TWI574047B - 立體影像顯示裝置、方法以及系統 - Google Patents

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Description

立體影像顯示裝置、方法以及系統
本發明係有關於一種立體影像顯示裝置、方法以及系統,特別係有關於一種透過將複數彩色深度影像分別投射於對應之反射板以形成一虛擬影像之立體影像顯示裝置、方法以及系統。
為了提供更佳之視覺效果,影像顯示技術之發展係從平面顯示之二維影像發展為具有臨場感之三維空間立體影像。而為了產生立體影像之效果,常見之技術手段為將影像畫面切割為提供給左眼之影像以及提供給右眼之影像,再藉由特製之眼鏡讓使用者兩眼接收不同之影像並透過大腦結合為立體影像。或者利用Leia Display System(LDS)之技術,透過水幕產生三維空間立體影像之視覺效果。然而,上述之方式皆有許多的限制,例如必須將影像分割為提供給左眼以及右眼之影像,或者水幕將造成畫面不穩定以及受到環境限制等。因此,如何以簡單之方式呈現具有複數視角之立體影像為目前所需解決之問題。
為解決上述問題,本發明一實施例提供一種立體影像顯示裝置,包括一第一反射板以及一顯示單元。第一反射 板用以對應至一第一視角,具有一第一反射面,以及以一半透明材質製成。顯示單元用以接收對應於第一視角之一第一彩色深度影像,以及投射第一彩色深度影像至第一反射面以形成一虛擬影像。顯示單元具有一第一側,用以顯示第一彩色深度影像。第一側與第一反射面係夾一既定角度。
本發明另一實施例提供一種立體影像顯示方法,步驟包括:透過一顯示單元接收對應於一第一視角之一第一彩色深度影像;自顯示單元投射第一彩色深度影像至一第一反射板之一第一反射面,其中顯示單元具有一第一側,用以顯示第一彩色深度影像;以及第一彩色深度影像透過第一反射面形成一虛擬影像。其中,第一反射板係對應至第一視角,以及以一半透明材質製成,以及顯示單元之第一側與第一反射面夾一既定角度。
本發明另一實施例提供一種影像顯示系統,包括複數深度影像擷取裝置、複數彩色影像擷取裝置、一處理單元、複數反射板以及一顯示單元。深度影像擷取裝置以複數視角分別取得對應之深度影像。彩色影像擷取裝置以上述視角分別取得對應之彩色影像。處理單元用以根據複數深度影像以及複數彩色影像分別取得對應於上述視角之複數彩色深度影像,以及根據彩色深度影像之兩者取得至少一補充彩色深度影像。反射板分別對應至上述視角,分別具有對應之反射面,以及以一半透明材質製成。顯示單元用以接收彩色深度影像以及補充彩色深度影像,以及分別投射彩色深度影像以及補充彩色深度影像至對應之反射面以形成一虛擬影像。顯示單元更具有 一第一側,用以顯示彩色深度影像以及補充彩色深度影像,顯示單元之第一側與反射面夾一既定角度。
100‧‧‧立體影像顯示裝置
110、410-440‧‧‧反射板
111‧‧‧反射面
120‧‧‧顯示單元
121‧‧‧第一側
210-240‧‧‧影像擷取模組
250‧‧‧使用者
310-340‧‧‧彩色深度影像
201-204、305、401-404‧‧‧視角
S701-S707‧‧‧步驟流程
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之立體影像顯示裝置之側視圖;第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之彩色深度影像擷取之示意圖;第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之彩色深度影像顯示配置之示意圖;第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之複數反射板之配置之示意圖;第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之補充彩色深度影像建構之示意圖;第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之立體影像顯示方法之操作流程圖。
有關本發明之系統以及方法適用之其他範圍將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是下列之詳述以及具體之實施例,當提出有關立體影像顯示裝置、方法以及系統之示範實施例時,僅作為描述之目的以及並非用以限制本發明之範圍。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之立體影像顯示裝置之側視圖。如第1圖所示,立體影像顯示裝置100係 包括一反射板110以及一顯示單元120。反射板110之材質係為一半透明材料。顯示單元120可為電子裝置之顯示螢幕或者任意可顯示影像之裝置,例如液晶顯示器等。顯示單元120可接收對應於不同拍攝視角之複數彩色深度影像,並顯示上述彩色深度影像。顯示單元120具有一第一側,用以顯示影像。第一側係朝向反射板110,且與反射板110夾45度角。當使用者之眼睛朝向反射板110用以反射顯示單元120所顯示之影像之反射面111時(於此實施例中,眼睛之視線與反射面111之夾角亦為45度角),可藉由反射面111之反射(如第1圖中虛線所示)於相對於反射板110之反射面111之另一側看見對應於顯示單元120所顯示之影像之一虛擬影像。
根據本發明一實施例,顯示單元120所接收對應於不同拍攝視角之彩色深度影像係可透過對應於不同拍攝視角之影像擷取模組取得。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述擷取彩色深度影像之示意圖。如第2圖所示,使用者250係位於影像擷取模組210~240之中央。於此實施例中,影像擷取模組210以第一拍攝視角之方向201擷取使用者250正面之影像,影像擷取模組220以第二拍攝視角之方向202擷取使用者250後面之影像,影像擷取模組230以第三拍攝視角之方向203擷取使用者250右側之影像以及影像擷取模組240以第四拍攝視角之方向204擷取使用者250左側之影像。其中,每個影像擷取模組更可包括個別之深度影像擷取單元以及彩色影像擷取單元(未顯示)。深度影像擷取單元用以取得以灰階表示之深度影像。舉例來說,深度影像擷取單元可透過兩個鏡頭分別取得包括使用 者250之影像,再根據兩張影像之像差(disparity)建立深度影像。於取得深度影像後,可透過一處理單元(未顯示)執行影像處理程序以將非使用者之背景濾除,而僅留下使用者250之影像。接著,再透過一彩色影像擷取單元(例如一般攝影鏡頭)以相同於深度影像擷取單元之拍攝方向取得包括使用者250之彩色影像。於取得彩色影像後,透過處理單元執行影像處理程序以將非使用者之背景濾除,而僅留下使用者250之彩色影像,再將使用者250之彩色影像與使用者250之深度影像結合以形成顯示使用者250之彩色深度影像。
於取得對應於不同拍攝方向201~204之彩色深度影像後,影像擷取模組210~240係分別將所取得之彩色深度影像傳送至顯示單元120,顯示單元120根據拍攝方向201~204之配置顯示彩色深度影像。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之彩色深度影像顯示配置之示意圖。彩色深度影像310~340係分別為影像擷取模組210~240所取得之彩色深度影像。於此實施例中,由於顯示單元120係朝下顯示彩色深度影像,故於重現使用者250之立體虛擬影像時,彩色深度影像330與彩色深度影像340之配置係與影像擷取模組230以及影像擷取模組240之配置顛倒。值得注意的是,顯示單元120所顯示之彩色深度影像之顯示配置會因為反射板110與顯示單元120之相對關係之不同而有所不同。舉例來說,當反射板110位於顯示單元120之上時,彩色深度影像330與彩色深度影像340之配置係與影像擷取模組230以及影像擷取模組240之配置相同,以正確地重現使用者250之影像。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之複數反射板之配置之示意圖。如第4圖所示,反射板410係用以反射彩色深度影像310(即顯示使用者250之正面),反射板420係用以反射彩色深度影像320(即顯示使用者250之後面),反射板430係用以反射彩色深度影像330(即顯示使用者250之右側面)以及反射板440係用以反射彩色深度影像340(即顯示使用者250之左側面)。其中,如圖中所示,反射板410~440可構成一四角錐之形狀。當使用者以不同之四個視角401~404看向反射板410~440時,透過反射板410~440分別反射彩色深度影像310~340,使用者係可於四角錐中看見對應於不同方位之使用者250之立體虛擬影像。
根據本發明另一實施例,當顯示單元120欲呈現更多不同視角之彩色深度影像時,最多僅需要透過四個影像擷取模組分別取得對應至0度角、180度角、90度角以及270度角之視角方向之彩色深度影像,處理單元即可根據上述四張彩色深度影像計算取得其他不同視角之彩色深度影像。舉例來說,當顯示單元120欲呈現45度角之視角方向之影像時,處理單元可根據彩色深度影像310(對應至0度角之視角)以及彩色深度影像340(對應至90度角之視角)之影像資訊,透過臉部影像之特徵點(例如眉毛、眼睛、鼻子或者嘴巴等)之匹配,並利用影像接合之方式建構出如第5圖所示對應至45度角之視角方向之補充彩色深度影像550。接著,根據不同視角之補充彩色深度影像新增對應之反射板,以顯示具有更多顯示視角之使用者250之立體虛擬影像。舉例來說,當顯示單元120新增顯示對應至45度 角、135度角、225度角以及315度角之補充彩色深度影像時,可透過構成八角錐形狀之反射板組合呈現具有八個不同視角之立體虛擬影像。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之立體影像顯示方法之操作流程圖。於步驟S601,複數深度影像擷取裝置分別以不同之視角取得對應於使用者不同方向之複數深度影像。於步驟S602,複數彩色影像擷取裝置分別以不同之視角取得對應於使用者不同方向之複數彩色影像。於步驟S603,處理單元根據所取得之深度影像以及彩色影像取得分別對應至不同視角之彩色深度影像。於步驟S604,處理單元輸出複數彩色深度影像至顯示單元120。於步驟S605,顯示單元120根據不同視角之配置顯示複數彩色深度影像。於步驟S606,顯示單元120分別投射彩色深度影像至對應於不同視角之反射板之反射面以於相對於反射面之另一面形成一虛擬影像。
值得注意的是,於取得對應至不同視角之彩色深度影像後,處理單元更可根據複數彩色深度影像之兩者之影像資訊透過臉部影像之特徵點之匹配建構對應至更多不同視角之補充彩色深度影像,並可透過將上述補充彩色深度影像自顯示單元120投射至更多對應之反射板之反射面以形成更完整之虛擬影像。
綜上所述,根據本發明所提出之立體影像顯示裝置、方法以及系統,使用者可透過最多四個影像擷取裝置擷取四張彩色深度影像,以及透過一顯示裝置投射彩色深度影像至複數反射板即可建立出完整之立體影像。此外,更可根據上述 彩色深度影像所包含之影像資訊,透過臉部影像之特徵點之匹配,建構出更多不同視角之補充彩色影像,以提供更完整之立體影像資訊,並可提升立體影像之視覺效果。
以上敘述許多實施例的特徵,使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。
100‧‧‧立體影像顯示裝置
110‧‧‧反射板
111‧‧‧反射面
120‧‧‧顯示單元
121‧‧‧第一側

Claims (5)

  1. 一種立體影像顯示裝置,包括:一第一反射板,用以對應至一第一視角,具有一第一反射面,以及以一半透明材質製成,其中上述第一反射面與一第一側夾一既定角度;一第二反射板,用以對應至一第二視角,具有一第二反射面,以及以上述半透明材質製成,其中上述第二反射面與上述第一側夾上述既定角度,以及上述第二視角係不同於上述第一視角;一第三反射板,用以對應至一第三視角,具有一第三反射面,以及以上述半透明材質製成,其中上述第三反射面與上述第一側夾上述既定角度;以及一顯示單元,用以接收對應於上述第一視角之一第一彩色深度影像、對應於上述第二視角之一第二彩色深度影像以及對應於上述第三視角之一補充彩色深度影像,以及投射上述第一彩色深度影像至上述第一反射面、投射上述第二彩色深度影像至上述第二反射面以及投射上述補充彩色深度影像至上述第三反射面以形成一虛擬影像,其中上述顯示單元具有上述第一側,用以顯示上述第一彩色深度影像、上述第二彩色深度影像以及上述補充彩色深度影像;其中,上述第二彩色深度影像更根據一第二深度影像以及一第二彩色影像取得,上述第二深度影像係透過一第二深度影像擷取裝置以上述第二視角取得,以及上述第二彩色影像係透過一第二彩色影像擷取裝置以上述第二視角取 得;其中,上述補充彩色深度影像係根據部分之上述第一彩色深度影像以及部分之上述第二彩色深度影像所取得。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置,其中更根據一第一深度影像以及一第一彩色影像取得上述第一彩色深度影像,上述第一深度影像係透過一第一深度影像擷取裝置以上述第一視角取得,以及上述第一彩色影像係透過一第一彩色影像擷取裝置以上述第一視角取得。
  3. 一種立體影像顯示方法,包括:透過一顯示單元接收對應於一第一視角之一第一彩色深度影像;根據一第二深度影像以及一第二彩色影像取得一第二彩色深度影像,其中上述第二深度影像係透過一第二深度影像擷取裝置以一第二視角取得,以及上述第二彩色影像係透過一第二彩色影像擷取裝置以上述第二視角取得;透過上述顯示單元接收對應於上述第二視角之上述第二彩色深度影像;根據部分之上述第一彩色深度影像以及部分之上述第二彩色深度影像取得一補充彩色深度影像;透過上述顯示單元接收對應於一第三視角之一補充彩色深度影像;自上述顯示單元投射上述第一彩色深度影像至一第一反射板之一第一反射面,其中上述顯示單元具有一第一側,用以顯示上述第一彩色深度影像; 自上述顯示單元投射上述第二彩色深度影像至一第二反射板之一第二反射面;自上述顯示單元投射上述補充彩色深度影像至一第三反射板之一第三反射面;以及上述第一彩色深度影像透過上述第一反射面、上述第二彩色深度影像透過上述第二反射面以及上述補充彩色深度影像透過上述第三反射面形成一虛擬影像;其中,上述第一反射板係對應至上述第一視角,以及以一半透明材質製成,以及上述顯示單元之上述第一側與上述第一反射面夾一既定角度;其中,上述第二反射板係對應至上述第二視角,以及以上述半透明材質製成,上述顯示單元之上述第一側與上述第二反射面夾上述既定角度,以及上述第二視角係不同於上述第一視角;其中,上述第三反射板係對應至上述第三視角,以及以上述半透明材質製成,上述顯示單元之上述第一側與上述第三反射板夾上述既定角度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之立體影像顯示方法,更包括:根據一第一深度影像以及一第一彩色影像取得上述第一彩色深度影像;其中,上述第一深度影像係透過一第一深度影像擷取裝置以上述第一視角取得,以及上述第一彩色影像係透過一第一彩色影像擷取裝置以上述第一視角取得。
  5. 一種影像顯示系統,包括: 複數深度影像擷取裝置,以複數視角分別取得對應之深度影像;複數彩色影像擷取裝置,以上述視角分別取得對應之彩色影像;一處理單元,用以根據上述深度影像以及上述彩色影像分別取得對應於上述視角之彩色深度影像,以及根據上述彩色深度影像之兩者取得至少一補充彩色深度影像;複數反射板,分別對應至上述視角,分別具有對應之反射面,以及以一半透明材質製成;以及一顯示單元,用以接收上述彩色深度影像以及上述補充彩色深度影像,以及分別投射上述彩色深度影像以及上述補充彩色深度影像至對應之上述反射面以形成一虛擬影像,其中上述顯示單元具有一第一側,用以顯示上述彩色深度影像以及上述補充彩色深度影像,上述第一側與上述反射面夾一既定角度。
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