TW201424341A - 可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置及方法，在立體顯示裝置中，距離獲取單元輸出端連接到新深度計算單元輸入端，圖像格式判斷單元輸入端接收圖像信號，圖像格式判斷單元輸出端連接到原始深度計算單元輸入端及新深度計算單元輸入端，原始深度計算單元輸出端連接到新深度計算單元輸入端，新深度計算單元輸出端連接到影像處理單元輸入端，影像處理單元輸出端連接到像素排列單元輸入端，像素排列單元輸出端連接到顯示螢幕輸入端。本發明可增強物體出屏和入屏的立體效果。

Description

可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置及方法

本發明是有關於一種立體顯示裝置，且特別是有關於一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置及方法。

現有的裸眼立體顯示裝置，為了避免觀看者在觀看時站錯位置而看不到立體景象，會在顯示裝置上方中央處添加攝像頭等影像獲取裝置，結合人臉跟蹤系統來計算觀看者的位置，並根據觀看者的位置，即時調整輸出的多個不同視角的圖像內容，例如左眼圖像和右眼圖像內容，使觀看者在最佳觀賞範圍內的任何位置都可以看到立體景象。

然而，現有的裸眼立體顯示裝置只會在觀看者左右位置變化的時候，根據觀看者的位置調整輸出圖像的內容，但不會根據觀看者與立體顯示裝置之間的觀看距離變化來調整輸出圖像中物體的景深，因而無法進一步調整物體出屏和入屏的立體效果，不能使觀看者看到的立體景象有躍然眼前的感覺。

本發明的目的在提出一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置及方法，可自動根據觀看者與立體顯示裝置之間的觀看距離變化來調整輸出圖像中物體的景深，以進一步調整物體出屏和入屏的立體效果，使觀看者看到的立體景象有躍然眼前的感覺。

為實現上述目的，本發明提出一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置，包括距離獲取單元、圖像格式判斷單元、原始深度計算單元、新深度計算單元、影像處理單元、像素排列單元及顯示螢幕，距離獲取單元的輸出端連接到新深度計算單元的輸入端，圖像格式判斷單元的輸入端接收圖像信號，圖像格式判斷單元的輸出端連接到原始深度計算單元的輸入端及新深度計算單元的輸入端，原始深度計算單元的輸出端連接到新深度計算單元的輸入端，新深度計算單元的輸出端連接到影像處理單元的輸入端，影像處理單元的輸出端連接到像素排列單元的輸入端，像素排列單元的輸出端連接到顯示螢幕的輸入端。

本發明提出另提出一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示方法，適用於上述之立體顯示裝置，包括以下步驟：

　　（1）距離獲取單元獲取觀看者與立體顯示裝置之間的觀看距離；
　　（2）圖像格式判斷單元對輸入的圖像信號的格式進行判斷，若圖像信號包含左眼圖像和右眼圖像，則圖像格式判斷單元將圖像信號輸入到原始深度計算單元中計算出圖像信號的原始深度圖像，原始深度計算單元再將原始深度圖像和左眼圖像、或原始深度圖像和右眼圖像的信號輸入到新深度計算單元；若圖像信號包含二維圖像和原始深度圖像，則圖像格式判斷單元將原始深度圖像和二維圖像的信號輸入到新深度計算單元；
　　（3）新深度計算單元根據距離獲取單元獲取的觀看距離，計算深度變換係數b=a×L，其中，a是立體顯示裝置的係數且取值為0.0002～0.05，L是觀看距離，新深度計算單元再根據原始深度圖像和深度變換係數生成新深度圖像，並將新深度圖像和左眼圖像、或新深度圖像和右眼圖像、或新深度圖像和二維圖像的信號輸入到影像處理單元；
　　（4）影像處理單元根據新深度圖像和左眼圖像、或新深度圖像和右眼圖像、或新深度圖像和二維圖像生成N個不同視角的圖像，並將N個圖像輸入到像素排列單元；
　　（5）像素排列單元根據立體顯示裝置的像素排列方式將N個圖像進行像素排列形成具有N個視角的立體圖像，並將立體圖像輸入到顯示螢幕上顯示。

在本發明一實施例中，上述步驟（4）中：

　　（a）當立體顯示裝置為兩視角立體顯示裝置時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為新左眼圖像，再根據新深度圖像和新左眼圖像生成新右眼圖像；或將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為新右眼圖像，再根據新深度圖像和新右眼圖像生成新左眼圖像；
　　（b）當立體顯示裝置為N視角立體顯示裝置時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為一個視角的圖像，再結合新深度圖像依次生成其它(N-1)個視角的圖像，其中N為大於2的整數；
　　（c）當立體顯示裝置為投影式立體顯示裝置時，根據新深度圖像和左眼圖像、或新深度圖像和右眼圖像、或新深度圖像和二維圖像生成各個視角的圖像。

在本發明一實施例中，上述步驟（b）中，當N視角立體顯示裝置的N為偶數時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為第N/2視角或第(N/2+1)視角的圖像，再結合新深度圖像生成其它(N-1)個視角的圖像；當N為奇數時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為第(N+1)/2視角的圖像，再結合原始深度圖像生成其它(N-1)個視角的圖像。

在本發明一實施例中，距離獲取單元為深度攝像頭或兩個以上的攝像頭。

本發明藉由獲取觀看者與立體顯示裝置之間的觀看距離，計算出深度變換係數（b=a×L），再根據原始深度圖像和深度變換係數生成新深度圖像，然後利用新深度圖像同步調整輸出的立體圖像，因而調整了物體出屏和入屏的立體效果，使觀看者可以看到較佳的立體景象，並使得立體景象有躍然眼前的感覺。

1．．．距離獲取單元

2．．．圖像格式判斷單元

3．．．原始深度計算單元

4．．．新深度計算單元

5．．．影像處理單元

6．．．像素排列單元

7．．．顯示螢幕

8．．．觀看者

D1．．．原始深度圖像

D2．．．新深度圖像

L．．．觀看距離

下面結合所附圖式和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明，其中：

圖1為本發明一實施例之立體顯示裝置與觀看者之示意圖；

圖2為本發明一實施例之立體顯示裝置之結構示意圖；

圖3為本發明一實施例之原始深度圖像的示意圖；及

圖4為本發明一實施例之新深度圖像的示意圖。

如圖1、圖2所示，本發明一實施例之立體顯示裝置包括距離獲取單元1、圖像格式判斷單元2、原始深度計算單元3、新深度計算單元4、影像處理單元5、像素排列單元6及顯示螢幕7。距離獲取單元1的輸出端連接到新深度計算單元4的輸入端，圖像格式判斷單元2的輸入端接收圖像信號，圖像格式判斷單元2的輸出端連接到原始深度計算單元3的輸入端及新深度計算單元4的輸入端，原始深度計算單元3的輸出端連接到新深度計算單元4的輸入端，新深度計算單元4的輸出端連接到影像處理單元5的輸入端，影像處理單元5的輸出端連接到像素排列單元6的輸入端，像素排列單元6的輸出端連接到顯示螢幕7的輸入端。在一實施例中，立體顯示裝置可以是電視，也可以是電腦顯示器，或是其它類型的立體顯示裝置；距離獲取單元1可以是一個深度攝像頭，也可以是兩個以上的攝像頭。

在輸入的圖像信號包含左眼圖像和右眼圖像的情況下，應用於上述之立體顯示裝置之可自動調整影像顯示深度的立體顯示方法包括以下步驟：

　　（1）距離獲取單元1獲取觀看者8與立體顯示裝置的顯示螢幕7之間的觀看距離L；
　　（2）圖像格式判斷單元2對輸入的圖像信號的格式進行判斷，因判斷出圖像信號包含左眼圖像和右眼圖像，而將圖像信號輸入到原始深度計算單元3中計算出圖像信號的原始深度圖像D1，原始深度計算單元3再將原始深度圖像D1和左眼圖像、或原始深度圖像D1和右眼圖像的信號輸入到新深度計算單元4；
　　（3）新深度計算單元4根據距離獲取單元1獲取的觀看距離L，計算深度變換係數b=a×L，其中，a是立體顯示裝置的係數，係數a與立體顯示裝置的尺寸、像素大小和光柵或透鏡的設計有關，係數a較佳取值範圍為0.0002～0.05，新深度計算單元4再根據原始深度圖像D1和深度變換係數b生成新深度圖像D2，並將新深度圖像D2和左眼圖像、或新深度圖像D2和右眼圖像的信號輸入到影像處理單元5；例如，假設b=a×L中，a取0.03，觀看者8與立體顯示裝置的顯示螢幕7之間的觀看距離L為500公分，則b=15，假設原始深度圖像D1如圖3所示，則新深度計算單元4根據原始深度圖像D1和深度變換係數b生成如圖4所示的新深度圖像D2，新深度圖像D2相對原始深度圖像D1的圖像具有物體出屏的立體效果，使觀看者看到的立體景象更有躍然於眼前的感覺；
　　（4）影像處理單元5根據新深度圖像D2和左眼圖像、或新深度圖像D2和右眼圖像，生成N個不同視角的圖像，並將此N個圖像輸入到像素排列單元6；
　　（5）像素排列單元6根據立體顯示裝置的像素排列方式，將上述N個圖像進行像素排列形成具有N個視角的立體圖像，並將立體圖像輸入到顯示螢幕7上顯示。

上述步驟（4）中：

　　（a）當立體顯示裝置為兩視角立體顯示裝置時，假設兩個不同視角的圖像分別是第一視角圖像及第二視角圖像，則影像處理單元5可以將圖像信號中的左眼圖像或右眼圖像作為第一視角圖像，再根據新深度圖像D2和第一視角圖像（此時即圖像信號中的左眼圖像或右眼圖像）生成第二視角圖像；影像處理單元5也可以將圖像信號中的左眼圖像或右眼圖像作為第二視角圖像，再根據新深度圖像D2和第二視角圖像（此時即圖像信號中的左眼圖像或右眼圖像）生成第一視角圖像；需要特別說明的是，若立體顯示裝置只顯示兩個不同視角的圖像時，通常會將第一視角圖像及第二視角圖像分別稱為左眼圖像及右眼圖像，但為了與圖像信號中的左眼圖像及右眼圖像做區隔，在此可以將第一視角圖像及第二視角圖像分別改稱為新左眼圖像或新右眼圖像；
　　（b）當立體顯示裝置為N視角立體顯示裝置時，影像處理單元5可以將左眼圖像或右眼圖像作為一個視角的圖像，再結合新深度圖像D2依次生成其它(N-1)個視角的圖像，其中N為大於2的整數；
　　（c）當立體顯示裝置為投影式立體顯示裝置時，影像處理單元5可以根據新深度圖像D2和左眼圖像、或新深度圖像D2和右眼圖像生成各個視角的圖像。

上述步驟（b）中，當N視角立體顯示裝置的N為偶數時，影像處理單元5可以將左眼圖像或右眼圖像作為第N/2視角或第(N/2+1)視角的圖像，再結合新深度圖像D2生成其它(N-1)個視角的圖像；例如，假設立體顯示裝置為6視角立體顯示裝置，則可以將左眼圖像或右眼圖像作為第3視角的圖像，然後結合新深度圖像D2生成其餘5個視角的圖像，再分別填入第1、2、4、5和6視角中，也可以將左眼圖像或右眼圖像作為第4視角的圖像，然後結合新深度圖像D2生成其餘5個視角的圖像，再分別填入第1、2、3、5和6視角中。當N視角立體顯示裝置的N為奇數時，影像處理單元5可以將左眼圖像或右眼圖像作為第(N+1)/2視角的圖像，再結合原始深度圖像D1生成其它(N-1)個視角的圖像；例如，假設立體顯示裝置為5視角立體顯示裝置，則可以將左眼圖像或右眼圖像作為第3視角的圖像，然後結合新深度圖像D2生成其餘4個視角的圖像，再分別填入第1、2、4和5視角的圖像中。

在輸入的圖像信號包含二維圖像和原始深度圖像D1的情況下，應用於上述之立體顯示裝置之可自動調整影像顯示深度的立體顯示方法包括以下步驟：

　　（1）距離獲取單元1獲取觀看者8與立體顯示裝置的顯示螢幕7之間的觀看距離L；
　　（2）圖像格式判斷單元2對輸入的圖像信號的格式進行判斷，因判斷出圖像信號包含二維圖像和原始深度圖像D1，而直接將原始深度圖像D1和二維圖像的信號輸入到新深度計算單元4；
　　（3）新深度計算單元4根據距離獲取單元1獲取的觀看距離L，計算深度變換係數b=a×L，其中，a是立體顯示裝置的係數，係數a與立體顯示裝置的尺寸、像素大小和光柵或透鏡的設計有關，係數a較佳取值範圍為0.0002～0.05，新深度計算單元4再根據原始深度圖像D1和深度變換係數b生成新深度圖像D2，並將新深度圖像D2和二維圖像的信號輸入到影像處理單元5；
　　（4）影像處理單元5根據新深度圖像D2和二維圖像，生成N個不同視角的圖像，並將此N個圖像輸入到像素排列單元6；
　　（5）像素排列單元6根據立體顯示裝置的像素排列方式，將上述N個圖像進行像素排列形成具有N個視角的立體圖像，並將立體圖像輸入到顯示螢幕7上顯示。

上述步驟（4）中：

　　（a）當立體顯示裝置為兩視角立體顯示裝置時，假設兩個不同視角的圖像分別是第一視角圖像及第二視角圖像，則影像處理單元5可以將圖像信號中的二維圖像作為第一視角圖像（或新左眼圖像），再根據新深度圖像D2和第一視角圖像（或新左眼圖像）生成第二視角圖像（或新右眼圖像）；影像處理單元5也可以將圖像信號中的二維圖像作為第二視角圖像（或新右眼圖像），再根據新深度圖像D2和第二視角圖像（或新右眼圖像）生成第一視角圖像（或新左眼圖像）；
　　（b）當立體顯示裝置為N視角立體顯示裝置時，影像處理單元5可以將二維圖像作為一個視角的圖像，再結合新深度圖像D2依次生成其它(N-1)個視角的圖像，其中N為大於2的整數；
　　（c）當立體顯示裝置為投影式立體顯示裝置時，影像處理單元5可以根據新深度圖像D2和二維圖像生成各個視角的圖像。

上述步驟（b）中，當N視角立體顯示裝置的N為偶數時，影像處理單元5可以將二維圖像作為第N/2視角或第(N/2+1)視角的圖像，再結合新深度圖像D2生成其它(N-1)個視角的圖像。當N視角立體顯示裝置的N為奇數時，影像處理單元5可以將二維圖像作為第(N+1)/2視角的圖像，再結合原始深度圖像D1生成其它(N-1)個視角的圖像。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為準。

1．．．距離獲取單元

2．．．圖像格式判斷單元

3．．．原始深度計算單元

4．．．新深度計算單元

5．．．影像處理單元

6．．．像素排列單元

7．．．顯示螢幕

Claims (5)

1. 一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置，包括距離獲取單元、圖像格式判斷單元、原始深度計算單元、新深度計算單元、影像處理單元、像素排列單元及顯示螢幕，距離獲取單元的輸出端連接到新深度計算單元的輸入端，圖像格式判斷單元的輸入端接收圖像信號，圖像格式判斷單元的輸出端連接到原始深度計算單元的輸入端及新深度計算單元的輸入端，原始深度計算單元的輸出端連接到新深度計算單元的輸入端，新深度計算單元的輸出端連接到影像處理單元的輸入端，影像處理單元的輸出端連接到像素排列單元的輸入端，像素排列單元的輸出端連接到顯示螢幕的輸入端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可自動調整影像顯示深度的立體顯示裝置，其中，距離獲取單元為深度攝像頭或兩個以上的攝像頭。
3. 一種可自動調整影像顯示深度的立體顯示方法，適用於如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，包括以下步驟：
   　　（1）距離獲取單元獲取觀看者與立體顯示裝置之間的觀看距離；
   
   　　（2）圖像格式判斷單元對輸入的圖像信號的格式進行判斷，若圖像信號包含左眼圖像和右眼圖像，則圖像格式判斷單元將圖像信號輸入到原始深度計算單元中計算出圖像信號的原始深度圖像，原始深度計算單元再將原始深度圖像和左眼圖像、或原始深度圖像和右眼圖像的信號輸入到新深度計算單元；若圖像信號包含二維圖像和原始深度圖像，則圖像格式判斷單元將原始深度圖像和二維圖像的信號輸入到新深度計算單元；
   
   　　（3）新深度計算單元根據距離獲取單元獲取的觀看距離，計算深度變換係數b=a×L，其中，a是立體顯示裝置的係數且取值為0.0002～0.05，L是觀看距離，新深度計算單元再根據原始深度圖像和深度變換係數生成新深度圖像，並將新深度圖像和左眼圖像、或新深度圖像和右眼圖像、或新深度圖像和二維圖像的信號輸入到影像處理單元；
   
   　　（4）影像處理單元根據新深度圖像和左眼圖像、或新深度圖像和右眼圖像、或新深度圖像和二維圖像生成N個不同視角的圖像，並將N個圖像輸入到像素排列單元；
   
   　　（5）像素排列單元根據立體顯示裝置的像素排列方式將N個圖像進行像素排列形成具有N個視角的立體圖像，並將立體圖像輸入到顯示螢幕上顯示。
   
4. 如申請專利範圍第3項所述之可自動調整影像顯示深度的立體顯示方法，其中，步驟（4）中：
   　　（a）當立體顯示裝置為兩視角立體顯示裝置時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為新左眼圖像，再根據新深度圖像和新左眼圖像生成新右眼圖像；或將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為新右眼圖像，再根據新深度圖像和新右眼圖像生成新左眼圖像；
   
   　　（b）當立體顯示裝置為N視角立體顯示裝置時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為一個視角的圖像，再結合新深度圖像依次生成其它(N-1)個視角的圖像，其中N為大於2的整數；
   
   　　（c）當立體顯示裝置為投影式立體顯示裝置時，根據新深度圖像和左眼圖像、或新深度圖像和右眼圖像、或新深度圖像和二維圖像生成各個視角的圖像。
   
5. 如申請專利範圍第4項所述之可自動調整影像顯示深度的立體顯示方法，其中，步驟（b）中，當N視角立體顯示裝置的N為偶數時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為第N/2視角或第(N/2+1)視角的圖像，再結合新深度圖像生成其它(N-1)個視角的圖像；當N為奇數時，將左眼圖像、右眼圖像或二維圖像作為第(N+1)/2視角的圖像，再結合原始深度圖像生成其它(N-1)個視角的圖像。