WO2014000370A1

WO2014000370A1 - 景深保持装置、3d显示系统及显示方法

Info

Publication number: WO2014000370A1
Application number: PCT/CN2012/084852
Authority: WO
Inventors: 陈炎顺; 董友梅; 武延兵
Original assignee: 京东方科技集团股份有限公司
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-01-03
Also published as: US9307228B2; US20140055580A1; CN102752621A

Abstract

本发明的实施例公开了一种景深保持装置、3D显示系统及显示方法。该景深保持装置包括：3D视频信号输入装置；位置测定装置；图像处理装置；以及3D视频信号输出装置，其中所述3D视频信号输入装置、位置测定装置及3D视频信号输出装置均连接到所述图像处理装置，所述3D视频信号输入装置将获取的3D视频信号传输至所述图像处理装置，所述位置测定装置将检测到的观看者与显示屏幕的位置信息传输至所述图像处理装置，所述图像处理装置根据所述位置信息调节3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深保持不变，并将调节后的3D视频信号传输至所述3D视频信号输出装置。

Description

景深保持装置、 3D显示系统及显示方法技术领域

本发明的实施例涉及一种景深保持装置、 3D显示系统及显示方法。背景技术

3D显示已经成为显示行业的一大趋势。现在的 3D显示的基本原理是"视差产生立体" ，即，使观看者的左眼只看到左眼图，右眼只看到右眼图，左眼图和右眼图是具有视差的立体图像对。人的大脑就会把这两幅图融合起来，从而产生 3D效果。

人眼判断显示内容的景深的方法可以用图 1来说明。处于观看者位置处的两间距为 S的圓圈分别代表观看者的左右眼， S为瞳距。显示屏幕平面所在位置上两个正方形代表某个物体的左右眼视图，他们分别被观看者的右、左眼看到。经过此立体成像，观看者的大脑就会认为该物体其实位于距离屏幕表面的位置处，距离就是景深， D是观看者的观看距离。根据图 1 , 很容易得到如下公式：

M _ L

Ύ_ D— L

现有的 3D显示器中，对于同一画面，显示屏幕上立体图像对的间距是不变的（即不变），因此当观看者的位置发生变化时（即 D变化），景深会跟着变化（即 L随/)变化）。如图 2所示（左图为观看距离变化前的情况，右图为观看距离变化后的情况）， S为瞳距，保持不变，当不变且观看者的观看距离由 D变成/ Τ 时，景深变为了 " 。而事实上，为了模拟出更逼真的画面，希望景深是不变的。发明内容

本发明的实施例提供了景深保持装置、 3D显示系统及显示方法，使得在观看者移动的情况下，保持观看者看到的 3D画面的景深不变。

一方面，本发明的实施例提供了一种景深保持装置，包括： 3D视频信号输入装置；位置测定装置；图像处理装置；以及 3D视频信号输出装置，其中所述 3D视频信号输入装置、位置测定装置及 3D视频信号输出装置均连接到所述图像处理装置，所述 3D视频信号输入装置将获取的 3D视频信号传输至所述图像处理装置，所述位置测定装置将检测到的观看者与显示屏幕的位置信息传输至所述图像处理装置，所述图像处理装置根据所述位置信息调节 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深保持不变，并将调节后的 3D视频信号传输至所述 3D视频信号输出装置。

备选地，所述图像处理装置包括：

左右眼视图调节模块，根据所述位置信息调节 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深相对同一观看者保持不变，将调节后的左右眼视图传输至 3D视频信号生成模块；

3D视频信号生成模块,根据调节后的左右眼视图生成新的 3D视频信号，并将新的 3D视频信号传输至所述 3D视频信号输出装置。

备选地，所述图像处理装置还包括：左右眼视图提耳4莫块，所述左右眼视图提取模块接收所述 3D视频信号，并将从所述 3D视频信号提取的左右眼视图传输至左右眼视图调节模块。

备选地，所述左右眼视图提莫块包括：

釆样子模块，釆集所述 3D视频信号中的一帧数据，并将所述一帧数据发送至拆分子模块；以及

拆分子模块，将从所述一帧数据中拆分出的左右眼视图传输至所述左右眼视图调节模块。

备选地，所述景深保持装置还包括：景深获取装置和景深存储器，所述景深获取装置连接所述位置测定装置、所述图像处理装置和景深存储器，所述景深存储器连接所述图像处理装置，所述景深获取装置接收所述位置测定装置检测得到的观看者的初始位置信息和接收所述图像处理装置发送的 3D 视频信号中的左右眼视图中各物点的初始间距，并计算所述景深，将所述景深发送至景深存储器存储。

备选地，所述景深保持装置还包括：景深获取装置和景深存储器，所述景深获取装置连接所述景深存储器，所述景深存储器连接所述图像处理装置，所述景深获取装置将接收到的初始景深值发送至所述景深存储器存储。备选地，所述位置测定装置包括：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。

本发明的实施例还提供了一种 3D显示系统，包括：显示装置及上述任一项所述的景深保持装置，所述景深保持装置的 3D视频信号输出装置连接所述显示装置，将所述调节后的 3D视频信号传输至所述显示装置显示。

备选地，所述显示装置包括：快门眼镜式、相位差板式（不闪式 3D ) 、视差挡板式、柱透镜光栅式或指向背光式 3D显示装置。

本发明的实施例还提供了一种釆用上述景深保持装置实现的 3D显示方法，包括以下步骤：

S1 : 根据观看者的位置变化实时釆集观看者与显示屏幕之间的位置信息，并获取 3D视频信号中的左右眼视图；

S2: 根据所述位置信息实时计算所述左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距，使景深相对于同一观看者保持不变；

S3:按照步骤 S2计算的间距和左右眼视图生成新的 3D视频信号并在显示屏幕上显示。

备选地，所述步骤 S1 中通过摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置釆集观看者与显示屏幕之间的位置信息。

备选地，若 3D视频信号中左右眼视图以同一幅图的形式传输，所述步骤 S1中获取 3D视频信号中的左右眼视图的步骤包括：

釆集所述 3D视频信号中的一帧数据；

从所述一帧数据中拆分出的左右眼视图。

其中，所述步骤 S2中计算公式如下：

M =

D— L

其中，为左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距， S为观看者的瞳距， D为观看者与显示屏幕之间的距离，为景深。

备选地，在所述步骤 S1之前，所述 3D显示方法还包括：根据左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距的初始值和观看者与显示屏幕之间的距离的初始值，按如下公式计算景深：

— S + M 其中，为左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距， S为观看者的瞳距， D为观看者与显示屏幕之间的距离，为景深。

备选地，在所述步骤 S1之前，所述 3D显示方法还包括：获取用户设置的初始景深。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图 1是观看者感知 3D显示的原理图；

图 2是观看者移动前后分别感知 3D显示的原理图；

图 3是根据本发明实施例的一种景深保持装置的结构示意图；

图 4是根据本发明实施例的另一种景深保持装置的结构示意图；图 5是根据本发明实施例的又一种景深保持装置的结构示意图；图 6是根据本发明实施例的 3D显示系统的结构示意图。具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例 1

本发明实施例 1的景深保持装置结构如图 3所示，包括： 3D视频信号输入装置 1、位置测定装置 2、图像处理装置 3及 3D视频信号输出装置 4。 3D 视频信号输入装置 1、位置测定装置 2及 3D视频信号输出装置 4均连接到图像处理装置 3。

3D视频信号输入装置 1将获取的 3D视频信号传输至图像处理装置 3。该 3D视频信号输入装置 1可以是能够传输 3D视频信号的各种类型的传输接口。位置测定装置 2将检测到的观看者与显示屏幕的位置信息传输至图像处理装置 3。本实施例中，位置测定装置 2包括但不限于：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置，其中，该位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头釆集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标，将该坐标数据传输至图像处理装置 3 , 或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离，并将该距离数据传输至图像处理装置 3。

图像处理装置 3根据上述位置信息调节 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深相对同一观看者保持不变，并将调节后的 3D视频信号传输至 3D视频信号输出装置 4。本实施例中，图像处理装置 3可以是微控制单元（MCU, Micro Control Unit ) 、现场可编程门阵列（FPGA, Field - Programmable Gate Array )或永磁式非接触线性位移传感器（ PLCD, Permanent Linear Contactless Displacement Sensor )等构成的嵌入式芯片系统。其中 3D 视频信号通常包括左右眼视图（左眼视图和右眼视图）和两者在显示时各物点的初始间距。图像处理装置 3具体包括：左右目艮视图调节模块 32和 3D视频信号生成模块 33。

左右眼视图调节模块 32根据上述位置信息调节 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深保持不变，将调节后的左右眼视图传输至 3D视频信号生成模块 33。若位置信息为观看者的位置坐标时，该模块先根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算观看者与显示屏幕间的距离。其中，调节 3D视频信号中的左右目艮视图中各物点的间距的公式如下：

M =

D— L

其中， S为瞳距，保持不变，为景深，也要保持不变， D为观看者观看与显示屏幕之间的距离，当 D变化时根据以上公式计算得到 M。

得到值后根据该该值调节左右眼视图，并将调节后的左右眼视图传输至 3D视频信号生成模块 33。 3D视频信号生成模块 33根据调节后的左右眼视图生成新的 3D视频信号。

由于，现有的某些 3D视频信号中左眼视图和右眼视图可能是作为同一幅图传输，则需要将左眼视图和右眼视图从该幅图中拆分出来。因此，本实施例的景深保持装置进一步包括：左右眼视图提取模块 31。如图 4所示，左右眼视图提取模块 31接收 3D视频信号输入装置输入的 3D视频信号，并将从该 3D视频信号提取的左右眼视图传输至左右眼视图调节模块 32。该左右眼视图提莫块 31 包括：釆样子模块和拆分子模块，釆样子模块用于釆集 3D视频信号中的一帧数据，并将一帧数据发送至拆分子模块；拆分子模块用于将从该一帧数据中拆分出的左右眼视图传输至左右眼视图调节模块 32。

其中，瞳距 S和景深为事先确定的值，该值事先获取，并存储在构成图像处理装置 3的芯片系统的存储器中。当用户初次观看时，需要获取该景深的初始值。同时为了保证在存储器中不被其他数据覆盖，本实施例的景深保持装置进一步包括：景深获取装置 5和景深存储器 6。景深获取装置 5 连接景深存储器 6 , 将获取到的初始景深值发送到景深存储器 6中存储。景深存储器 6连接左右眼视图调节模块 32, 左右眼视图调节模块 32从景深存储器 6中获取初始景深。

示例性地，景深获取装置 5以以下两种方式获取初始景深。

1、景深获取装置 5为具有运算功能的模块，如图 3、 4所示，景深获取装置 5连接位置测定装置 2以及 3D视频信号输入装置 1或左右眼视图提取模块 31 , 若 3D视频信号中左眼视图和右眼视图作为同一幅图传输，则景深获取装置 5便连接到左右眼视图提取模块 31 (从左右眼视图提莫块 31中获取 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的初始间距），景深获取装置 5 接收 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的初始间距和位置测定装置 2 检测得到的观看者的初始位置信息并按如下公式计算初始景深，将该初始景深发送至景深存储器存储。

_L— MD

~ S + M

2、景深获取装置 5为一种输入装置，如：键盘，如图 5所示，景深获取装置 5连接景深存储器 6 , 该景深获取装置 5将接收到的用户输入的初始景深值发送至景深存储器 6存储。此输入式的景深获取装置 5方便用户输入适合自己观看的景深，用户体验感好。

本实施例的景深保持装置在观看者移动时能够实时地调节显示屏幕上左右目艮视图中各物点的间距使景深保持不变，达到了较好的观看效果。实施例 2

本发明的实施例 2提供了一种 3D显示系统，如图 6所示，包括： 3D显示装置 7和实施例 1中的景深保持装置。景深保持装置中的 3D视频信号生成模块 33将生成新的 3D视频信号通过 3D视频信号输出装置 4传输至 3D 显示装置 7显示，以保证 3D显示装置 7在显示时保持景深不变。其中， 3D 显示装置 7包括：快门目艮镜式（ shutter Galss 3D )、相位差板式（ Pattern retarder 3D,又称作不闪式 3D )、视差挡板式 ( barrier 3D )、柱透镜光栅式（ lenticular 3D )或指向背光式 3D显示装置。

作为示例， 3D显示装置 7包括显示面板和相位差板、视差挡板、柱透镜光栅等。作为示例，显示面板可以是液晶显示面板、有机电致发光显示面板、等离子体显示面板或电子墨水显示面板等。

实施例 3

本发明的实施例 3提供了一种 3D显示方法，包括：

步骤 S701 ,根据观看者的位置变化实时釆集观看者与显示屏幕之间的位置信息，并获取 3D视频信号中的左右眼视图。具体地，釆用摄像头、红外感应器或手动输入位置信息等的位置测定装置实时釆集观看者与显示屏幕之间的位置信息。该位置信息可以是观看者和显示屏幕在当前空间坐标系下的坐标，也可以是观看者与显示屏幕间的距离。如：摄像头釆集到观看者和显示屏幕在空间坐标系下的位置坐标。或者摄像头中的运算模块根据空间坐标系下显示屏幕的坐标和该位置坐标计算出观看者与显示屏幕间的距离。 3D视频信号通常包括左右眼视图（左眼视图和右眼视图）和两者在显示时各物点的初始间距，若 3D视频信号中左目艮视图和右眼视图作为同一幅图传输，釆集 3D视频信号中的一帧数据；从该一帧数据中拆分出的左右眼视图。

步骤 S702,根据位置信息、景深信息实时计算左右眼视图在显示屏幕上显示时各物点的间距，使景深相对同一观看者保持不变。即根据观看者移动后与显示屏幕间的距离按以下公式计算，左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距。

M =

D— L 其中，为左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距， S为观看者的瞳距， D为观看者与显示屏幕之间的距离，为景深。

步骤 S703 , 按照计算出的间距和左右眼视图生成新的 3D视频信号并在显示屏幕上显示。

若是观看者初始观看，在步骤 S701 之前还包括：根据左右视图在显示屏幕上显示时各物点的间距的初始值和观看者与显示屏幕之间的距离的初始值，按如下公式计算景深：

~ S + M

或在步骤 S701之前根据用户设置的初始景深值来确定初始景深。

本实施例的方法中在观看者移动时能够实时地调节显示屏幕上左右眼视图中各物点的间距使景深保持不变，达到了较好的观看效果。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述程序可以存储于计算机可读取存储介质中，所述可读取存储介质可以是 ROM/RAM、磁碟、光盘等以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

权利要求书

1、一种景深保持装置，包括：

3D视频信号输入装置；

位置测定装置；

图像处理装置；以及

3D视频信号输出装置，

其中所述 3D视频信号输入装置、位置测定装置及 3D视频信号输出装置均连接到所述图像处理装置，

所述 3D视频信号输入装置将获取的 3D视频信号传输至所述图像处理装置，

所述位置测定装置将检测到的观看者与显示屏幕的位置信息传输至所述图像处理装置，并且

所述图像处理装置根据所述位置信息调节 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深保持不变，并将调节后的 3D视频信号传输至所述 3D 视频信号输出装置。

2、如权利要求 1所述的景深保持装置，其中所述图像处理装置包括：左右眼视图调节模块，根据所述位置信息调节 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的间距使景深相对同一观看者保持不变，将调节后的左右眼视图传输至 3D视频信号生成模块；

3、如权利要求 2所述的景深保持装置，其中所述图像处理装置还包括：左右眼视图提取模块，所述左右眼视图提取模块接收所述 3D视频信号，并将从所述 3D视频信号提取的左右眼视图传输至左右眼视图调节模块。

4、如权利要求 3所述的景深保持装置，其中所述左右眼视图提莫块包括：

5、如权利要求 1所述的景深保持装置，还包括：景深获取装置和景深存储器，所述景深获取装置连接到所述位置测定装置、所述图像处理装置和景深存储器，所述景深存储器连接到所述图像处理装置，

所述景深获取装置接收所述位置测定装置检测得到的观看者的初始位置信息和接收所述图像处理装置发送的 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的初始间距，并计算所述景深，将所述景深发送至景深存储器存储。

6、如权利要求 1所述的景深保持装置，还包括：景深获取装置和景深存储器，所述景深获取装置连接所述景深存储器，所述景深存储器连接所述图像处理装置，所述景深获取装置将接收到的初始景深值发送至所述景深存储器存储。

7、如权利要求 1所述的景深保持装置，还包括：景深获取装置和景深存储器，所述景深获取装置连接到所述位置测定装置、所述 3D视频信号输入装置和景深存储器，所述景深存储器连接到所述图像处理装置，

所述景深获取装置接收所述位置测定装置检测得到的观看者的初始位置信息和接收所述 3D视频信号输入装置发送的 3D视频信号中的左右眼视图中各物点的初始间距，并计算所述景深，将所述景深发送至景深存储器存储。

8、如权利要求 1~7 中任一项所述的景深保持装置，其中所述位置测定装置包括：摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置。

9、一种 3D显示系统，包括：显示装置及权利要求 1~7中任一项所述的景深保持装置，所述景深保持装置的 3D视频信号输出装置连接到所述显示装置，将所述调节后的 3D视频信号传输至所述显示装置显示。

10、如权利要求 9所述的 3D显示系统，其中所述显示装置包括：快门眼镜式、相位差板式、视差挡板式、柱透镜光栅式或指向背光式 3D显示装置。

11、一种釆用如权利要求 1所述的景深保持装置实现的 3D显示方法，包括以下步骤：

12、如权利要求 11所述的 3D显示方法，其中所述步骤 S1中通过摄像头、红外感应器或手动输入位置信息的装置釆集观看者与显示屏幕之间的位置信息。

13、如权利要求 11所述的 3D显示方法，其中若 3D视频信号中左右眼视图以同一幅图的形式传输，所述步骤 S1中获取 3D视频信号中的左右眼视图的步骤包括：

釆集所述 3D视频信号中的一帧数据；

从所述一帧数据中拆分出的左右眼视图。

14、如权利要求 11所述的 3D显示方法，其中所述步骤 S2中计算公式下：

M =

D— L

15、如权利要求 10~14中任一项所述的 3D显示方法，在所述步骤 S1之前，还包括：根据左右眼视图在显示屏幕上显示时各物点的间距的初始值和观看者与显示屏幕之间的距离的初始值，按如下公式计算景深： ~ S + M

16、如权利要求 10~14中任一项所述的 3D显示方法，在所述步骤 S1之前，还包括：获取用户设置的初始景深。