TWI507013B - A stereoscopic image display device, a stereoscopic image display method, and a stereoscopic image determining device - Google Patents

A stereoscopic image display device, a stereoscopic image display method, and a stereoscopic image determining device Download PDF

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Description

立體影像顯示裝置、立體影像顯示方法、及立體影像決定裝置
本發明之實施形態係關於立體影像顯示裝置及方法。
使用專用眼鏡的立體影像顯示裝置，其之立體辨識可能範圍(以下稱為辨識區域)有所限定。受限於視聽者與立體影像顯示裝置之相對位置關係而有難以辨識良好立體影像之情況。另外，即使起初位於辨識區域內，也會因為視聽者移動而偏離辨識區域之情況。因此，較好是對應於視聽者位置而使立體辨識成為可能的方式，依此來變化立體影像顯示裝置之態樣。
〔習知技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：特開平8-328170號公報
較好是即使在多數視聽者視聽等之條件下，對應於此而使立體辨識為可能的方式，依此來變化立體影像顯示之態樣。
依據實施形態，提供可以顯示多視點影像的立體影像 顯示裝置。於該裝置，人物資訊取得部，係取得包含鑑賞立體影像之各人物之位置的人物資訊。權重算出部，係依據上述人物資訊及顯示參數，針對各人物算出對應於上述顯示參數而顯示多視點影像時所推斷之立體辨識之良好程度之表示用權重。影像決定部，係選擇經由上述權重算出部算出之各人物之權重總和成為最大的上述顯示參數，依據所選擇之顯示參數而輸出多視點影像。影像顯示部，係將上述影像決定部輸出之多視點影像予以顯示。
如圖1所示，本實施形態之立體影像顯示裝置10，係具備：人物資訊取得部101，權重算出部102，影像決定部103，及影像顯示部104，可對應於視聽者之位置來變化立體影像顯示之態樣，例如複數個視聽者可以同時鑑賞良好之立體影像。人物資訊取得部101，係檢測鑑賞立體影像顯示裝置10所顯示立體影像的視聽者(以下稱為人物)之位置。本實施形態中，對象之視聽者為複數時亦可以對應，而檢測出各人物之位置。人物資訊取得部101，係將檢測檢測出之各人物位置之表示用的人物資訊予以輸出。例如人物之位置藉由相機等之檢測部進行檢測，由該結果求出視聽者i與立體影像顯示裝置10之相對位置座標(以下稱位置座標(Xi、Yi)亦可。權重算出部102，係依據人物資訊取得部101取得之包含各人物位置的人物資訊，針對各人物算出立體辨識之良好程度之表示用權重 。影像決定部103，係選擇經由權重算出部102算出之各人物之權重總和成為最大的顯示參數，依據所選擇之顯示參數而輸出多視點影像。影像顯示部104，係將影像決定部103輸出之多視點影像予以顯示。
影像顯示部104，係將影像決定部103輸出之多視點影像予以顯示的元件。圖2表示影像顯示部104之構造之一例之概略斜視圖。其中，以視點數n=18予以說明。如圖2所示，影像顯示部104具備：顯示元件陣列114，配置於顯示元件陣列114之前面的開口控制部115。顯示元件陣列114可使用例如LCD(Liquid Crystal Display)。
開口控制部115，係限制透過之光線使光線朝特定方向射出之光線控制元件。開口控制部115可使用例如圖2所示之雙凸片(lenticular sheet)。雙凸片為，控制射入光線及射出光線而使光線朝特定方向的透鏡片之陣列板。開口控制部115可使用適當設置有光透過區域的縫隙(slit)等之陣列板。彼等光透過區域及透鏡片，係具有僅使由顯示元件陣列114朝其前方散射之光線之中，朝特定方向之光線選擇性射出之機能。以下統合雙凸片及光透過區域為「光學開口部」。
作為開口控制部115係使用例如在顯示元件陣列114之畫面之垂直方向具有母線的透鏡之陣列板、亦即雙凸片。透鏡片之各光學開口部116、116、．．．對應於畫素被配置。開口控制部115，不限定於上述將雙凸片或光透過區域集積而成的陣列板，作為光透過區域之位置及形狀之 變化可能的光柵亦可使用LCD。
通常之FPD，1畫素係由RGB各色之副畫素構成。1個顯示畫素對應於1個副畫素者。於圖2之例係於顯示元件陣列114，使畫素成為正方形、縱橫比設為3：1的顯示畫素(副畫素140、141、．．．)配列成為矩陣狀。各副畫素分別為R(紅)、G(綠)、B(藍)之其中之一。於行方向，係將視差數範圍內之各副畫素並列於行方向的畫素群所顯示之影像，亦即將和射出窗(光學開口部116)對應之副畫素單位所顯示之視差影像之集合稱為要素影像。又，副畫素不限定於R、G、B。
於圖2之例，於列方向，係由並列於列方向之6個副畫素之組構成要素影像。亦即，於行方向：18畫素，列方向：6畫素而構成1個要素影像141(於圖2附加框線予以表示)。於圖2，於水平方向可提供18視差之立體顯示，另外，列方向設為6畫素，而使要素影像、亦即立體顯示用之畫素成為正方形。1個有效畫素內之水平方向之畫素位置，係對應於開口控制部115，和射出之光線之角度間具有相關性。將光線方向之表示用位址稱為視差位址。視差位址係對應於1個有效畫素內之水平方向之畫素位置。視差位址隨朝向畫面之右方而變大。
開口控制部115之光學開口部116、116、．．．係對應於要素影像之位置而設。於圖2之例，光學開口部116之寬幅(透鏡間距)Ps與1要素影像之寬幅成為一致。
圖3表示權重算出部102及影像決定部103之概略構 成之方塊圖。權重算出部102係具備算出部300，用於將人物資訊取得部101取得的包含各人物位置的人物資訊200及影像之決定用參數群201予以輸入，針對各人物算出立體辨識之良好程度之表示用權重，將各人物之權重及對應之顯示參數203予以輸出。
將立體辨識之良好程度設為權重W時，該權重W，係依據人物資訊200，針對顯示於立體影像顯示裝置10之多視點影像(亦即顯示之畫素之排列組合)，或立體影像顯示裝置10之硬體設計相關之顯示參數群201之個別之顯示參數予以算出，該值越大則立體辨識越好。權重W至少能反映各人物之位置，但可以任意變化。例如可以對應於視聽者可選擇之視聽模態來變化權重W。藉由顯示畫素之排列組合等顯示參數可以控制的對象，則如後述說明。
本實施形態中，係對應於立體辨識可能之顯示區域之面積、光線密度、事先指定之位置而算出權重(稱為「位置權重」)。因此，需要藉由某一手段取得各人物之位置資訊。本實施形態中，除位置權重以外，另外算出對應於各人物屬性之權重(稱為「屬性權重」)。權重W，係藉由將彼等位置權重與屬性權重合成而算出。
影像決定部103具備：參數選擇部301，其輸入各人物之權重及對應之顯示參數203，而選擇權重算出部102所算出各人物之權重總和成為最大的顯示參數；及影像輸出部302，對應於參數選擇部301所選擇之顯示參數來輸 出多視點影像。
以下說明本實施形態之立體影像顯示裝置10之更具體構成例。
圖4表示人物資訊取得部101之構成。人物資訊取得部101，係具備：檢測部303，其輸入相機影像等204而檢測出各人物之位置，將各人物之位置及屬性之表示用的人物資訊200予以輸出；及追蹤部304，依據檢測部303之輸出，於特定時間內追蹤同一人物之位置變化、亦即各人物之移動。
位置檢測使用之影像不限定於相機之影像，亦可使用例如由雷達提供之信號。於位置檢測時，可以檢測出臉頭、人物全體、標記等可以判斷人之任意對象。各人物之屬性可為例如各人物之姓名、大人與小孩之區別、視聽時間、是否為遙控器持有者等之資訊。彼等可藉由任意手段檢測，或由視聽者明確輸入。
可以具備：人物位置轉換部305，其針對人物資訊取得部101輸出之各人物之位置資訊，將相機座標系之座標值轉換為實空間座標系之座標值。亦可取代人物位置轉換部305之設於人物資訊取得部101，而將其設於權重算出部102。
圖5表示權重算出部102之構成。權重算出部102，係具備算出部300，其將用於決定人物資訊200及影像的參數群201予以輸入，算出各人物之權重及對應之顯示參數203並將其輸出。算出部300，係具備：依據人物位置 204及決定影像用的參數群201，而算出位置權重的位置權重算出部306；由人物屬性205算出屬性權重的屬性權重算出部307；及計算所算出之位置權重與屬性權重之和或積的計算部308。構成為使用其中之一權重時，可省略和或積之計算。
位置權重算出部306係依據立體辨識可能之顯示區域205、光線密度206、事先指定之位置權重207等，算出位置權重。依據各人物之位置(亦即與立體影像顯示裝置10之顯示畫面間之相對位置)及多視點影像，來決定立體辨識可能之區域205之面積。該面積越大，位置權重之值越大。另外，依據立體影像顯示裝置10之顯示畫面起之距離及視點數，來決定立光線密度206。光線密度206越大，位置權重越大。針對事先指定之位置權重207，係付予較正常視聽之位置更大之權重。位置權重算出部306，係針對依據立體辨識可能之顯示區域205、光線密度206、事先指定之位置權重207等，分別算出之權重之值之和或積，進行算出並予以輸出。構成為使用其中之一權重時，可省略位置權重之和或積之計算。另外，亦可追加其他可以顯現和觀看有關之權重之項目。
屬性權重算出部307，係依據視聽時間或開始順序208、特定人物209、遙控器持有者210、人物間之位置關係211等之屬性值，算出屬性權重。針對視聽時間或開始順序208，以長時間視聽之人物、或先開始視聽之人物設為優先而加大權重之值。同樣，以特定人物209、或遙控 器持有者210設為優先而加大權重之值。針對人物間之位置關係211，對於全員，針對位於顯示器正面之人或接近之人加大其之權重之值。屬性權重算出部307，係針對視聽時間或開始順序208、特定人物209、遙控器持有者210、人物間之位置關係211等分別算出之權重之值之和或積，進行算出並予以輸出。構成為使用其中之一權重時，可省略位置權重之和或積之計算。另外，亦可追加其他可以顯現和視聽者屬性有關之權重之項目。
計算部308，係針對位置權重算出部306所輸出之位置權重之值，及屬性權重算出部307所輸出之屬性權重之值，計算其之和或積。
除了依據特定人物209之資訊進行參數之選擇以外，至少需要算出位置權重。另外，針對影像之決定用參數群201所包含之複數顯示參數之各個，算出各人物之權重。原則上算出全部人物之權重(除了僅依據特定人物209之資訊進行參數選擇之情況以外)。
參照圖6說明依據立體辨識可能之區域205之面積進行權重之算出。「可觀看」之圖係可以藉由幾何算出，可以計算。人物20與影像顯示部104(顯示器)之兩端予以連結之線，係被辨識區域設定距離切出之圖形21係和顯示器之「可觀看」成為一致。於圖6之例，圖案21中之區域22為立體辨識可能區域，區域23為立體辨識不可能區域。可以圖形21之全區域面積之中立體辨識可能區域22之佔有比例為權重予以算出。例如立體辨識可能區域 22之比例為100%，則全部為立體辨識可能，最大值設為例如值「1」。
以下說明依據光線密度206算出權重。假設視差數為N，光線之擴展為2 θ，顯示器104至人物20為止之距離為Z，人物20之眼間距離為d，則
因此，可算出光線密度206之權重。亦即，以人物20眼睛位置中之光線幅len與眼間距離d之比例作為光線密度206之權重。光線幅len較眼間距離d窄時，將光線密度206之權重之值設為「1」。
圖8表示權重算出部102算出之權重之值配置於實際空間座標之映射M之例。
圖9表示影像決定部103之構成。於影像決定部103，係被輸入權重算出部所輸出之各人物之權重及對應之顯示參數203。作為各人物之權重及對應之顯示參數203，可為1輸出或多輸出。例如1輸出時，可使用各人物之權重之總和之最大值，特定人物之權重之最大值，各人物之權重之平均值或中央值之中之最大值。另外，依據屬性權重設定視聽者之優先順位，而使用某一順位以上之各人物之權重之總和之最大值、權重之平均值或中央值之中之最大值亦可。多輸出時，可使用各人物之權重之值之最大值 。
影像決定部103之判斷部310，係判斷上述權重之值是否為特定基準值以上。多輸出時，係判斷全員(或N人以上)之權重之值是否為特定基準值以上。另外，亦可依據屬性權重設定視聽者之優先順位，僅依據某一順位以上之各人物進行判斷。任一情況下，均選擇和基準值以上之權重對應之顯示參數213。作為影像切換時之辨識性提升處理，可以具備：混合/選擇部311，其係依據過去之顯示參數214，將此次選擇之顯示參數與過去之顯示參數214予以混合而呈漸漸變化的，在難以感覺變化之景物轉換(scene change)或影像之移動急速時進行影像切換等。同樣，作為影像切換時之辨識性提升處理，可以另外具備：混合/選擇部312，其係依據過去影像216，將和混合/選擇部311所輸出之顯示參數對應的多視點影像(立體影像)215與過去影像216加以混合而使其漸漸變化。於混合處理中較好是能吸收一次延遲等。
和所選擇之顯示參數對應的多視點影像(立體影像)，如後述說明，亦可藉由實體變化顯示器104之位置或方向而實現。
於影像決定部103之判斷部310，當權重之值低於基準值時，為防止不適當之立體辨識，而進行2維影像、黑影像(非顯示)、無彩色影像等212之顯示(2D顯示)。作為2D顯示之基準，例如可為權重之總和小、無法辨識之人物存在、特定人物之辨識之依賴性等。此情況下， 可以另外具備將人物引導至立體辨識可能位置，或者發出立體辨識可能之警告的資訊顯示部311。
針對決定影像之參數群201，說明各個顯示參數之控制例。作為顯示參數，可為和辨識區域有關之控制者，或和光線密度有關之控制者。作為和辨識區域有關之控制用顯示參數，例如有影像位移、影像排例間距、透鏡和畫素之間隙(gap)、顯示器之旋轉、變形、位置移動等。作為和光線密度有關之控制用顯示參數，例如有透鏡和畫素之間隙(gap)、視差數等。
參照圖10、11說明和辨識區域有關之控制用顯示參數。例如使顯示影像朝右移位時，立體辨識良好之進行場所、亦即「辨識區域」，係由圖10之辨識區域A變化為辨識區域B。此由圖11之(a)與(c)之比較可知，在(c)之情況下，光線L靠左偏，因而辨識區域亦靠左偏而變化為辨識區域B。
縮短畫素22與透鏡/縫隙(光學開口部116)23間之間隙時，由圖11之(a)與(b)之比較可知，由圖10之辨識區域A變化為辨識區域C。此情況下，辨識區域變近，但光線密度減少。
如圖11所示，於顯示器之畫素22依序被排列視差影像。視差影像，係指視點偏移之影像，例如該圖所示，相當於藉由複數個相機21分別攝影人物20之影像。來自畫素22(副畫素140)之光線，隙經由透鏡/縫隙(光學開口部116)23射出。辨識區域之形狀，可以藉由圖11所 示θ或η以幾何方式算出。
參照圖12說明相鄰之辨識區域。主要進行視聽之辨識區域A之鄰接之辨識區域B，係由(左端之畫素、左端起朝右1個之透鏡)，以及(右端起朝左1個之畫素、右端之透鏡)之組合所形成之辨識區域。該辨識區域B可以進一步朝左側或右側移動。
參照圖13說明顯示之畫素之排列(顯示間距)之控制。越是畫面之端(右端、左端)，使畫素22與透鏡23之位置相對移動較多，如此則可以控制辨識區域。增大畫素22與透鏡23之相對位置之偏移量時，辨識區域係由圖示之辨識區域A變化為辨識區域B。反之，縮小畫素22與透鏡23之相對位置之偏移量時，辨識區域係由圖示之辨識區域A變化為辨識區域C。如此則，辨識區域之幅度或遠近可藉由畫素之排列(畫素間距)相關的顯示參數來控制。另外，稱呼辨識區域之幅度最寬廣者為辨識區域設定距離。
參照圖14說明藉由影像顯示部104之移動、旋轉或變形來控制辨識區域。如圖14(a)所示，藉由影像顯示部104之旋轉，可使基本時之辨識區域A變化為辨識區域B。同樣，藉由影像顯示部104之移動，可使基本時之辨識區域A變化為辨識區域C。藉由影像顯示部104之變形，可使基本時之辨識區域A變化為辨識區域D。藉由顯示參數之變化，可進行影像顯示部104之移動、旋轉或變形，可進行辨識區域之控制。
參照圖15說明和光線密度相關的控制用顯示參數，說明視差數不同時之光線密度。
例如圖15(a)所示視差數為6時，由該圖可知，相較於人物30，更靠近顯示器104的人物31，提供其之視差之光線之數變多，立體辨識成為良好。另外，如圖15(b)所示視差數為3時，視差數較(a)減少光線變疏，因此，等距離之立體辨識成為困難。由顯示器104之各畫素射出之光線之光線密度，可以依據和透鏡或間隙對應而被決定之角度θ、視差數、人物之位置來算出。
以上依據幾個實施形態具體說明本發明，但是彼等實施形態僅為例示，並非用來限定本發明之範圍。彼等新規之實施形態可以其他各種形態予以實施，在不脫離發明之要旨之情況下可以進行各種省略、取代或變更。彼等實施形態或其變形，亦包含於本發明之範疇內，亦包含於申請專利範圍記載之發明及其均等範圍內。
10‧‧‧立體影像顯示裝置
101‧‧‧人物資訊取得部
102‧‧‧權重算出部
103‧‧‧影像決定部
104‧‧‧影像顯示部
200‧‧‧人物資訊
201‧‧‧影像決定用之參數群
203‧‧‧和各人物之權重對應之顯示參數
204‧‧‧人物位置
205‧‧‧立體辨識可能之顯示區域
206‧‧‧光線密度
207‧‧‧事先指定之位置權重
208‧‧‧視聽時間/開始順序
209‧‧‧特定人物
210‧‧‧遙控器持有者
211‧‧‧人物間之位置關係
301‧‧‧參數選擇部
302‧‧‧影像輸出部
303‧‧‧檢測部
304‧‧‧追蹤部
305‧‧‧人物位置轉換部
311‧‧‧混合/選擇部
312‧‧‧混合/選擇部
圖1表示實施形態之立體影像顯示裝置之方塊圖。
圖2表示影像顯示部之構造之一例之概略斜視圖。
圖3表示權重算出部及影像決定部之概略構成之方塊圖。
圖4表示人物資訊取得部之構成之方塊圖。
圖5表示權重算出部之構成之方塊圖。
圖6表示依據立體辨識可能區域之面積而算出權重之 說明圖。
圖7表示依據光線密度而算出權重之說明圖。
圖8表示權重算出部算出之權重之映射例之圖。
圖9表示影像決定部之構成之方塊圖。
圖10表示對於辨識區域之控制的顯示參數之說明圖。
圖11表示對於辨識區域之控制的顯示參數之說明圖。
圖12表示相鄰之辨識區域之說明圖。
圖13表示藉由畫素排列(畫素間距)之控制說明圖。
圖14表示藉由影像顯示部之移動、旋轉或變形來控制辨識區域之說明圖。
圖15表示視差數不同時之光線密度說明圖。
10‧‧‧立體影像顯示裝置
101‧‧‧人物資訊取得部
102‧‧‧權重算出部
103‧‧‧影像決定部
104‧‧‧影像顯示部

Claims (13)

  1. 一種立體影像顯示裝置，其特徵為具備：人物資訊取得部，用於取得包含鑑賞立體影像之各人物之位置的人物資訊；權重算出部，其依據上述人物資訊及顯示參數，針對各人物算出對應於上述顯示參數而顯示多視點影像時所推斷之立體辨識之良好程度之表示用權重；影像決定部，其依據經由上述權重算出部算出之各人物之權重是否在特定基準值以上來選擇上述顯示參數，而將選擇之顯示參數對應之多視點影像予以輸出；及影像顯示部，其將上述影像決定部輸出之多視點影像予以顯示；上述權重算出部，係算出在上述各視聽者之位置上和立體辨識可能區域之面積呈對應之權重。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中上述影像決定部，係選擇上述權重算出部算出之各人物之權重之總和成為最大的上述顯示參數。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中上述權重算出部，係針對各人物之位置，算出和上述影像顯示部之各畫素射出之光線之光線密度對應之權重。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中上述權重算出部，係針對各人物之位置算出和立體辨識可能區域之面積對應之第1權重，及針對各人物之位置算出和光線密度對應之第2權重，使用上述第1權重與上 述第2權重，藉由運算而算出各人物之權重。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中上述權重算出部，係依據上述第1權重與上述第2權重之和或積，而算出上述各人物之權重。
  6. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之裝置，其中上述人物資訊取得部，係進一步取得上述各人物之辨識用的辨識資訊；上述權重算出部，係算出和上述各人物之位置及上述辨識資訊對應之權重。
  7. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中上述影像決定部，當上述總和不在上述基準值以上時，係輸出2D影像。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中上述顯示參數，係包含使顯示於上述影像顯示部之上述多視點影像之畫素之排列變化的參數。
  9. 一種立體影像顯示方法，其特徵為包含：取得包含鑑賞立體影像之各人物之位置的人物資訊；依據上述人物資訊及顯示參數，針對各人物算出對應於上述顯示參數而顯示多視點影像時所推斷之立體辨識之良好程度的表示用權重；依據各人物之上述權重是否在特定基準值以上來選擇上述顯示參數，將所選擇之顯示參數對應之多視點影像予以輸出；及將輸出之上述多視點影像予以顯示； 上述權重，係對應於在上述各視聽者之位置上立體辨識可能區域之面積而被算出。
  10. 一種立體影像決定裝置，其特徵為具備：權重算出部，其依據包含鑑賞立體影像之各人物之位置的人物資訊及顯示參數，針對各人物算出對應於上述顯示參數而顯示多視點影像時所推斷之立體辨識之良好程度之表示用權重；及影像決定部，其依據經由上述權重算出部算出之各人物之權重是否在特定基準值以上來選擇上述顯示參數，而將選擇之顯示參數對應之多視點影像予以輸出；上述權重算出部，係算出在上述各視聽者之位置上和立體辨識可能區域之面積呈對應之權重。
  11. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中上述權重，係依據位置權重及屬性權重而被算出。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中上述位置權重，係依據由上述各人物之位置及上述多視點影像所決定的立體辨識可能區域之面積而被算出；上述屬性權重係依據屬性值被算出，該屬性值係用於表示視聽時間、開始順序、特定人物、遙控器之持有者或人物間之位置關係之其中至少一種者。
  13. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中在上述各視聽者之位置上立體辨識可能區域之面積越大，上述權重亦變為越大。
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