白液晶面板上，光筛板是设置有光筛孔的薄板，光筛孔成平面点阵排列，且与黑白液晶面板上的点素位置一一对应，光筛孔以外的光筛板板面为黑色不透光板面。光线只能在光筛孔上透过，构成一个液晶快门光筛屏。

所述光筛板的小孔直径为0.25～0.5mm。小孔成像时，小孔的直径不能小于0.1mm，否则光线在透过小孔时发生衍射会使图形变得模糊不清，相反小孔直径太大就会产生散射现象也会使图形变得模糊不清，实验证明小孔直径在0.2～0.5mm效果最好。小型液晶面板的光点大小为0.264mm或0.297mm尚可利用，但是大型液晶面板(40inch以上)光点直径都在1mm左右甚至更大，利用这样大的光点来复现立体图像效果将会很差。使用光筛板控制小孔直径在0.25～0.5mm对于大型屏幕将会有良好的效果。

所述光筛板的厚度为0.1～1.0mm。使用比较厚的光筛板，令小孔成管状，将会进一步降低图像的背景散射光，使图像更加清晰。

本裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其步骤包括：

(1)通过三维物体扫描仪器或人工设计，获取立体图像的三维模型数据，并输入PC主机中的双屏卡，所述立体图像的三维模型数据包括表示物体表面形状的所有点的三维坐标及其颜色、灰度；

(2)在PC主机内的双屏卡中输入光筛数据，所述光筛数据包括光筛点阵的密度、光筛点阵的相位，控制光筛屏打开相应于所述光筛数据的光筛孔，得到光筛图B，然后PC主机采用区域投影法，把上述立体图像分区间计算并记录下来，得到连续视差图像数据，PC主机再对连续视差图像数据进行图形处理后，得到连续视差图W，所述光筛图B和连续视差图W组成所述立体图像的记录单元R；

(3)PC主机通过双屏卡同步地把记录单元中的光筛图和连续视差图分别显示在光筛屏和图像屏上，当图像屏上的连续视差图发出的光线透过光筛屏上的光筛孔映射出来时，观看者在光筛屏前面就可以看到复现在空间的立体图像。

为更好地实现本发明，所述三维物体扫描仪器包括激光三维物体扫描器、医疗设备X-CT、RMI、B超声波仪、工程测量仪器，所述人工设计是指使用图形处理软件包括3DS MAX、MAYA进行立体图像制作。

所述区域投影法就是相对光筛屏上打开的光筛孔，PC主机在图像屏上划分出记录区间，在光筛屏前方划分出相应的摄影区间，所述记录区间是以光筛屏上打开的光筛孔为中心，在图像屏上以打开的相邻光筛孔的间距为宽度划定的矩形，所述摄影区间是指处在光筛屏上打开的光筛孔前方，以光筛孔为顶点的四方锥形空间，处于摄影区间内的立体图像的三维模型数据点都能透过光筛孔投影在相应的记录区间里，PC主机逐点计算每个三维模型数据点穿过光筛孔后在图像屏的投影点参数，并记录下投影点的座标(Xb、Yb)及其对应的颜色Col、灰度L，从而把上述立体图像分区间记录下来，得到连续视差图像数据W[Xb，Yb，L，Col]。

所述投影点的座标Xb为：Xb＝Xi-(Xa-Xi)*ZO/(Za-ZO)，其中，Xa是三维模型数据点的X坐标，Xi是编号i的光筛孔的X坐标，Za是三维模型数据点到图像屏的距离，ZO是光筛屏和图像屏之间的距离，Xb是Xa在图像屏上的X坐标；所述投影点的座标Yb为：Yb＝Yi-(Ya-Yi)*ZO/(Za-ZO)，其中，Ya是三维模型数据点的Y坐标，Yi是编号i的光筛孔的Y坐标，Za是三维模型数据点到图像屏的距离，ZO是光筛屏和图像屏之间的距离，Yb是Ya在图像屏上的Y坐标。

所述光筛点阵的密度用G(M，N)来表示，其中，M表示点阵在X方向上的点间相隔的点素数目，N表示点阵在Y方向上的点间相隔的点素数目，光筛点阵的密度不同，光筛图也就不相同，依据不同光筛点阵的密度，光筛图计算出来的连续视差图也就不相同；所述光筛点阵的相位用PH(I，J)来表示，其中，I表示点阵在X方向上的点阵整体被平移的距离，J表示点阵在Y方向上的点阵被整体平移的距离。平移距离是用点素数目表示，例如点阵整体向X方向平移了5个点素的距离时，I＝5，点阵整体向Y方向平移了5个点素的距离时，J＝5。

如果仅使用一个记录单元来复现的立体图像，观看者只能看到由一个光筛点阵形成的一个立体图像，立体图像的精度在很大程度上为光筛点阵的密度所制约。例如，面对密度G(5，0)的光筛屏，对精度1024×768的LCD而言，我们只能看到一幅画面水平精度为205线(1024/5＝205)的立体图像。显然这是不能令人满意。

为了提高立体图像的精度，所述步骤(2)和(3)中，运用多组记录显示法显示立体图像，所述多组记录显示法是指用m个记录单元R组成一个画面HR，每个记录单元R的光筛点阵相位互不同，且m个不同相位的光筛点阵重合时，其光筛点正好能布满光筛屏上所有光筛孔，PC主机通过双屏卡将一个画面HR中m个记录单元R按照排列序号高速显示，即m个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，观看者在光筛屏前面就可以看到的高精度的立体图像。

画面HR为多个且各不相同时，PC主机通过双屏卡将各个画面HR中m个记录单元R按照排列序号高速显示，即m个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，观看者在光筛屏前面就可以看到高精度的动态立体图像。

利用人眼睛的残留视觉效应，要求所述每一个画面HR高速显示的时间≤0.1秒，也就是所述每个记录单元R高速显示的时间≤0.1/m秒，人们才会感觉立体图像是完整清晰的。

例如，对于精度为1024×768的LCD而言，仅利用1个记录单元R(其光筛点阵的密度G(5，0)、光筛点阵的相位PH(0，0)，只能看到一幅画面精度为205×768(1024/5＝205)的立体图像；如果一个画面HR中有m＝5个记录单元R，其光筛点阵的密度都为G(5，0)，光筛点阵的相位却分别为PH(0，0)、PH(1，0)、PH(2，0)、PH(3，0)、PH(4，0)、PH(5，0)，当每个记录单元R高速显示的时间≤0.02(0.1/5)秒时，则5个光筛图B和5个连续视差图W相互补充，观看者在光筛屏前面就可以看到一个精度被提高了的5倍立体图像，其立体图像的精度将从205×768提高到1024×768。

所述记录单元R为多个且各个记录单元R的光筛点阵的相位不同时，需把各个记录单元R的排列序号进行随机无序排列，并按随机无序排列后的新排列序号来显示各个记录单元R，从而克服由于眼睛错觉产生的画面出现斜纹干扰现象。

所述光筛图可以是只有垂直线列的光栅图，其通过控制光筛屏按垂直线列打开光筛孔而得到。考虑到人们的眼睛主要是依靠水平方向的视觉差异来产生立体视觉，可以仅考虑图像在水平方向上的转换，而不处理垂直方向上转换，从而可以成倍地减少图像数据处理的工作量。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本装置产生的立体图像是一种具有阔视野、无需戴特殊眼镜、可以多人同时观看、具有高解像度的立体图像；

(2)本装置产生的立体图像是一种观看者从不同的角度上可以看到不同侧面形象的图像；

(3)本装置产生的立体图像能让观看者在观看时如同观看实物一样，眼睛的会聚角和焦距是自然配合的，不会引起眼睛疲劳和带来不舒服的感觉；

(4)本装置所显示的立体图像可以制成一种多人共同参与，人机互动协同操作的显示场景，可以制成一种布景让演员和观众共处的虚拟真实环境；

(5)本装置可以应用于广告和娱乐场所、电子游戏机和立体电视，还可以用于科学研究、医学观察、工程探测等广泛领域。

                          附图说明

图1是本发明裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置的结构示意图；

图2是图1所示液晶快门光筛屏的结构示意图；

图3(a)、(b)、(c)、(d)是液晶快门光筛屏工作原理图；

图4(a)、(b)是区域投影法的原理图；

图5是投影点坐标的计算原理图；

图6是区域投影法的算法流程图；

图7是复现立体图像的原理图；

图8是产生多个记录单元的算法流程图；

图9(a)、(b)、(c)、(d)是分别4个记录单元的光筛图和连续视差图，(e)是高速交替显示的视觉效果示意图；

图10是把多个记录单元转换成立体图像且消除斜纹干扰的算法流程图；

图11由光筛转变为光栅的示意图。

                        具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示，本裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置，包括PC主机1、图像屏2，PC主机1内设置有双屏卡，图像屏2前方设置有光筛屏3，图像屏2和光筛屏3分别与双屏卡相连接；图像屏2是各种电视机显示器或电脑的监视器，包括CRT、LCD、PDP、ELD、FED，它们是自发光或具有光照明系统；双屏卡是通用的电脑图形处理卡，能同时把两帧图形分别显示在光筛屏和图像屏上。

如图2所示，光筛屏3包括黑白液晶面板4、光筛板5，光筛板5安装在黑白液晶面板4上，光筛板5是设置有光筛孔的薄板，光筛孔成平面点阵排列，且与黑白液晶面板上的点素位置一一对应，也就是如果黑白液晶屏上的点素是1024×768时，光筛屏上的小孔也是1024×768互相一一对正。光筛孔以外的光筛板板面为黑色不透光板面，光线只能在光筛孔上透过，可以控制黑白液晶面板上的点素透光、或不透光来控制光筛板上的小孔透光或不透光，构成一个液晶快门光筛屏。光筛板的小孔直径为0.25～0.5mm，光筛板的厚度为0.1～1.0mm。

实施例二

本裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置的立体图像显示方法，其步骤包括：

(1)通过三维物体扫描仪器或人工设计，获取立体图像的三维模型数据，并输入PC主机中的双屏卡，三维物体扫描仪器包括激光三维物体扫描器、医疗设备X-CT、RMI、B超声波仪、工程测量仪器，人工设计是指使用图形处理软件包括3DS MAX、MAYA进行立体图像制作，立体图像的三维模型数据包括表示物体表面形状的所有点的三维坐标及其颜色、灰度；

(2)在PC主机内的双屏卡中输入光筛数据B[G(M，N)，PH(I，J)]，控制液晶快门光筛屏打开相应于光筛数据的光筛孔，得到光筛图B，然后PC主机采用区域投影法，把上述立体图像分区间计算并记录下来，得到连续视差图像数据W[Xb，Yb，L，Col]，PC主机再对连续视差图像数据W[Xb，Yb，L，Col]进行图形处理后，得到连续视差图W，光筛图B和连续视差图W组成立体图像的记录单元R，记为R{W[Xb，Yb，L，Col]、B[G(M，N)、PH(I，J)]}；

光筛数据B[G(M，N)，PH(I，J)]包括光筛点阵的密度G(M，N)、光筛点阵的相位PH(I，J)，其中，M表示点阵在X方向上的点间相隔的点素数目，N表示点阵在Y方向上的点间相隔的点素数目，I表示在X方向上点阵整体被平移的点素数目，J表示在Y方向上点阵被整体平移的点素数目。

图3(a)表示黑白液晶面板全部打开时光筛屏的情形，此时小孔全部透光，透光点间的距离左右上下都是d，取d＝1mm，其光筛点阵的密度为G(1，1)，光筛点阵的相位为PH(0，0)；图3(b)表示黑白液晶面板每隔3个点打开时光筛屏的情形，此时只有1/16的小孔透光，透光点间的距离左右上下都是4mm，其光筛点阵的密度为G(3，3)，光筛点阵的相位为PH(0，0)；图3(c)表示黑白液晶面板也是每隔3个点打开时光筛屏的情形，透光点间的距离左右上下都是3mm，但是透光点阵被整体向右方平移了距离1mm，光筛点阵的密度为G(3，3)，光筛点阵的相位为PH(1，0)；图3(d)表示黑白液晶面板也是每隔3个点打开时光筛屏的情形，透光点间的距离左右上下都是3mm，但是透光点阵被整体向右方平移了距离1mm和向下方平移了1mm，光筛点阵的密度表示为G(3，3)，光筛点阵的相位为PH(0，1)。

如图4(a)所示，把一个立体图像6透过光筛屏5的一个光筛孔投影到图像屏2上，类似照相法，光筛屏5上每个光筛孔类似一个照相机镜头，普通照相是面对着物体来摄取，而区域投影法则是从背面来摄取。但是如果不加限制地把立体图像对着每个光筛孔进行投影，投影图将会在图像屏2上互相重叠，不能产生正确的图像。

如图4(b)所示，区域投影法就是相对光筛屏上打开的光筛孔，PC主机在图像屏2上划分出记录区间a、b、c、d、e、f……，在光筛屏5前方划分出相应的摄影区间A、B、C、D、E、F……，记录区间是以光筛屏上打开的光筛孔为中心，在图像屏上以打开的相邻光筛孔的间距为宽度划定的矩形，摄影区间是指处在光筛屏上打开的光筛孔前方，以光筛孔为顶点的四方锥形空间，处于摄影区间内的立体图像6的三维模型数据点都能透过光筛孔投影在相应的记录区间里，PC主机逐点计算每个三维模型数据点穿过光筛孔后在图像屏2的投影点参数，并记录下投影点的座标(Xb、Yb)及其对应的颜色Col、灰度L，从而把上述立体图像分区间记录下来，得到连续视差图像数据W[Xb，Yb，L，Col]。

如图5中的(a)、(b)所示，是投影点的座标(Xb、Yb)的计算原理为：首先假定空间中有一个光点A，A光点产生在图像屏上的投影点的Xb值可以由下方程式表示：Xb＝X3-(Xa-X3)*ZO/(Za-ZO)，其中：

Xa：点A的X坐标；

X3：编号3的小孔的X坐标；

Za：点A到图像屏的距离；

ZO：光筛屏和图像屏之间的距离；

Xb：Xa在图像屏上的X坐标。

同理，A光点产生在图像屏上的投影点的Yb值可以由下方程式表示：

Yb＝Y3-(Ya-Y3)*ZO/(Za-ZO)

Ya：点A的Y坐标；

Y3：编号3的小孔的Y坐标；

Za：点A到图像屏的距离；

ZO：光筛屏和图像屏之间的距离；

Yb：Ya在图像屏上的Y坐标。

图6是区域投影法的算法流程图。一个立体图像的表面可以用很多代表点来表示，把每个点依照图6的计算方法计算出记录区上的投影点坐标(Xb、Yb)和计算这个点的灰度L、颜色Col，最后得到一组关于整个立体图像的连续视差图像数据W[Xb，Yb，L，Col]，从而记录单元R记为：

R{W[Xb，Yb，L，Col]、B[G(M，N)、PH(I，J)]}

(3)如图7所示，把一个记录单元R输入PC主机，通过双屏卡把记录单元R中的连续视差图像数据W转为出一幅连续视差图W显示在图像屏2上，把记录单元中光筛数据B转变为一幅光筛图B显示在光筛屏3上，图像屏2的光源7把记录区a、b、c、d、e、f的图像透过光筛屏3上的光筛孔映射到光筛屏前的空间中，观看者8在光筛屏前面就可以看到一个复现在空间的立体图像6。

一个记录单元R所能显示的立体图像的精度主要决定于光筛点阵的密度，G(M，N)中的数字M和N越大，光筛点阵的密度就越小，复现的立体图像的精度越差。相反则反之。

为提高立体图像的精度，需运用多组记录显示法显示立体图像。如图8所示，在PC主机中的双屏卡中，通过设定m个相位不同的光筛点阵而产生m个记录单元R，例如：取m＝4产生4个记录单元R，各个光筛点阵的密度是相同的，分别是：

G1(2，2)G2(2，2)G3(2，2)G4(2，2)

但是各个光筛点阵的相位是不相同，分别为：

PH1(2，2)PH2(1，2)PH3(1，1)PH4(2，1)

从而得出4个相位不同光筛图B：

B1[G1(2，2)、PH1(2，2)]

B2[G2(2，2)、PH2(1，2)]

B3[G3(2，2)、PH3(1，1)]

B4[G4(2，2)、PH4(2，1)]

对应4个光筛图得出4个相应的连续视差图W：

W1[X，Y，L，Col]

W2[X，Y，L，Col]

W3[X，Y，L，Col]

W4[X，Y，L，Col]

如图9中的(a)、(b)、(c)、(d)所示，4个光筛图B和4个连续视差图W分别组成4个记录单元R，4个记录单元R组成1个画面记录HR，其包括：

记录R1{W1[X，Y，L，Col]、B1[G1(2，2)、PH1(2，2)]}

记录R2{W2[X，Y，L，Col]、B2[G2(2，2)、PH2(1，2)]}

记录R3{W3[X，Y，L，Col]、B3[G3(2，2)、PH3(1，1)]}

记录R4{W4[X，Y，L，Col]、B4[G4(2，2)、PH4(2，1)]}

如图9中的(e)所示，PC主机通过双屏卡将画面HR中4个记录单元R按照排列序号高速显示，即4个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，当每个记录单元R高速显示的时间≤0.025(0.1/4)秒时，利用眼睛的残留视觉效应，4个记录单元R生成的立体图像互相补充，观看者就可以在光筛屏前面看到精度提高4倍的立体图像。

若画面HR为多个，PC主机通过双屏卡将各个画面HR中的m个记录单元R按照排列序号高速显示，即m个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，高速显示的时间≤0.1/m秒时，利用人眼睛的残留视觉效应，观看者在光筛屏前面就可以看到高精度的动态立体图像。

在产生光筛相位不同的多个记录单元R时，为设计方便起见，总是把它们之间的相位按方阵来排列。例如：使用16个不同相位的光筛点阵时，它们的相位方阵和排列序号P排列成如下：

1  PH(0，0)  2  PH(0，1)  3  PH(0，2)  4  PH(0，3)

5  PH(1，0)  6  PH(1，1)  7  PH(1，2)  8  PH(1，3)

9  PH(2，0)  10 PH(2，1)  11 PH(2，2)  12 PH(2，3)

13 PH(3，0)  14 PH(3，1)  15 PH(3，2)  16 PH(3，3)

当把光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，16个记录单元R按排列序号P从1到16转换成立体图像的时候，就会在光筛屏上会出现眼睛错觉引起的由左上方向右下方进动的斜形斑纹。

为了克服这种干扰现象，如图10所示，要把记录单元R的排列序号P进行随机无序排列：

显示序号  N：1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  1516

原排列序号P：1  12  2  11 3  10  4  9  5  16  6  15  7  10  89

把随机无序排列后的16个记录单元R中的光筛图B和连续视差图W按显示顺序N同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上时，就可以克服眼睛错觉产生的斜纹干扰现象。

如图11所示，光筛图是通过控制光筛屏按垂直线列打开光筛孔而得到的只有垂直线列的光栅图。当考虑到人们的眼睛主要是依靠水平方向的视觉差异来产生立体视觉时，可以在图5的投影计算中仅考虑图像在X方向上的转换，而不计算和记录Y方向上转换，从而可以成倍地减少计算工作量。

例如：取m＝5产生5个记录单元，且后一个光栅和前一个光栅相比，光栅线整体被向右水平移动了1个光筛孔的距离。

第1个光栅点阵的相位PH1(0，0)，计算得到连续视差图W1、光筛图B1、得到记录单元R1；

第2个光栅点阵的相位PH2(1，0)，计算得到连续视差图W2、光筛图B2、得到记录单元R2；

第3个光栅点阵的相位PH3(2，0)，计算得到连续视差图W3、光筛图B3、得到记录单元R3；

第4个光栅点阵的相位PH4(3，0)，计算得到连续视差图W4、光筛图B4、得到记录单元R4；

第5个光栅点阵的相位PH5(4，0)，计算得到连续视差图W5、光筛图B5、得到记录单元R5；

从而得到组成1个画面HR的5个记录单元，PC主机通过双屏卡将画面HR中5个记录单元R按照排列序号高速显示，即5个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，当每个记录单元R高速显示的时间≤0.02(0.1/5)秒时，利用眼睛的残留视觉效应，5个记录单元R生成的立体图像互相补充，观看者就可以在光筛屏前面看到精度提高5倍的立体图像。

如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims (10)

1、裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置，包括PC主机、图像屏，其特征在于：所述PC主机内设置有双屏卡，图像屏前方设置有光筛屏，图像屏和光筛屏分别与双屏卡相连接。

2、按权利要求1所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置，其特征在于：所述图像屏是各种电视机显示器或电脑的监视器，包括CRT、LCD、PDP、ELD、FED。

3、按权利要求1所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置，其特征在于：所述光筛屏包括黑白液晶面板、光筛板，所述光筛板安装在黑白液晶面板上，光筛板是设置有光筛孔的薄板，光筛孔成平面点阵排列，且与黑白液晶面板上的点素位置一一对应，光筛孔以外的光筛板板面为黑色不透光板面。

4、采用权利要求1所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示装置的裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)通过三维物体扫描仪器或人工设计，获取立体图像的三维模型数据，并输入PC主机中的双屏卡，所述立体图像的三维模型数据包括表示物体表面形状的所有点的三维坐标及其颜色、灰度；

(2)在PC主机内的双屏卡中输入光筛数据，所述光筛数据包括光筛点阵的密度、光筛点阵的相位，控制光筛屏打开相应于所述光筛数据的光筛孔，得到光筛图B，然后PC主机采用区域投影法，把上述立体图像分区间计算并记录下来，得到视差图像数据，PC主机再对视差图像数据进行图形处理后，得到连续视差图W，所述光筛图B和连续视差图W组成所述立体图像的记录单元R；

(3)PC主机通过双屏卡同步地把记录单元中的光筛图和连续视差图分别显示在光筛屏和图像屏上，当图像屏上的连续视差图发出的光线透过光筛屏上的光筛孔映射出来时，观看者在光筛屏前面就可以看到复现在空间的立体图像。

5、按权利要求4所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于：所述三维物体扫描仪器包括激光三维物体扫描器、医疗设备X-CT、RMI、B超声波仪、工程测量仪器，所述人工设计是指使用图形处理软件包括3DS MAX、MAYA进行立体图像制作。

6、按权利要求4所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于：所述区域投影法就是相对光筛屏上打开的光筛孔，PC主机在图像屏上划分出记录区间，在光筛屏前方划分出相应的摄影区间，所述记录区间是以光筛屏上打开的光筛孔为中心，在图像屏上以打开的相邻光筛孔的间距为宽度划定的矩形，所述摄影区间是指处在光筛屏上打开的光筛孔前方，以光筛孔为顶点的四方锥形空间，处于摄影区间内的立体图像的三维模型数据点都能透过光筛孔投影在相应的记录区间里，PC主机逐点计算每个三维模型数据点穿过光筛孔后在图像屏的投影点参数，并记录下投影点的座标(Xb，Yb)及其对应的颜色Col、灰度L，从而把上述立体图像分区间记录下来，得到视差图像数据W[Xb，Yb，L，Col]。

7、按权利要求6所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于：所述投影点的座标Xb为：Xb＝Xi-(Xa-Xi)*ZO/(Za-ZO)，其中，Xa是三维模型数据点的X坐标，Xi是编号i的光筛孔的X坐标，Za是三维模型数据点到图像屏的距离，ZO是光筛屏和图像屏之间的距离，Xb是Xa在图像屏上的X坐标；所述投影点的座标Yb为：Yb＝Yi-(Ya-Yi)*ZO/(Za-ZO)，其中，Ya是三维模型数据点的Y坐标，Yi是编号i的光筛孔的Y坐标，Za是三维模型数据点到图像屏的距离，ZO是光筛屏和图像屏之间的距离，Yb是Ya在图像屏上的Y坐标。

8、按权利要求4所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于：所述步骤(2)和(3)中，运用多组记录显示法显示立体图像，所述多组记录显示法是指用m个记录单元R组成一个画面HR，每个记录单元R的光筛点阵相位互不同，且m个不同相位的光筛点阵重合时，其光筛点正好能布满光筛屏上所有光筛孔，PC主机通过双屏卡将一个画面HR中m个记录单元R按照排列序号高速显示，即m个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，观看者在光筛屏前面就可以看到的高精度的立体图像；画面HR为多个且各不相同时，PC主机通过双屏卡将各个画面HR中m个记录单元R按照排列序号高速显示，即m个记录单元R的光筛图B和连续视差图W按照排列序号同步地分别高速显示在光筛屏和图像屏上，观看者在光筛屏前面就可以看到高精度的动态立体图像；所述每个记录单元R高速显示的时间≤0.1/m秒。

9、按权利要求4～8任一项所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于：所述记录单元R为多个且各个记录单元R的光筛点阵的相位不同时，把各个记录单元R的排列序号进行随机无序排列，并按随机无序排列后的新排列序号来显示各个记录单元R。

10、按权利要求4～9任一项所述裸眼可视液晶快门光筛立体图像显示方法，其特征在于：所述光筛图是通过控制光筛屏按垂直线列打开光筛孔而得到的只有垂直线列的光栅图。

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