WO2017215073A1 - 一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备 - Google Patents

一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of curved surface display technology, and in particular to an image simulation method and an image simulation device for a curved display.
  • the invention provides an image simulation method and an image simulation device for a curved display, which can simulate an image displayed by a curved display as an image on a visual plane.
  • the present invention provides an image simulation method for a curved display, which comprises: obtaining an arc length and a radius of curvature of a curved display to be simulated, the visual plane being a tangent plane tangent to a curved top position of the curved display or Parallel to the tangent plane; convert the curved surface image to be displayed on the curved display to a planar analog image on the visual plane according to the arc length and the radius of curvature; display the planar simulated image using the flat display.
  • the step of converting the curved surface image to be displayed on the curved surface display into the planar simulated image on the visual plane according to the arc length and the radius of curvature comprises: dividing the arc length into a plurality of curved segments; respectively, respectively, the curved surface images on the curved segments are respectively Projected onto the visual plane.
  • the step of projecting the curved image on each curved segment onto the visual plane respectively satisfies the following formula:
  • the present invention further provides an image simulation method for a curved display, the method The method includes: obtaining an arc length and a radius of curvature of the curved display to be simulated; converting the curved image to be displayed on the curved display into a planar simulated image on the visual plane according to the arc length and the radius of curvature.
  • the image simulation method further comprises: displaying the planar analog image by using the flat display.
  • the visual plane is a tangent plane tangent to the arc top position of the curved display or parallel to the tangent plane.
  • the step of converting the curved surface image to be displayed on the curved surface display into the planar simulated image on the visual plane according to the arc length and the radius of curvature comprises: dividing the arc length into a plurality of curved segments; respectively, respectively, the curved surface images on the curved segments are respectively Projected onto the visual plane.
  • the step of projecting the curved image on each curved segment onto the visual plane respectively satisfies the following formula:
  • the present invention also provides an image simulation device for a curved display, the image simulation device comprising: an input device for inputting an arc length and a radius of curvature of a curved display to be simulated; and an image processing device for The length and radius of curvature convert the surface image to be displayed on the surface display into a planar analog image on the visual plane.
  • the image simulation device further comprises a flat display, and the flat display is used for displaying a planar analog image.
  • the visual plane is a tangent plane tangent to the arc top position of the curved display or parallel to the tangent plane.
  • the image processing device divides the arc length into a plurality of arc segments, and further projects the curved image on each arc segment onto the visual plane.
  • the image processing device respectively projects the curved surface images on the curved segments onto the visual plane by the following mathematical model:
  • the image simulation method of the present invention comprises: obtaining an arc length and a radius of curvature of a curved display to be simulated, According to the arc length and the radius of curvature, the curved surface image to be displayed is converted into a planar simulated image on the visual plane.
  • the present invention uses the arc length and the radius of curvature to convert the curved image into a visual image of the visual plane, and the simulated image of the visual plane is a human image.
  • the image seen by the eye evaluates the simulated image perceived by the human eye, that is, the display performance of the corresponding curved display can be known.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of an embodiment of an image simulation method of a curved display according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic flow chart of converting a curved surface image into a planar analog image in an embodiment of the image simulation method illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the mathematical image conversion method shown in FIG. 1 converting a curved image into a planar analog image;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing projection widths of all arc segments projected onto a visual plane in an embodiment of the image simulation method shown in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a schematic structural view of an embodiment of an image simulation apparatus for a curved display of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a first embodiment of an image simulation method for a curved display according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of converting an image of a curved surface image into a plane simulation according to an embodiment of the image simulation method illustrated in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a mathematical schematic diagram of converting the curved image into a planar simulated image in an embodiment of the image simulation method shown in FIG.
  • S101 Obtain an arc length and a radius of curvature of the curved display to be simulated.
  • the curved display to be simulated has an arc length L and a radius of curvature R.
  • the vision is focused on the surface itself; and when the observer is far from the surface, the vision is focused on the projection of the surface to the plane, due to the different curvature and arc length.
  • the observer will have a different sense of immersion.
  • S102 Convert the curved surface image to be displayed on the curved display to a planar simulated image on the visual plane according to the arc length and the radius of curvature.
  • the curved image is converted into a planar simulated image on the visual plane, wherein the visual plane is a tangent plane tangent to the arc top position of the curved display or parallel to the tangent plane.
  • the visual plane here is a tangent plane, or parallel to the tangent plane, depending on the human eye itself, and has no effect on the transformation of the curved image.
  • this step S102 includes the following two steps:
  • this step is to project the curved segment L i L i+1 onto the visual plane to obtain A i A i+1 .
  • the specific mathematical derivation process of the above formula is as follows:
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the projection width of all arc segments projected onto the visual plane in the embodiment of the image simulation method shown in FIG. 1 .
  • a1, a2, and a3 are schematic diagrams of A i A i+1 in different curved displays, respectively, where X represents the X direction in Fig. 3, and Y represents the size of A i A i+1 . It can be seen from Fig. 4 that A i A i+1 is the smallest at the edge of the curved display and reaches the maximum at the top of the curved display.
  • the angle is an acute angle, so the projection width A i A i+1 of the curved segment projected onto the visual plane is the smallest;
  • the arc segment intercepted by the arc top position is approximately parallel to the visual plane, so the projection width A i A i+1 of the arc segment projected onto the visual plane is the largest.
  • S103 Display a plane analog image by using a display.
  • the planar analog image is displayed by the display, that is, the visual effect of the curved display is expressed.
  • the analysis and evaluation of the plane simulation image can evaluate the corresponding curved display.
  • the curved surface image to be displayed on the curved display is converted into a planar simulated image on the visual plane, and the planar simulated image of the visual plane is the image seen by the human eye. That is, a planar image that is perceived by the human eye.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an embodiment of an image simulation device for a curved display according to the present invention.
  • the image simulation device 500 of the present embodiment includes an input device 51, an image processing device 52, and a flat display 53.
  • the input device 51 is used to input the arc length and radius of curvature of the curved display to be simulated.
  • the image processing device 52 is configured to convert the curved surface image to be displayed according to the arc length and the radius of curvature into a planar analog image on the visual plane, wherein the visual plane is a tangent plane tangent to the arc top position of the curved display or parallel to the phase section.
  • the image processing device 52 divides the arc length into a plurality of arc segments, and further projects the curved image on each of the arc segments onto the visual plane.
  • the surface images on each curved segment are respectively projected onto the visual plane by the following mathematical model:
  • the image processing device 52 displays the planar analog image through the flat display 53 after obtaining the planar analog image.
  • the working process of the image simulation device 500 of the present embodiment is the same as that of the above-described image simulation method, and details are not described herein again. Further, after the surface image is simulated to obtain a plane simulation image, the image simulation device 500 can also analyze the plane simulation image to evaluate the display performance of the curved display.
  • the arc length and the radius of curvature of the curved display to be simulated are input to the image simulation device 500 of the present embodiment, and the planar simulation image of the curved image is obtained by the image processing device 52 in the image simulation device 500, which is a visual image.
  • the plane is the image perceived by the human eye, and finally the plane simulation image is displayed.
  • the image simulation device 500 of the present embodiment can simulate a curved display, and can further analyze a planar analog image to evaluate the display performance of the curved display.

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Abstract

本发明提供了一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备，其中图像模拟方法包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。通过本发明图像模拟方法可将曲面显示器所显示的图像模拟成视觉平面上的图像。

Description

一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备 【技术领域】
本发明涉及曲面显示技术领域，特别是涉及一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备。
【背景技术】
当前显示技术在3D显示、超大屏、曲面屏等方面均发展迅速，其中曲面屏能够使人们获得更真实的观感和沉浸感。因此越来越多的商家开始制造生产曲面屏。而对于各式各样的曲面屏，如何区分其优劣，如何评价其性能成为了一个重要的研究方向。
【发明内容】
本发明提供一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备，能够将曲面显示器所显示的图像模拟为视觉平面上的图像。
为实现上述目的，本发明提出一种曲面显示器的图像模拟方法，该方法包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径，视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面；根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像；利用平面显示器显示平面模拟图像。
其中，根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像的步骤包括：将弧长划分成多个弧形片段；将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。
其中，将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上的步骤满足如下公式：
Figure PCTCN2016090404-appb-000001
其中，AiAi+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
为实现上述目的，本发明又提出一种曲面显示器的图像模拟方法，该方法 包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。
其中，图像模拟方法进一步包括：利用平面显示器显示平面模拟图像。
其中，视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。
其中，根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像的步骤包括：将弧长划分成多个弧形片段；将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。
其中，将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上的步骤满足如下公式：
Figure PCTCN2016090404-appb-000002
其中，AiAi+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
为实现上述目的，本发明还提出一种曲面显示器的图像模拟设备，该图像模拟设备包括：输入装置，用于输入待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；图像处理装置，用于根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。
其中，图像模拟设备进一步包括平面显示器，平面显示器用于显示平面模拟图像。
其中，视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。
其中，图像处理装置将弧长划分成多个弧形片段，并进一步将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。
其中，图像处理装置通过如下数学模型将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上：
Figure PCTCN2016090404-appb-000003
其中，AiAi+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
本发明图像模拟方法包括：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径， 根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像，本发明利用弧长和曲率半径将曲面图像转化成视觉平面的模拟图像，视觉平面的模拟图像即人眼所看到的图像，对人眼所感受到的模拟图像进行评价，即能得知相应的曲面显示器的显示性能。
【附图说明】
图1是本发明曲面显示器的图像模拟方法一实施方式的流程示意图；
图2是图1所述图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的流程示意图；
图3是图1所示图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的数学示意图；
图4是图1所示图像模拟方法一实施方式中所有弧形片段投影到视觉平面上的投影宽度的示意图；
图5是本发明曲面显示器的图像模拟设备一实施方式的结构示意图。
【具体实施方式】
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对发明所提供的一种曲面显示器的图像模拟方法和图像模拟设备做进一步详细描述。
参阅图1、图2和图3，图1是本发明曲面显示器的图像模拟方法第一实施方式的流程示意图，图2是图1所述图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的流程示意图，图3是图1所示图像模拟方法一实施方式中将曲面图像转化为平面模拟图像的数学示意图。
本实施方式图像模拟方法包括步骤：
S101：获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径。
获取到待模拟的曲面显示器的弧长为L，曲率半径为R。当观察者离曲面显示器较近时，其视觉所聚焦的是曲面本身；而当观察者离曲面较远时，其视觉所聚焦的是曲面向平面的投影，此时由于不同的曲率和弧长，观察者会有不同的沉浸感。
S102：根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。
本步骤中将曲面图像转化为视觉平面上的平面模拟图像，其中视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。这里的视觉平面为相切面，还是为平行于相切面，取决于人眼本身，对于曲面图像的转化并没有影响。
具体来说本步骤S102包括以下两个步骤：
S201：将弧长划分成多个弧形片段。
本实施方式中，将弧长L等分为n个弧形片段，弧长L所对应的圆心角θ＝L/R，弧形片段所对应的圆心角为θ/n。
S202：将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。
本步骤满足以下公式：
Figure PCTCN2016090404-appb-000004
其中，AiAi+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
结合图3，本步骤是将弧形片段LiLi+1投影到视觉平面上得到AiAi+1。上述公式的具体数学推导过程如下：
Figure PCTCN2016090404-appb-000005
Figure PCTCN2016090404-appb-000006
由此可得出
Figure PCTCN2016090404-appb-000007
再由上公式推导出
Figure PCTCN2016090404-appb-000008
本步骤中将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上，视觉平面上形成的平面模拟图像相对于曲面图像会出现水平X方向的变形。对于AiAi+1来说，其在X方向上的变化如图4，图4是图1所示图像模拟方法一实施方式中所有弧形片段投影到视觉平面上的投影宽度的示意图。
图4中a1、a2、a3分别为不同曲面显示器中AiAi+1的示意图，其中X表示图3中的X方向，Y表示AiAi+1的大小。由图4可知AiAi+1在曲面显示器的边缘位置最小，在曲面显示器的弧顶位置达到最大。
由于在曲面显示器的边缘位置所截取的弧形片段与视觉平面所形成的角度最大，该角度为锐角，因此弧形片段投射到视觉平面的投影宽度AiAi+1最小；而在曲面显示器的弧顶位置所截取的弧形片段与视觉平面近似平行，因此弧形片段投射到视觉平面的投影宽度AiAi+1最大。
并且，曲率越大，AiAi+1的变化也越剧烈。即图4中的曲线a1对应于曲率较小的曲面显示器，a3对应于曲率较大的曲面显示器。
综上可知，越靠近曲面显示器边缘位置，曲面图像在视觉平面上的投影出的平面模拟图像的水平压缩越剧烈。
S103：利用显示器显示平面模拟图像。
在获得曲面图像的平面模拟图像后，利用显示器显示该平面模拟图像，即将曲面显示器的视觉效果表现出来。对平面模拟图像进行分析评价，即能对相应的曲面显示器进行评价。
本实施方式中根据待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径，将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像，视觉平面的平面模拟图像即人眼所看到的图像，即模拟人眼视觉感受到的平面图像。利用该平面模拟图像，对其进行分析评价，即能得知相应的曲面显示器的显示性能。
请参阅图5，图5是本发明曲面显示器的图像模拟设备一实施方式的结构示意图，本实施方式图像模拟设备500包括输入装置51、图像处理装置52以及平面显示器53。
输入装置51用于输入待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径。
图像处理装置52用于根据弧长和曲率半径将曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像，其中视觉平面为与曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于相切面。
具体来说，图像处理装置52将弧长划分成多个弧形片段，并进一步将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上。主要通过如下数学模型将各弧形片段上的曲面图像分别投影到视觉平面上：
Figure PCTCN2016090404-appb-000009
其中，AiAi+1表示弧长等分成的n个弧形片段中的从曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的曲面图像在视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是曲率半径，L为弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
图像处理装置52在获得平面模拟图像后，通过平面显示器53显示该平面模拟图像。
本实施方式图像模拟设备500的工作过程与上述图像模拟方法的实施方式相同，具体不再赘述。进一步的，在对曲面图像进行模拟得到平面模拟图像后，图像模拟设备500还能够对该平面模拟图像进行分析，以评价曲面显示器的显示性能。
将所要模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径输入到本实施方式的图像模拟设备500中，通过图像模拟设备500中的图像处理装置52处理获得曲面图像的平面模拟图像，该平面模拟图像为视觉平面即人眼视觉感受到的图像，最后显示该平面模拟图像。本实施方式图像模拟设备500可对曲面显示器进行模拟，进一步可分析平面模拟图像，以评价曲面显示器的显示性能。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

  1. 一种曲面显示器的图像模拟方法，其中，所述图像模拟方法包括：
    获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；
    根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像；所述视觉平面为与所述曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于所述相切面；
    利用平面显示器显示所述平面模拟图像。
  2. 根据权利要求1所述的图像模拟方法，其中，所述根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像的步骤包括：
    将所述弧长划分成多个弧形片段；
    将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上。
  3. 根据权利要求2所述的图像模拟方法，其中，所述将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上的步骤满足如下公式：
    Figure PCTCN2016090404-appb-100001
    其中，AiAi+1表示所述弧长等分成的n个弧形片段中的从所述曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的所述曲面图像在所述视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是所述曲率半径，L为所述弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
  4. 一种曲面显示器的图像模拟方法，其中，所述图像模拟方法包括：
    获取待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；
    根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。
  5. 根据权利要求4所述的图像模拟方法，其中，所述图像模拟方法进一步包括：
    利用平面显示器显示所述平面模拟图像。
  6. 根据权利要求4所述的图像模拟方法，其中，所述视觉平面为与所述曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于所述相切面。
  7. 根据权利要求4所述的图像模拟方法，其中，所述根据所述弧长和所述 曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像的步骤包括：
    将所述弧长划分成多个弧形片段；
    将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上。
  8. 根据权利要求7所述的图像模拟方法，其中，所述将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上的步骤满足如下公式：
    Figure PCTCN2016090404-appb-100002
    其中，AiAi+1表示所述弧长等分成的n个弧形片段中的从所述曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的所述曲面图像在所述视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是所述曲率半径，L为所述弧长，n为大于2的正整数，i为正整数且0≤i＜n。
  9. 一种曲面显示器的图像模拟设备，其中，所述图像模拟设备包括：
    输入装置，用于输入待模拟的曲面显示器的弧长和曲率半径；
    图像处理装置，用于根据所述弧长和所述曲率半径将所述曲面显示器待显示的曲面图像转化成视觉平面上的平面模拟图像。
  10. 根据权利要求9所述的图像模拟设备，其中，所述图像模拟设备进一步包括平面显示器，所述平面显示器用于显示所述平面模拟图像。
  11. 根据权利要求9所述的图像模拟设备，其中，所述视觉平面为与所述曲面显示器的弧顶位置相切的相切面或平行于所述相切面。
  12. 根据权利要求9所述的图像模拟设备，其中，所述图像处理装置将所述弧长划分成多个弧形片段，并进一步将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上。
  13. 根据权利要求12所述的图像模拟设备，其中，所述图像处理装置通过如下数学模型将各所述弧形片段上的所述曲面图像分别投影到所述视觉平面上：
    Figure PCTCN2016090404-appb-100003
    其中，AiAi+1表示所述弧长等分成的n个弧形片段中的从所述曲面显示器边缘开始的第i+1个弧形片段上的所述曲面图像在所述视觉平面上的投影宽度，θ＝L/R，R是所述曲率半径，L为所述弧长，n为大于2的正整数，i为正整数 且0≤i＜n。
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