TW201407195A - 多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器及方法 - Google Patents

Abstract

一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器，其包括攝像頭、攝像頭座標判定模組、顯示控制模組、液晶光柵、液晶光柵控制模組、影像輸入模組、影像處理模組及顯示模組。在判斷攝像頭可偵測區內有多個用戶且其中有用戶位於逆視區域時，根據用戶人數來調整液晶光柵的參數以切換液晶光柵的視角數且將輸入的影像相應地轉化為多個視角影像，並根據用戶位置將多個視角影像作像素位移調整，使所有用戶均位於正視區域，再將調整後的多個視角影像傳送至顯示模組顯示。

Description

多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器及方法

　　本發明是有關於一種裸眼立體顯示技術，且特別是有關於一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器及方法。

　　目前市面上較為普遍的裸眼立體顯示器採用多視角立體顯示技術。請參見圖1，圖1為裸眼立體顯示器採用兩視角立體顯示技術的示意圖。裸眼立體顯示器可以將螢幕11上顯示的兩視角影像，即右眼影像R及左眼影像L，透過液晶光柵12分光播放，在螢幕11前固定的距離形成一個觀賞平面。當用戶站在正確的位置，如位置A，使得右眼接受到右眼影像R，左眼接受到左眼影像L，便可觀賞到具有立體效果的影像，稱之為正視，而這些正確的位置構成正視區域。反之，當用戶站在不正確的位置，如位置B，使得右眼接受到左眼影像L，左眼接受到右眼影像R，則無法觀賞到具有立體效果的影像，稱之為逆視，而這些不正確的位置構成逆視區域，逆視區域又稱為死角區域(dead zone)。因此，採用兩視角立體顯示技術發生逆視的機率為50%。

　　請參見圖2，圖2為裸眼立體顯示器採用四視角立體顯示技術的示意圖。裸眼立體顯示器可以將螢幕21上顯示的四視角影像1、2、3和4透過液晶光柵22分光播放，在螢幕21前固定的距離形成一個觀賞平面。當用戶位於正視區域內，如位置A，使得右眼及左眼分別接受到視角影像1和2，或者，如位置B，使得右眼及左眼分別接受到視角影像2和3，均可觀賞到具有立體效果的影像。反之，當用戶位於逆視區域內，如位置C，使得右眼及左眼分別接受到視角影像4和1，則無法觀賞到具有立體效果的影像。因此，採用四視角立體顯示技術發生逆視的機率為25%。雖然，採用越多視角的多視角立體顯示技術可降低發生逆視的機率，即減小無法觀賞到具有立體效果影像的逆視區域（或增大可觀賞到具有立體效果影像的正視區域），但還是依舊會存在逆視區域，讓位於逆視區域內的用戶無法觀賞到具有立體效果的影像。

　　為了讓用戶可觀賞到具有立體效果的影像，發展出帶跟蹤功能的裸眼立體顯示器，可透過攝像頭等影像感測裝置取得用戶臉部位置座標，並比對用戶的位置來判斷用戶是否位於正視區域內。若用戶不在正視區域內，即位於逆視區域內，則將顯示的影像內容作像素位移調整，使得用戶可以看到正確的影像。以圖1為例，當某一用戶站在不正確的位置B時，則將螢幕11上顯示的影像內容作像素位移調整，使站在位置B的用戶的右眼及左眼變成分別接受到右眼影像R及左眼影像L，因而可觀賞到具有立體效果的影像。這種技術即是根據用戶的位置，透過將顯示的影像內容作像素位移調整來調整正視區域，使原本不在正視區域內的用戶變成位於正視區域內。但是，這種技術僅能追蹤單一用戶，以圖1為例，當兩用戶分別站在位置A和B時，則無法使兩用戶均可觀賞到具有立體效果的影像。

　　本發明的目的在提出一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器及方法，可使多個用戶均可觀賞到具有立體效果的影像。

　　為實現上述目的，本發明提出一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器，其包括攝像頭、攝像頭座標判定模組、顯示控制模組、液晶光柵、液晶光柵控制模組、影像輸入模組、影像處理模組及顯示模組。攝像頭座標判定模組電連接至攝像頭，用於判斷攝像頭的可偵測區內的用戶人數和位置，其中，可偵測區內的用戶人數為N，N為非負整數。顯示控制模組電連接至攝像頭座標判定模組，用於根據可偵測區內的用戶人數和位置進行分組界定。液晶光柵控制模組電連接至顯示控制模組及液晶光柵，用於根據可偵測區內的用戶人數來調整液晶光柵的參數，以切換液晶光柵的視角數或關閉液晶光柵。影像輸入模組用於影像的輸入。影像處理模組電連接至顯示控制模組及影像輸入模組，用於根據可偵測區內的用戶人數來將輸入的影像轉化為多個視角影像或二維影像，並根據可偵測區內的用戶位置決定是否將多個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域。顯示模組電連接至影像處理模組，用於將影像處理模組處理後的影像進行顯示。

　　在本發明一實施例中，當攝像頭座標判定模組判斷N為大於或等於2時，顯示控制模組控制液晶光柵控制模組調整液晶光柵的參數，使液晶光柵切換為(N+1)個視角數，並控制影像處理模組將輸入的影像轉化為(N+1)個視角影像；影像處理模組還根據可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將(N+1)個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的(N+1)個視角影像傳送至顯示模組顯示。

　　在本發明一實施例中，當攝像頭座標判定模組判斷N為0時，顯示控制模組控制液晶光柵控制模組關閉液晶光柵，並控制影像處理模組將輸入的影像轉化為二維影像，以傳送至顯示模組顯示。

　　在本發明一實施例中，當攝像頭座標判定模組判斷N為1時，顯示控制模組控制液晶光柵控制模組調整液晶光柵的參數，使液晶光柵切換為兩個視角數，並控制影像處理模組將輸入的影像轉化為兩個視角影像；影像處理模組還根據可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將兩個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的兩個視角影像傳送至顯示模組顯示。

　　本發明另提出一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法，其適用於裸眼立體顯示器，且裸眼立體顯示器包括攝像頭、液晶光柵及顯示模組。多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法包括：判斷攝像頭的可偵測區內的用戶人數和位置，其中，可偵測區內的用戶人數為N，N為非負整數；當判斷N為大於或等於2時，調整液晶光柵的參數，使液晶光柵切換為(N+1)個視角數，並將輸入的影像轉化為(N+1)個視角影像，再根據可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將(N+1)個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域；及將調整後的(N+1)個視角影像傳送至顯示模組顯示。

　　在本發明一實施例中，裸眼立體顯示方法還包括：當判斷N為0時，關閉液晶光柵，並將輸入的影像轉化為二維影像，以傳送至顯示模組顯示。

　　在本發明一實施例中，裸眼立體顯示方法還包括：當判斷N為1時，調整液晶光柵的參數，使液晶光柵切換為兩個視角數，並將輸入的影像轉化為兩個視角影像，再根據可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將兩個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的兩個視角影像傳送至顯示模組顯示。

　　本發明因採用在判斷攝像頭可偵測區內有多個用戶且其中有用戶位於逆視區域時，根據用戶人數來調整液晶光柵的參數以切換液晶光柵的視角數且將輸入的影像相應地轉化為多個視角影像，並根據用戶位置將多個視角影像作像素位移調整，使所有用戶均位於正視區域，再將調整後的多個視角影像傳送至顯示模組顯示。此外，在判斷攝像頭可偵測區內無用戶時，將輸入的影像轉化為二維影像傳送至顯示模組顯示，使得若有用戶位於可偵測區外仍可觀賞到二維影像。

　　為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

　　請參見圖3，圖3為根據本發明一實施例所繪示之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器之模組結構示意圖。本發明之裸眼立體顯示器30包括攝像頭31、攝像頭座標判定模組32、顯示控制模組33、液晶光柵控制模組34、液晶光柵35、影像輸入模組36、影像處理模組37及顯示模組38。其中，攝像頭座標判定模組32的輸入端電連接至攝像頭31的輸出端，顯示控制模組33的輸入端電連接至攝像頭座標判定模組32的輸出端，液晶光柵控制模組34的輸入端及輸出端分別電連接至顯示控制模組33的一輸出端及液晶光柵35的輸入端，影像處理模組37的兩輸入端分別電連接至顯示控制模組33的另一輸出端及影像輸入模組36的輸出端，顯示模組38的輸入端電連接至影像處理模組37的輸出端。

　　攝像頭31可以是電荷耦合元件（Charge-Coupled Device，CCD）或其它類型的影像感測裝置，用於攝取裸眼立體顯示器30外的可偵測區內的影像。此可偵測區即是用戶可觀賞到具有立體效果影像的區域，當裸眼立體顯示器30顯示具有立體效果的影像時，位於可偵測區外的用戶將只會觀賞到具有重影（crosstalk）的影像。攝像頭座標判定模組32用於根據攝像頭31攝取的影像來判斷可偵測區內的用戶人數和位置，其中，可偵測區內的用戶人數為N，N為非負整數。顯示控制模組33用於根據可偵測區內的用戶人數和位置進行分組界定。液晶光柵控制模組34用於根據可偵測區內的用戶人數來調整液晶光柵35的參數，以切換液晶光柵35的視角數或關閉液晶光柵35。

　　影像輸入模組36用於影像的輸入，所輸入的影像可以是HDMI、YPbBr、VGA、AV、RF或其它類型的視訊信號所帶的影像內容。影像處理模組37用於根據可偵測區內的用戶人數來將輸入的影像轉化為多個視角影像或二維影像，並根據可偵測區內的用戶位置決定是否將多個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域。顯示模組38用於將影像處理模組37轉化、像素位移調整之處理後的影像進行顯示。

　　本發明之裸眼立體顯示器30可實現一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法，其包括以下步驟：

　　步驟一：攝像頭座標判定模組32根據攝像頭31攝取的影像來判斷可偵測區內的用戶人數和位置，然後將判斷的資訊傳送至顯示控制模組33，其中，可偵測區內的用戶人數為N，N為非負整數；

　　步驟二：顯示控制模組33根據攝像頭座標判定模組32判斷的可偵測區內的用戶人數和位置進行分組界定，其包括以下三種情況：

　　（1）當判斷N為0時，表示可偵測區內無用戶，但此時可能會有用戶位於可偵測區外觀賞，若裸眼立體顯示器30仍舊顯示具有立體效果的影像，則位於可偵測區外的用戶將只會觀賞到具有重影的影像，故顯示控制模組33控制液晶光柵控制模組34關閉液晶光柵35，並控制影像處理模組37將輸入的影像轉化為二維影像，再將二維影像傳送至顯示模組38；

　　（2）當判斷N為1時，表示可偵測區內僅有單一用戶，顯示控制模組33控制液晶光柵控制模組34調整液晶光柵35的參數，使液晶光柵35切換為兩個視角數，並控制影像處理模組37將輸入的影像轉化為兩個視角影像（即右眼影像R及左眼影像L），影像處理模組37還根據可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將兩個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的兩個視角影像傳送至顯示模組38；若否，則直接將兩個視角影像傳送至顯示模組38；

　　（3）當判斷N為大於或等於2時，表示可偵測區內有多個用戶，顯示控制模組33控制液晶光柵控制模組34調整液晶光柵35的參數，使液晶光柵35切換為(N+1)個視角數，並控制影像處理模組37將輸入的影像轉化為(N+1)個視角影像，影像處理模組37還根據可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將(N+1)個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的(N+1)個視角影像傳送至顯示模組38；若否，則直接將(N+1)個視角影像傳送至顯示模組38；

　　步驟三：顯示模組38將經過影像處理模組37轉化、像素位移調整之處理後的二維影像或具有多個視角影像的立體影像進行顯示。

　　請參見圖4，圖4為本發明之裸眼立體顯示器30判斷可偵測區40內無用戶時之處理示意圖。由於此時可能會有用戶位於可偵測區40外觀賞，若裸眼立體顯示器30仍舊顯示具有立體效果的影像，則位於可偵測區40外的用戶將只會觀賞到具有重影的影像。因此，此時顯示控制模組33控制液晶光柵控制模組34關閉液晶光柵35，並控制影像處理模組37將輸入的影像轉化為二維影像，再將二維影像傳送至顯示模組38顯示，使得位於可偵測區40外的用戶不會觀賞到具有重影的影像，而是會觀賞到二維影像。

　　請參見圖5，圖5為本發明之裸眼立體顯示器30判斷可偵測區內僅有單一用戶且其位於逆視區域時之處理示意圖。由於可偵測區內僅有單一用戶，裸眼立體顯示器30僅需要提供兩個視角影像（即右眼影像R及左眼影像L），故控制液晶光柵控制模組34調整液晶光柵35的參數，使液晶光柵35切換為兩個視角數，並控制影像處理模組37將輸入的影像轉化為右眼影像R及左眼影像L。此外，由於用戶位於逆視區域，故影像處理模組37還需將右眼影像R及左眼影像L作像素位移調整處理後再傳送至顯示模組38顯示。所作的像素位移調整，使得在處理前顯示模組38螢幕上原本顯示右眼影像R的位置在處理後變成顯示左眼影像L，而在處理前螢幕上原本顯示左眼影像L的位置在處理後變成顯示右眼影像R，因而使得用戶由處理前位於逆視區域變成處理後位於正視區域。

　　請參見圖6，圖6為本發明之裸眼立體顯示器30判斷可偵測區內有多個用戶且其中有用戶位於逆視區域時之處理示意圖。由於可偵測區內有三個用戶（N=3），裸眼立體顯示器30需要提供(N+1)個視角影像，即四個視角影像，故控制液晶光柵控制模組34調整液晶光柵35的參數，使液晶光柵35切換為四個視角數，並控制影像處理模組37將輸入的影像轉化為四個視角影像1、2、3和4。此外，由於站在位置A和B的用戶位於正視區域而站在位置C的用戶位於逆視區域，故影像處理模組37還需將四個視角影像作像素位移調整處理後再傳送至顯示模組38顯示。所作的像素位移調整，在本例中為將處理前顯示模組38螢幕上顯示的影像內容像素位移一個視角影像顯示位置，使得站在位置A的用戶右眼及左眼由處理前分別接受到視角影像1和2（其位於正視區域）變成處理後分別接受到視角影像2和3（其仍舊位於正視區域），站在位置B的用戶右眼及左眼由處理前分別接受到視角影像2和3（其位於正視區域）變成處理後分別接受到視角影像3和4（其仍舊位於正視區域），而站在位置C的用戶右眼及左眼由處理前分別接受到視角影像4和1（其位於逆視區域）變成處理後分別接受到視角影像1和2（其變成位於正視區域），故使得站在位置A、B和C的用戶均位於正視區域。

　　雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11、21．．．螢幕

12、22．．．液晶光柵

30．．．裸眼立體顯示器

31．．．攝像頭

32．．．攝像頭座標判定模組

33．．．顯示控制模組

34．．．液晶光柵控制模組

35．．．液晶光柵

36．．．影像輸入模組

37．．．影像處理模組

38．．．顯示模組

40．．．可偵測區

R．．．右眼影像

L．．．左眼影像

1、2、3、4．．．視角影像

A、B、C．．．位置

　　圖1為裸眼立體顯示器採用兩視角立體顯示技術的示意圖。

　　圖2為裸眼立體顯示器採用四視角立體顯示技術的示意圖。

　　圖3為根據本發明一實施例所繪示之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器之模組結構示意圖。

　　圖4為本發明之裸眼立體顯示器判斷可偵測區內無用戶時之處理示意圖。

　　圖5為本發明之裸眼立體顯示器判斷可偵測區內僅有單一用戶且其位於逆視區域時之處理示意圖。

　　圖6為本發明之裸眼立體顯示器判斷可偵測區內有多個用戶且其中有用戶位於逆視區域時之處理示意圖。

30．．．裸眼立體顯示器

31．．．攝像頭

32．．．攝像頭座標判定模組

33．．．顯示控制模組

34．．．液晶光柵控制模組

35．．．液晶光柵

36．．．影像輸入模組

37．．．影像處理模組

38．．．顯示模組

Claims (7)

1. 一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器，包括：
   　　一攝像頭；
   　　一攝像頭座標判定模組，電連接至該攝像頭，用於判斷該攝像頭的一可偵測區內的用戶人數和位置，其中，該可偵測區內的用戶人數為N，N為非負整數；
   　　一顯示控制模組，電連接至該攝像頭座標判定模組，用於根據該可偵測區內的用戶人數和位置進行分組界定；
   　　一液晶光柵；
   　　一液晶光柵控制模組，電連接至該顯示控制模組及該液晶光柵，用於根據該可偵測區內的用戶人數來調整該液晶光柵的參數，以切換該液晶光柵的視角數或關閉該液晶光柵；
   　　一影像輸入模組，用於一影像的輸入；
   　　一影像處理模組，電連接至該顯示控制模組及該影像輸入模組，用於根據該可偵測區內的用戶人數來將該輸入的影像轉化為多個視角影像或一二維影像，並根據該可偵測區內的用戶位置決定是否將該多個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域；及
   　　一顯示模組，電連接至該影像處理模組，用於將該影像處理模組處理後的影像進行顯示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器，其中，當該攝像頭座標判定模組判斷N為大於或等於2時，該顯示控制模組控制該液晶光柵控制模組調整該液晶光柵的參數，使該液晶光柵切換為(N+1)個視角數，並控制該影像處理模組將該輸入的影像轉化為(N+1)個視角影像；該影像處理模組還根據該可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將該(N+1)個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的該(N+1)個視角影像傳送至該顯示模組顯示。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器，其中，當該攝像頭座標判定模組判斷N為0時，該顯示控制模組控制該液晶光柵控制模組關閉該液晶光柵，並控制該影像處理模組將該輸入的影像轉化為該二維影像，以傳送至該顯示模組顯示。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示器，其中，當該攝像頭座標判定模組判斷N為1時，該顯示控制模組控制該液晶光柵控制模組調整該液晶光柵的參數，使該液晶光柵切換為兩個視角數，並控制該影像處理模組將該輸入的影像轉化為兩個視角影像；該影像處理模組還根據該可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將該兩個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的該兩個視角影像傳送至該顯示模組顯示。
5. 一種多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法，適用於一裸眼立體顯示器，且該裸眼立體顯示器包括一攝像頭、一液晶光柵及一顯示模組，該多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法包括：
   　　判斷該攝像頭的一可偵測區內的用戶人數和位置，其中，該可偵測區內的用戶人數為N，N為非負整數；
   　　當判斷N為大於或等於2時，調整該液晶光柵的參數，使該液晶光柵切換為(N+1)個視角數，並將一輸入的影像轉化為(N+1)個視角影像，再根據該可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將該(N+1)個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域；及
   　　將調整後的該(N+1)個視角影像傳送至該顯示模組顯示。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法，還包括：當判斷N為0時，關閉該液晶光柵，並將該輸入的影像轉化為一二維影像，以傳送至該顯示模組顯示。
7. 如申請專利範圍第5項所述之多人跟蹤功能的裸眼立體顯示方法，還包括：當判斷N為1時，調整該液晶光柵的參數，使該液晶光柵切換為兩個視角數，並將該輸入的影像轉化為兩個視角影像，再根據該可偵測區內的用戶位置判斷是否有用戶位於逆視區域，若是，則將該兩個視角影像作像素位移調整，使用戶均位於正視區域，再將調整後的該兩個視角影像傳送至該顯示模組顯示。