TWI511524B - 裸眼立體顯示系統及方法 - Google Patents

Description

裸眼立體顯示系統及方法

本發明係有關一種裸眼立體（autostereoscopy）技術，特別是關於一種不具視像跳接（view jump）的裸眼立體顯示系統及方法。

裸眼立體（autostereoscopy）技術不需配戴特殊眼鏡而可觀看所顯示的立體影像，一般又稱為免鏡式立體技術。

免鏡式立體技術使用特殊設計的透鏡，用以分別放大顯示裝置上經交錯的視像（view）。當觀者從不同角度觀看免鏡式立體顯示裝置時，會感受到立體影像的變化或移動。

然而，對於目前的免鏡式立體顯示技術，當觀者從顯示裝置的一端移動至另一端時，往往會感受到視像的不連續，造成觀看時的困擾。

鑑於傳統裸眼立體系統無法平滑地顯示立體影像，因此亟需提出一種新穎的系統，用以克服傳統裸眼立體系統的缺點。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種不具視像跳接的裸眼立體顯示系統及方法，使得觀者可連續而不受干擾地感受立體視像。

根據本發明實施例，裸眼立體顯示系統包含立體影像轉換器及顯示裝置。立體影像轉換器接收並排列不同視角的複數視像。顯示裝置接收該複數視像。經排列之該些視像包含依順向視角順序的視像與依反向視角順序的視像，且順向視角順序的視像與反向視角順序的視像係交替安排於顯示裝置的一列當中。

第一圖顯示本發明實施例之裸眼立體顯示系統100。本實施例之系統100包含立體（3D）影像轉換器11，其接收不同視角的複數個視像（views），例如N個視像。上述N個視像可直接由特殊相機（經由路徑101）所提供，該特殊相機可擷取不同視角的N個視像。在另一例子中，N個視像可由視像產生裝置12所產生，該視像產生裝置12根據較少個視像或視像子集（subset），例如m個視像（如2個視像），用以產生N個視像。所產生的N個視像（可經由路徑102）提供給立體影像轉換器11。立體影像轉換器11與視像產生裝置12的操作可由數位信號處理器來執行。

第二圖顯示第一圖之視像產生裝置12的方塊圖。在本實施例中，視像產生裝置12包含深度估算單元121，其耦接並處理m個視像，以產生m個視像的視差（disparity）訊息。根據該視差訊息，影像合成器，例如深度影像繪圖（depth-image-based rendering, DIBR）單元122，可據以產生所需的N個視像。深度估算單元121與DIBR單元122的操作可由數位信號處理器來執行。

繼續參閱第一圖，立體影像轉換器11將所接收的N個視像加以排列，再將經排列的視像傳送至顯示裝置13，例如液晶顯示器（LCD）或發光二極體（LED）顯示器。顯示裝置13的前端設有柱狀透鏡（lenticular lens）陣列14，其包含有複數放大透鏡，經特殊設計使得不同角度的視像會分別被放大，因而形成裸眼立體顯示系統100或免鏡式立體系統，觀看者不需配戴特殊眼鏡或頭戴單元而能感受立體影像。

第三圖例示第一圖之立體影像轉換器11所提供並顯示於顯示裝置13之不同視角的視像安排。第三圖僅顯示出顯示裝置13的其中一水平列。顯示裝置13的其他列可具有相同或類似的視像安排（例如將第三圖所示列予以平移）。在所示例子中，10個視像依視角大小，由最左至最右視角依序排列（以數字1至10表示）。雖然在這個例子中，視像是依視角由最左至最右來排列並以數字1至10來表示，然而在別的例子中，也可依視角由最右至最左來排列並以數字1至10來表示。於安排一組的視像1至10之後，所示列的其餘空間可重複顯示相同的另一（或多）組視像1至10。當觀者立於具柱狀透鏡陣列14的顯示裝置13前，例如於位置A，觀者會因視像2與視像3之間的雙眼視差而感受到立體視覺，其中觀者的右眼31對應於視像3而左眼32對應至視像2。

如圖所示，當觀者於位置C或E（稱為死區）時，觀者的右眼31對應至視像1，而左眼32則對應至視像10，此將造成怪異的感知。其原因在於，觀者的右眼31對應至視像1，其相應視角較左於左眼32對應的視像10。甚者，由於視像1與視像10對應至極端的二視角，其一對應至最左視角而另一對應至最右視角，因視像1與視像10之間的視差過大，使得觀者無法感受到立體視覺。因此，當觀者從顯示裝置13的左手邊移動至右手邊時，將會感受到視像跳接（view jump），造成觀看的干擾。

為了改善前述的視像跳接現象，本實施例之立體影像轉換器11對不同視角的視像提供一種改善的安排方式。第四圖例示本發明實施例之立體影像轉換器11所提供並顯示於顯示裝置13之不同視角的視像安排。第四圖僅顯示出顯示裝置13的其中一水平列。在本實施例中，6個視像依視角大小，例如由最左至最右視角依（正向）順序排列（以數字1至6表示）。於正向視角順序安排完一組視像之後，再以反向視角順序安排另一組視像（例如視像5至2）。值得注意的是，如果正向視角順序是定義由左視角至右視角，則反向視角順序即是定義由右視角至左視角，反之亦是。如第四圖所示，經安排的正向（視角）順序之視像與經安排的反向（視角）順序之視像則是交替安排於顯示裝置13的一列當中。

根據第四圖所示的視像安排，當觀者由顯示裝置13的左手邊移動至右手邊時，由於任二相鄰視像之間的視差都會小於一預設臨界值，其使得二相鄰視像可被感知為立體視覺。藉此，當觀者由顯示裝置13的左手邊移動到右手邊時，觀者可連續而無干擾地感受到立體視覺。

第五圖例示本發明另一實施例之立體影像轉換器11所提供並顯示於顯示裝置13之不同視角的視像安排。第五圖僅顯示出顯示裝置13的其中一水平列。在本實施例中，8個視像依視角大小，例如由最左至最右視角依（正向）順序排列（以數字1至8表示）。於正向視角順序安排完一組視像之後，再以反向視角順序安排另一組視像（例如視像6至3）。如第四圖所示，經安排的正向（視角）順序之視像與經安排的反向（視角）順序之視像則是交替安排於顯示裝置13的一列當中。相較於第三圖所示實施例，本實施例（第五圖）的反向視角順序之視像係間斷地（intermittently）安排，而非如第四圖所示係連續地安排。值得注意的是，於反向順序的視像當中，任二相鄰視像之間的視差仍小於預設臨界值，因而使得二相鄰視像可被感知為立體視覺。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

100‧‧‧裸眼立體顯示系統
11‧‧‧立體影像轉換器
12‧‧‧視像產生裝置
121‧‧‧深度估算單元
122‧‧‧深度影像繪圖單元
13‧‧‧顯示裝置
14‧‧‧柱狀透鏡陣列
31‧‧‧右眼
32‧‧‧左眼

第一圖顯示本發明實施例之裸眼立體顯示系統。第二圖顯示第一圖之視像產生裝置的方塊圖。第三圖例示第一圖之立體影像轉換器所提供並顯示於顯示裝置之不同視角的視像安排。第四圖例示本發明實施例之立體影像轉換器所提供並顯示於顯示裝置之不同視角的視像安排。第五圖例示本發明另一實施例之立體影像轉換器所提供並顯示於顯示裝置之不同視角的視像安排。

100‧‧‧裸眼立體顯示系統

11‧‧‧立體影像轉換器

12‧‧‧視像產生裝置

13‧‧‧顯示裝置

14‧‧‧柱狀透鏡陣列

Claims (14)

1. 一種裸眼立體顯示系統，包含： 一立體影像轉換器，接收並排列不同視角的複數視像；及 一顯示裝置，接收該複數視像； 其中經排列之該複數視像包含依順向視角順序的視像與依反向視角順序的視像，且該順向視角順序的視像與該反向視角順序的視像係交替安排於該顯示裝置的一列當中。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之裸眼立體顯示系統，更包含一視像產生裝置，其根據一視像子集（subset）以產生該複數視像，該視像產生裝置包含： 一深度估算單元，其接收並處理該視像子集，以產生該視像子集的視差訊息；及 一影像合成器，其根據該視差訊息以產生該複數視像。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之裸眼立體顯示系統，更包含一柱狀透鏡陣列，覆蓋於該顯示裝置，該柱狀透鏡陣列包含複數放大透鏡，當以不同角度觀看時，不同視角的視像會被分別放大。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之裸眼立體顯示系統，其中該順向視角順序係由左視角至右視角，且該反向視角順序係由右視角至左視角。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之裸眼立體顯示系統，其中該反向視角順序的視像係為連續排列。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之裸眼立體顯示系統，其中該反向視角順序的視像係為間斷排列。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之裸眼立體顯示系統，其中經排列之該複數視像的任二相鄰視像之間的視差小於一預設臨界值，其使得該二相鄰視像可被感知為立體視覺。
8. 一種裸眼立體顯示方法，包含： 接收不同視角的複數視像； 排列不同視角的該複數視像；及 顯示經排列的該複數視像於一顯示裝置； 其中經排列之該複數視像包含依順向視角順序的視像與依反向視角順序的視像，且該順向視角順序的視像與該反向視角順序的視像係交替安排於該顯示裝置的一列當中。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之裸眼立體顯示方法，更包含一步驟，其根據一視像子集（subset）以產生該複數視像，產生該複數視像的步驟包含： 接收並處理該視像子集，以產生該視像子集的視差訊息；及 根據該視差訊息以產生該複數視像。
10. 根據申請專利範圍第8項所述之裸眼立體顯示方法，其中該顯示裝置覆蓋有一柱狀透鏡陣列，該柱狀透鏡陣列包含複數放大透鏡，當以不同角度觀看時，不同視角的視像會被分別放大。
11. 根據申請專利範圍第8項所述之裸眼立體顯示方法，其中該順向視角順序係由左視角至右視角，且該反向視角順序係由右視角至左視角。
12. 根據申請專利範圍第8項所述之裸眼立體顯示方法，其中該反向視角順序的視像係為連續排列。
13. 根據申請專利範圍第8項所述之裸眼立體顯示方法，其中該反向視角順序的視像係為間斷排列。
14. 根據申請專利範圍第8項所述之裸眼立體顯示方法，其中經排列之該複數視像的任二相鄰視像之間的視差小於一預設臨界值，其使得該二相鄰視像可被感知為立體視覺。