WO2020057420A1 - 一种3d图像显示方法和装置、及终端 - Google Patents

Abstract

一种3D图像显示方法和装置、及终端，该方法包括：获取毫米波测量信号；根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数。通过上述方法，可以通过检测信号获取特征用户特征参数，从而获取用户的位置以及观看位置的变化情况，并通过用户的位置以及观看位置的变化情况切换3D图像的显示，针对不同的用户提供不同的3D图像，改善多用户场景下的观看体验，对于单个用户，通过追踪观看位置的变化情况，对应控制3D图像的输出，提高了用户移动场景下的3D图像观看体验。

Description

一种3D图像显示方法和装置、及终端

交叉引用

本申请引用于2018年9月18日递交的名称为“一种3D图像显示方法和装置、及终端”的第201811089350.4号中国专利申请，其通过引用被全部并入本申请。

技术领域

本发明涉及虚拟图像显示领域，尤指一种3D图像显示方法和装置、及终端。

背景技术

随着VR和AR技术的发展，在移动终端中的使用场景也越来越多，它们都是基于3D显示的，而不管是裸眼3D还是附加穿戴设备的显示，都是在屏幕上呈现不同的画面达到人的左右眼后，合成的3D视觉效果，但目前都有一个通病，就是用户的观看角度会直接影响到3D的成像效果，如果用户的观看距离，角度不对或在移动变化中，不仅视觉效果会大打折扣，长期看还会出现头晕重影等问题，因此，AR设备或终端不能根据用户相对其角度的变化来跟踪切换显示效果，影响了用户的观看体验。

3D立体视觉体验是沉浸式虚拟现实系统的一个重要的组成部分，如何提升用户的视觉沉寂感，是VR当前一个很大的技术难题。3D立体视觉的原理，就是通过模拟人双眼的视觉差，并通过技术手段分别让每只眼睛观测到相应的画面。这一点在大型投影和液晶显示屏上已经有了主动式(频闪)和被动式(偏振)的解决方案，但是如何让显示内容更加符合用户的观察位置和眼球聚焦位置的变化，是本文需要解决的一个问题。

对于大屏，双屏或多屏手机来说，某一个屏幕能够呈现的3D或AR效 果的角度往往是比较狭窄的，用户只有处于某一个视角范围内，才能获取真实的立体显示效果，而当多个用户同时观看时，处于中间位置的用户或许可以看到最佳的3D效果，而处于边缘方向的用户，则会出现视觉误差，无法观测到最佳的3D效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种3D图像显示方法和装置、及终端，能够提高不同方位的用户的观看体验。

本发明提出了一种3D图像显示方法，包括：获取毫米波测量信号；根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数。

本发明还提出了一种3D终端图像显示装置，设置在终端上，所述装置包括：信号单元，用于获取毫米波测量信号；特征参数获取单元，用于根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；图像切换单元，用于根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数。

本发明还提出了一种终端，所述终端包括本发明提供的任一3D终端图像显示装置。

本发明还提出了一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明提供的任一3D终端图像显示方法的处理。

本发明还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的任一3D终端图像显示方法的处理。

附图说明

下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。

图1A和图1B分别为本发明实施例提供的一种3D图像显示方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的单用户探测示意图；

图4为本发明实施例提供的多用户跟踪探测图示意图；

图5为本发明实施例提供的毫米波发射和接收天线探测图；

图6为本发明实施例提供的毫米波的人体衰减检测示意图；

图7为本发明实施例提供的用户的特征参数获取示意图；

图8为本发明实施例提供的协同探测及调节控制图；

图9A和图9B为本发明实施例提供的光栅切换示意图；

图10为本发明实施例提供的光栅设置示意图；

图11为本发明实施例提供的AR显示切换装置系统结构框图；

图12为本发明实施例提供的一种3D图像显示方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。

本发明提供的技术方案包括：获取毫米波测量信号；根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数。通过本发明的方案，可以通过检测信号获取特征用户特征参数，从而获取用户的位置以及观看位置的变化情况，并通过用户的位置以及观看位置的变化情况切换3D图像的显示，针对不同的用户提供不同的3D图像，改善多用户场景下的观看体验，对于单个用户，通过追踪观看位置的变化情况，对应控制3D图像的输出，提高了用户移动场景下的3D图像观看体验。

参见图1A，本发明提出了一种3D图像显示方法，所述方法包括：步骤110，第一设备发射第一测量信号，所述第一测量信号为毫米波信号。

毫米波的频率设置为30GHz到300GHz，对应波长从1mm到10mm，以手机WIFI 11AD为例，可以使用60GHZ或者5G信号，频率一般在20G-30G不等。毫米波具有全天候工作的能力，与微波相比，毫米波的波长较短，频带较宽，并具有在大气中的传播特征好的典型特点。毫米波能够很容易穿透手机外壳而不受到结构外形的影响。其中，选5G频段的话，有限选择大气对其传播及穿透衰减小的频率，如35GHZ、60GHZ左右。毫米波信号的大小可调，根据用户观看距离设置不同的探测距离，例如，设置探测距离为0～60CM。

步骤120、第一设备接收第一测量信号对应的回波信号；其中，第一测量信号作为参考信号，回波信号为毫米波测量信号，参考信号和毫米波测量信号具有高度相干性。

其中，第一设备需要在各个方向上发送和接收毫米波信号；由于天线有一定的角度覆盖范围，因此可以将终端显示屏前方的180度的探测平面分为多个独立视区，并完成各个独立视区上毫米波信号的发送和接收。

可以设置探测天线的角度和个数，实现毫米波信号在各个方向上的发送和接收。可以将180度的正面探测平面分成对应的区域，如这里有12个天线，每个天线15度，则可以将独立视区分为180/12＝15个，如果是24个天线，每个天线对应的独立视区覆盖的角度为8度，则只需调用23个天线即可。其中，23个天线可以同时工作，分别完成各自对应的独立视区上的毫米波信号的接收和发送，其中，首先发射高稳定的连续毫米波信号，再接收目标上每个点反射的回波信号并将回波信号与高度相干的参考信号进行相干处理，可以将第一测量信号作为参考信号。

此外，也可以通过天线的转动实现各个独立视区的扫描。

通过置于手机上的毫米波发射装置发射特定的连续毫米波信号，检测手机当前180度水平范围内是否有用户存在，通过上述角度扫描方法，每间隔12度扫描一次，依次扫描15次，如下图4所示，当检测到某一个角度有 信号反射或衰减，则标记该角度方向有一用户存在，如当前有3个用户，分别在A,B,C三个角度方向区域范围内，则扫描终端在这三个方向上会探测到信号变化，从而标记整个观看平面上有上那个用户存在。多个独立视区的扫描可以依次扫描，也可以同时工作，或者部分独立视区同时工作。

本装置通过复用手机被的WIFI或5G毫米波芯片及射频前端系统，通过驱动其阵列天线的排布形式，通过毫米波发射天线向目标用户发射所述毫米波探测信号；通过毫米波接收天线接收从目标用户反射的回波信号，回波信号经过毫米波前端模型进行滤波放大后再经过AD采样，送入毫米波基带处理模块和角度检测模块进行数字处理。

步骤130、第一设备根据所述第一测量信号对应的回波信号，确定用户的特征参数，特征参数包括用户的个数、用户方位，以及用户距离等。在包括多个用户时，各个用户还具有各自对应的特征参数，例如用户瞳距等。

根据毫米波测量信号与参考信号，可以对用户进行识别。

接受每个目标点反射的回波信号并将回波信号与高度相干的参考信号进行相干处理，通过电磁波相干原理，提取出目标用户每个点的回波信号的幅度和相位信息，从而得到目标点上的发射特性，最后再通过数据和图像处理的方法就可以得到场景中目标用户的毫米波特征信息，如衰减参数，幅度相位参数，图像参数等。其中，目标点可以指目标用户，即当前观看或使用用户，目标点也可以指一个用户的边界点。如用户的身体宽度两侧可以为边界点。用户的头部两侧也可以为边界点。

在目标点为用户时，通过目标点的检测获取用户的个数方位，其中，发射的第一测量信号在遇到用户的身体时，会发生反射，反射回手机的信号为回波信号，不同的用户产生不同的回波信号，回拨信号和第一测量信号存在高度相干性，因此通过回波信号的检测，例如，通过相干信号获取回波信号的幅度和相位信息，可以获知用户的个数和方位。

在提取出回波信号的幅度和相位信息之后，还需要相关的滤波，算法处理，如快速傅里叶变换、柱面解卷积等，最后将回波信号进行重构处理，可得出目标用户的特征参数。

在一个示例中，步骤130包括：步骤131、第一设备提取出回波信号的幅度和相位信息，从而得到目标点上的发射特性。

这里的发射特性是指特征参数，例如幅度、相位、是否有用户存在等。

本发明实施例中，通过毫米波的回波信号，计算多次往返波的时间差值。这里多次往返波的时间差值通过多次测量实现，由于毫米波信号有衰减，散射，即每次时间差上会有一定的误差，所以需要多次测量取平均值。其中，多次测量中的多次往返的时间差值乘以波速即可换算成对应的总距离值，再取次数均值即可计算出用户相对显示屏的垂直距离。同时，由于不同距离的毫米波信号能量衰减不一样，通过不同的衰减值，和距离衰减值映射关系模型相比较，也可以估算出对应的距离。通过至少其中一种手段或两者加权，即可实现用户相对显示器距离的计算。其中，距离衰减值映射关系模型指毫米波随传播距离发生衰减的对应关系。

其中，特征参数还包括瞳距。由于每个人的瞳距不一样，如女士在56-64mm之间，男士在60-70mm之间，儿童在50-55mm之间，根据用户的眼部位置、瞳距，定制并实时生成相匹配人眼位置的合理视角图象，则会有更好的3D视觉效果。

如图7所示，通过毫米波探测人体，首先计算出用户相对屏幕的距离d,其次通过阵列天线实现头部轮廓扫描，得到对应的头间距夹角a，则即可计算出头部的宽度w,然后通过前摄像头采集用户头像，通过头部和两眼的图像比例关系及已知的头部宽度w,计算两眼之间的间距s，即用户两眼的特定瞳距，最后，通过用户和屏幕之间的垂直距离d和瞳距s,即可计算出对应的视觉最佳夹角b，从而实现目标用户的距离和瞳距角度的跟踪。

步骤140、第一设备根据确定的特征参数、切换3D图像的显示参数。

3D图像的显示参数包括终端的出光角度、显示可视角度，最佳观看距离，刷新频率，画面尺寸，分辨率，扫频方式，光栅间隔。

其中，通过调整光栅的宽度，位置、方向、形状、分组数目、栅格间距，倾斜角度，刷新速率和时序及横竖排列方式、及刷新频率等驱动参数、实现显示参数的切换。其中，形状的调整是指不同形式光栅之间的调节，例 如，狭缝或柱镜光栅；或特定形状的光栅形式，如方形，圆形，长方形椭圆形等不同形式光栅间的切换。

例如，当检测到用户瞳距发生变化时，根据不同用户的瞳距大小，调整3D显示可视角度。同时，根据不同的瞳距大小，来调整其对应的光栅的间隔，使得用户得到匹配的间隔参数。

其中，在用户个数增加或减少时，对应增加或减少扫描光栅分组序列。如当前3个用户，就只需要两组光栅序列，当前4个用户，就需要四组光栅序列。通过调节光栅的分组数目适应用户个数的变化。

在用户方位变化的情况下，光栅的扫描夹角方位跟随变化，调节光栅的方向。

用户瞳距发生变化的情况下，最佳夹角大小自适应变化，调节光栅的宽度和间距。

用户观看角度发生变化的情况下，调节光栅的位置和方向。

用户观看画面形状发生变化的情况下，调节光栅的形状。

用户观看画面的分辨率发生变化的情况下，调整光栅的刷新频率。

参见图1B，本发明提出了一种3D图像显示方法，所述方法包括：步骤210，第二设备发射第二测量信号，所述第二测量信号为毫米波信号；其中，第二设备可以是接入点AP、路由器、或毫米波5G基站。

步骤220、第一设备接收多个方向上的第二测量信号；其中，部分方向上接收的信号振幅较大，可以作为参考信号，部分方向上接收的信号振幅较小，成为衰减信号，对应于较大的衰减。

通过毫米波可以测试用户人体阻抗衰减特性，当手机前有一个或多个观看用户时，由于目标用户处于手机和毫米波基站或WIFI 11AD路由器的传输路径之间，由于人体对毫米波的吸收非常强，传输损耗就会非常大，例如，如图6可以看出，当人体距离发射端在一定距离内，如1-15M时，毫米波信号的衰减在一定的范围内，如10-20DB，当人体距离发射端最远，接收端最近时，衰减值最大约17DB，因为人体距离接收端最近时，大部分到达接收 机的多径都会人体阻抗，所以接收到的功率最低。

当显示终端之类的第一设备在某一角度方向上有用户存在时，由于信号的阻挡，多路径衰减等因素，对应方向的毫米波信号系统损耗会突然增大，基本在10DB以上，通过检测改方向上的信号强度的变化，即可判断出对应方向上有无用户存在。

步骤230、第一设备根据所述第二测量信号对应的衰减信号，确定用户的特征参数，包括用户的个数、用户方位，以及各用户的距离等。

发射的第二测量信号在穿过用户的身体时，会发生较大的衰减，手机通过接收这些衰减信号可以感知用户的存在，不同的用户产生不同的衰减信号衰减信号和参考信号存在高度相干性，通过相干信号获取衰减信号的幅度和相位信息，可以获知用户的个数和方位。

此外，毫米波的探测能力取决于于发射天线、接收天线及目标用户之间的相对位置。衰减信号与参考信号进行相干处理，得到最大化的衰减信号。

步骤240、第一设备根据用户的特征参数、切换所述3D图像的显示参数。

步骤130或步骤230中，还包括：第一设备根据接收的信号，确定用户相对显示界面中心的角度。

对于2D图像，用户在160度范围内观测，都可以看清手机的显示画面，且可以支持多用户同时观看，而对于3D显示内容，用户只有在特定角度范围内观测，才能得到最佳视觉效果，如果用户人眼或人头部左右移动，就不能同时接收到特定的视差图像，就无法形成最佳的3D立体成像，更无法支持多个用户同时观测了。

另外，用户观测手机视野范围是水平方向宽、垂直方向窄，单眼的水平视角最大可达156度，双眼的水平视角最大可达188度。人眼的视角极限大约为垂直方向150度，水平方向230度，如果在这个视角范围内都是屏幕，那么就会给我们一种身临其境的感觉。虽然手机的LCD尺寸比例从4:3到16:9，甚至还有曲面屏，但是由于VR显示内容和视角的局限性，当用户带上VR眼镜时，就有类似钥匙孔偷窥世界的感觉。

用户在观看3D影像时，由于各人习惯不同，人眼距离显示屏幕的距离也会不同，而传统的裸眼3D视频资源，是基于一定视角和距离拍摄的，所以如果距离较近或较远，都无法获取最佳的立体观赏效果，如果能检测到用户和显示器的距离间隔，让显示光栅做出自适应的调节，则可以让不管处于哪种距离范围内，都可以观赏到最好的立体效果。

裸眼3D相对于3D眼镜，视点比较单一，对位置和距离有要求，正因为双目视差，才会让我们看到的物体有纵深感和空间感。传统方案的视点都比较固定，视角也固定，观看3D效果的时候既不能移动也不能晃动。

本发明实施例中，通过毫米波天线阵列完成毫米波的发射和接收。毫米波天线阵列内包括若干组发射天线和接收天线。毫米波发射和接收天线的探测角度取决于探测目标的覆盖面积和精准度，探测角度越小，分辨率越大，但覆盖面也会越小。如果探测角度过大，抗干扰度就会减小。结合用户相对手机或显示设备的距离，如20-50CM,最佳视角12度，则可以计算出，180度的水平视角范围内如果有15组接收天线阵列，即可覆盖全部的视野范围，从而实现用户目标跟踪及角度检测。因此，该装置选取接收天线的波束宽带为12度的微带阵列天线。微带天线阵列有多个微带天线串并连组合而成，每个微带天线的分为微带贴片，介质基板和导体接地层三部分组成，如图4所示，通过其串并连馈电网络，保证微带天线阵列中每个阵元的激励相位和振幅，使得形成对应的波束方向图。

由于传统的WIFI 11AD或5G毫米波的波束宽度一般都比较宽，且增益低，为了达到较好的角度分辨率，就需要对微带天线阵列的组合方式进行一定的设计和排布，以消除旁波瓣能量，同时也可以减少其他方向上的干扰。

本发明实施例中，还可以通过检测信号获取特征用户标识。所述特征用户标识包括瞳距，显示光栅间隔等。对于首次接入的用户，由于每个用户的体型，胖瘦，轮廓都不一样，所以检测到的毫米波回波信号信息也会一样，再次标记的方法，将每次新识别到的用户都储存标记起来。存储的内容包括：当前用户的身形特征，如身体宽度，头部宽度，瞳距，反射系数，穿透损耗值等。当检测到目标用户时，和原系统储存好的既有用户相比较，判断是否是老用户还是新用户，从而形成特征用户标识。可以比较如下全部或部分参 数：当前用户的身形特征，如身体宽度，头部宽度，瞳距，反射系数，穿透损耗值等。如果是老用户，下次观看可以直接调用于预存的显示参数，包括瞳距，显示光栅间隔等。

某用户在观看过程中，可能会出现物理位置的左右变化，靠近手机或远离手机。更进一步，用户通过手机观看3D视频或3D游戏时，眼球头部等相对手机的位置是会发生细微变化的，这就需要根据用户的变化实时的调节画面的眼间距、聚焦范围、观察角度等参数。

除了每个用户的毫米波相干特性不一样外，由于每个观看用户的体型，外露皮肤，衣服材质等参数不一样，即每个用户的毫米波的反射特性也会不一样。不同人的反射率差异从0到0.5不等，通过采集不同用户的反射率，即可识别出是不同的观看用户，如A用户的反射率是0.13，B用户的反射率是0.14，C用户的反射率是0.15，D用户的反射率是0.18，即可识别出当前是4个不同的用户，并对每个用户进行跟踪显示调节。

此外，该装置还可以利用毫米波的辐射特性来检测各观看用户的位置和角度，以及区别每个用户的个性特征。根据黑体辐射理论，温度高于绝对零度就会辐射电磁波，用户温度越高，辐射功率越大，即用户辐射能量和用户表明温度成正比，由于用户人体温度，用户衣服表温度，环境温度各不一样，3D显示终端的毫米波探测模块接收各辐射体的能量后，转换为对于的辐射能量图，进而转换为对应的图像。由于每个观看用户的辐射温度不一样，即不同用户的对毫米波的辐射发射率不一样，如用户所处的环境的背景的辐射率就小很多甚至可以忽略，尤其是观看用户的头部属于皮肤外露的辐射源，其辐射系数引人而异，当有毫米波照射时，其辐射发射率会有明显差异，通过3D显示终端毫米波探测器将不同角度，距离位置下探测到的用户的辐射能量进行采样处理，并归一为特征参数，如轮廓曲线或图像等，即可对每个用户进行识别并跟踪。

本发明实施例中，步骤140或者步骤240中的根据确定的特征参数显示对应的图像内容包括如下方式的至少一个。

方式一、根据用户个数，对应生成相同数目的显示序列，并依次通过 光栅投射出来。

方式二、在用户的观看角度发生变化的时候，将该用户对应的显示序列变换至更新后的角度。

方式三、在用户的观看距离发生变化的时候，改变光栅的间隔和宽度，以匹配变化后的观看距离。

方式四、通过边界扫描方法，扫描人头左右两侧的夹角范围，当间歇扫描发现夹角变化时，判断为当前用户发生了头部转向或偏移，启动头部转向或偏移对应的显示调节。

方式五、根据用户的头部的位置及双眼瞳距，调整其对应的光栅的间隔，使得用户得到匹配的间隔参数。

裸眼3D要求用户不需要任何辅助设备，通过肉眼既可以观测到显示设备的立体视觉效果，其主要通过光学设备在显示屏幕上改变双眼视图走向，使人的双眼能分别看到看到对应的立体图像，因为不具备独立的图像显示通道，所以需要借助于一定的光学设备来实现视差栅栏，通过具有透光和挡光两部分组成的偏振膜和显示屏来产生一定旋转方向的垂直条纹，LCD上交替显示着左右眼图案的各个像素，左眼的像素透过缝隙A投射到左眼，右眼的图像透过缝隙B投射到右眼，左右视差从而形成立体3D视觉效果。

一般情况下，用户的眼睛和眼球位置是相对静止的，但是在裸眼3D情况下，或者用户头部在运动过程中，或者AR的跟踪物体处于运动过程中，用户和目标物体就会处于一种相对运动的状态，偏振效果就会出现偏差。传统的手机上的光栅参数是相对固定的，所以用户只能从某一个角度观测到最佳的3D效果，如果光栅线的宽度，位置、方向、形状、及刷新频率，开启及关闭都就可以自适应调节设置，跟随当前用户数目，位置角度，瞳距及头部眼部的运动轨迹，则用户就可以从多个角度都可以观测到最佳的立体效果，因此，在显示设计上，每个角度都会根据当前用户特征触发该方向上的光栅参数显示调节。

当有多个用户同时存在时，如当前有三个用户，则在这三个方向上会探测到信号变化，从而标记整个观看平面上有上几个个用户存在。显示控制 模块会形成三组显示序列，依次通过光栅投射出来，用户就可以通过ABC三个窗口同时观测到最佳3D视觉影像。如下图9A和图9B所示，设计了6组显示光栅序列，以非常小的时延快速切换，让用户在每个角度都可以看到同一个画面。

如果当前是一个用户，该用户的位置发生变化，如距离从D1到D2，或者观看角度发生变化，如a1到a2,则显示序列会切换到最其对应的角度a2上去，同时改变光栅的间隔和宽度，以匹配当前的观看距离D2。

对于单个用户来说，如果用户头部左右移动或摆动，此时观看视角会发生变化，原来的固定的光栅角度已经无法满足最佳观影视觉，此时就需要做调整，检测设备通过边界扫描方法，扫描人头左右两侧的夹角范围，当间歇扫描发现夹角变化时，则可以判断当前用户发生了头部转向或偏移，则需要启动对应的显示调节，调整显示模块以匹配到对应的光栅角度上去。

3D立体影像需要实现，需要考虑两眼的视差，视差不对，形成不了3D视觉，而光栅间隔决定左右眼像素的间距，一般的密度大概是屏幕像素高的一半，这样一个柱状对应一列左眼一列右眼。具体地，当装置锁定某个用户时，根据不同用户的头部和双眼的位置及瞳距，来调整其对应的光栅的间隔，让每个用户都可以有一个与之匹配的间隔参数，通过此自适应匹配功能，从而调整手机和用户视差，以达到最佳的裸眼3D观看效果。

同时，显示参数的调节还需要根据手机的屏幕和图像视频资源大小，横竖屏观看模式来调节。对于屏幕大小，裸眼3D的图像要和屏幕大小匹配，否则会因为自动缩放而损失像素，从而导致左右眼像素不一致，导致无法形成3D效果。在这里，显示系统会先检测屏幕的大小，是横屏还是竖屏观看模式，图片影像资源大小等参数，来调整显示参数，如最佳观影角度，光栅间隔，光栅的横竖排列形式等。

在LCD和背光模块之间增加狭缝或柱镜光栅来实现分光，通过可变驱动程序动态调整栅格间距，倾斜角度，刷新速率和时序及横竖排列方式。通过检测手机的旋转模式，如横屏模式还是竖屏模式，调节光栅是水平排列还是垂直排列。

除了上述的可调柱镜光栅外，还可以采用可调柱状透镜方式，在显示屏的前面加上一层柱状透镜，使得每个柱透镜下面图像的像素被分成几个子像素，透镜得以从不同的方向投影每个子像素，双眼从不同的角度观看显示屏，形成3D影像。

同时，还可以通过可调指向光源的方式，来实现3D显示的切换，指向光源是通过搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。

本发明实施例中，光栅数目设置为1～6组。在光栅显示调节中，需要平衡人数和3D显示效果之间的关系。因为人数越多，需要的光栅数组合就需要越多，而光栅越多，每组之间的延时就变大，这里只能通过提高刷新频率来减少延时。为了精确的用户角度检测和良好的观影效果，光栅数目设置建议不能太多，如以30度为例，最大可以支持6组，已经可以满足大部分多用户需求。

本发明实施例中，还包括：设置优选观看位置提醒信息，常规的立体观看模式需要用户自己去寻找距离，位置和角度，用户往往需要调整一段时间后才能找到最佳的视觉区域。观看提醒模式通过将上述测试到的角度，距离值反馈给用户，以数字，图形导引界面的形式显示在视频资源上。并给标准角度，距离值相比较，提醒用户该靠近还是远离，如何对齐到最佳视区夹角范围内，当然，用户可以通过按键将该提示功能打开或关闭。当光栅数目和间隔确定后，每个角度的标准角度和距离值也固定下来了，即3D观看效果的最佳值。

根据终端显示系统中的光栅数目和间隔，确定最佳观看位置，在包括多个用户时，分别设置各个用户对应的最佳位置，获取用户的实际位置，在用户实际位置与设置的最佳位置存在偏移时，展示移动至最佳位置的提醒消息。所述提醒消息包括提醒用户靠近或远离，以及观看角度的移动信息。

下面结合具体的实施场景进行说明。

实施例一

如图2所示，为本发明实施例提供的装置的结构示意图。

实施例二

如图3所示，为本发明实施例提供的单用户探测图。

下图为单用户的探测示意图，当用户从位置A移动到位置B时，阵列扫描天线从角度4切换到角度6，毫米波检测电路探测到反射信号，即可探测该方向有用户存在。

实施例三

如图4所示，为本发明实施例提供的多用户跟踪探测图。

当终端设备前有3个目标用户时，通过置于手机上的毫米波发射装置发射特定的连续毫米波信号，检测手机当前180度水平范围内是否有用户存在，通过角度扫描方法，每间隔12度扫描一次，依次扫描15次，如图4所示，当检测到某一个角度有用户存在时，即会触发该方向上的光栅显示调节驱动。如当前有3个用户，分别在A,B,C三个角度方向区域范围内，则最后会形成三组显示序列，依次通过光栅投射出来，用户就可以通过ABC三个窗口同时观测到最佳3D视觉影像。

实施例四

如图5所示，为毫米波发射和接收天线探测图，通过置于终端边缘的微带天线阵列，实现天线波瓣指向和角度的快速扫描，这里主要采用快速的频率扫描方式。

实施例五

如图6所示，为本发明实施例提供的人体衰减检测图。

当显示终端在某一角度方向上有用户存在时，由于信号的阻挡，多路径衰减等因素，对应方向的毫米波信号系统损耗会突然增大，基本在10DB以上，通过检测改方向上的信号强度的变化，即可判断出对应方向上有无用户存在。

实施例六

如图7所示，为本发明实施例提供的距离及瞳距检测图，由于每个用户的体型，胖瘦，轮廓都不一样，所以检测到的毫米波回波信号信息也会一样，再次通过标记的方法，将每次新识别到的用户都储存标记起来，图7为用户A和用户B的检测。对于每个用户，通过毫米波的回波信号，计算往返波的时间差值，乘以波速即可换算成对应的相对距离值。

通过毫米波探测人体，首先计算出用户相对屏幕的距离d,其次通过阵列天线实现头部轮廓扫描，得到对应的头间距夹角a，则即可计算出头部的宽度w,然后通过前摄像头采集用户头像，通过头部和两眼的图像比例关系及已知的头部宽度w,计算两眼之间的间距s，即用户两眼的特定瞳距，最后，通过用户和屏幕之间的垂直距离d和瞳距s,即可计算出对应的视觉最佳夹角b，从而实现目标用户的距离和瞳距角度的跟踪。

实施例七

如图8所示，为本发明实施例提供的协同探测及调节控制图。

通过置于手机上的5G通信或WIFI 11AD毫米波模块实现终端当前观看用户的毫米波回波信号探测，信号衰减检测，毫米波成像检测，实现用户观看数目，角度，观看距离，瞳距的检测及跟踪，同时再结合用户视频内容及屏幕模式实现3D光栅的自适应调整。

实施例八

下面结合一个光栅调节实例进行说明。

如图9A、9B以及图10所示，通过在LCD和背光模块之间增加狭缝或柱镜光栅来实现分光，通过可变驱动程序动态调整栅格间距，倾斜角度，刷新速率和时序及横竖排列方式。通过检测手机的旋转模式，如横屏模式还是竖屏模式，调节光栅是水平排列还是垂直排列。

如下实例为，当检测到当前有6个用户同时观看时，控制系统调用6组可变光栅序列，依次轮放，每个用户的左右眼都可以通过对应的序列间隙，看到LCD上交替显示着左右眼图案的各个像素，左眼的像素透过缝隙A投射到左眼，右眼的图像透过缝隙B投射到右眼，左右视差从而形成立体3D视觉效果。

如果用户人数减少，或者位置角度变化，则检测序列会随机调整驱动算法，重新匹配新的光栅序列组合和显示参数。

实施例八

本发明实例提供了一种AR显示切换装置，角度检测的AR显示切换装置系统结构框图如图11所示。

实施例九

本发明实例提供了一种AR显示切换方法，如图12所示，本发明提供的方法包括以下步骤。

步骤301、终端系统3D显示及VR模式后，系统进入自适应检测模式。

步骤302、无线探测跟踪模块和多用户检测模块通过毫米波扫描信号，探测当前目标用户的个数和特征。

步骤303、角度检测模块测试单个用户相对显示界面中心角度。

步骤304、用户距离和瞳距检测模块检测当前用户相对显示界面中心垂直距离及用户的瞳距。

步骤305、3D显示调整模块跟随当前用户数目，位置，及头部眼部的运动轨迹，自适应调整光栅的宽度，间距，位置、方向、形状、及刷新频率等驱动参数。

步骤306、观看提醒模块将上述测试到的角度，距离值反馈给用户，以数字，图形导引界面的形式显示在视频资源上，提醒用户观看位置。

步骤307、LCD显示模块根据当前调整控制指令，显示对应的立体显示内容。

步骤308、探测跟踪模式实时检测捕获用户的状态变化，做出实时的显示调整修正。

基于与上述实施例相同或相似的构思，本发明实施例还提供一种3D终端图像显示装置，设置在终端上，本发明提出的一种3D终端图像显示装置包括：信号单元，用于获取毫米波测量信号；特征参数获取单元，用于根据 毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；图像切换单元，用于根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数。

本发明实施例中，所述特征参数包括用户的个数、用户方位，用户距离、以及用户瞳距中的至少一个。

本发明实施例中，所述信号单元还用于在获取毫米波测量信号之前，发射参考信号；所述参考信号为毫米波信号；所述毫米波测量信号为发射的参考信号被用户反射至本终端的信号。

本发明实施例中，所述信号单元还用于接收第二设备发送的参考信号；所述毫米波测量信号为所述参考信号透过所述用户传输至本终端的信号。

本发明实施例中，所述信号单元在多个方向上发送参考信号。

本发明实施例中，终端需要接收的信号为毫米波测量信号或参考信号时，所述信号单元在多个方向上接收毫米波测量信号或参考信号。

本发明实施例中，所述信号单元在多个方向上发送信号或接收信号通过如下方式的至少一种实现。

将180度的正面探测平面分成多个独立视区，通过不同的分组分别覆盖各个独立视区，通过各个独立视区的天线完成该该独立视区中信号的发送或接收，所述信号包括参考信号和毫米波测量信号；或将180度的正面探测平面分成多个独立视区，通过天线分组依次扫描各个独立视区，在扫描至各个独立视区时，完成该独立视区种信号的发送或接收；所述信号包括参考信号和毫米波测量信号。

其中，一个天线分组包括一组或多组天线。

本发明实施例中，所述特征参数获取单元确定用户的特征参数包括：确定用户对应的用户距离；所述确定用户对应的用户距离包括：计算毫米波测量信号多次往返波的时间差值，乘以波速、并换算成对应的总距离值，取次数均值从而计算出用户相对显示屏的垂直距离，将所述垂直距离作为用户距离。

所述图像切换单元根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示 参数包括：在用户距离发生变化时，切换3D图像的显示参数以适应变化后的用户距离。

本发明实施例中，所述特征参数获取单元确定用户的特征参数包括：确定用户对应的瞳距；所述用户对应的瞳距包括：通过阵列天线实现头部轮廓扫描，得到对应的头间距夹角；根据对应的头间距夹角，计算出头部的宽度w；然后通过前摄像头采集用户头像，头部和两眼的图像比例关系及已知的头部宽度w，计算两眼之间的间距s，所述间距s即为用户对应的瞳距。

所述图像切换单元根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数包括：在用户瞳距发生变化时，切换3D图像的显示参数以适应变化后的用户瞳距。

本发明实施例中，所述特征参数获取单元对用户进行识别并确定用户的特征参数包括：确定用户个数；在包含多个用户时，分别确定各个用户的特征参数。

所述图像切换单元根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数包括：根据各个用户的特征参数，分别设置适用于各个用户的3D图像的显示参数，并依次切换显示适用于各个用户的3D图像的显示参数。

本发明实施例中，所述图像切换单元根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数按照如下方式的至少一种执行。

方式一、根据用户个数，对应生成相同数目的显示序列，并依次通过光栅投射出来。

方式二、在用户的观看角度发生变化的时候，将该用户对应的显示序列变换至更新后的角度。

方式三、在用户的观看距离发生变化的时候，改变光栅的间隔和宽度，以匹配变化后的观看距离。

方式四、通过边界扫描方法，扫描人头左右两侧的夹角范围，当间歇扫描发现夹角变化时，判断为当前用户发生了头部转向或偏移，启动头部转向或偏移对应的显示调节；用户发生了头部转向或偏移，即用户的观看角度 发生变化。

方式五、根据用户的头部的位置及双眼瞳距，调整其对应的光栅的间隔，使得用户得到匹配的间隔参数。

本发明实施例中，所述特征参数获取单元根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数包括：根据毫米波测量信号与参考信号，获取用户的反射率，并根据反射率对用户进行识别，并获取各个用户的特征参数；其中，毫米波测量信号是所述参考信号被用户反射之后产生的信号。

本发明实施例中，所述特征参数获取单元根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数包括：根据毫米波测量信号与参考信号，获取用户的辐射功率，并根据反射率对用户进行识别，并获取各个用户的特征参数；其中，毫米波测量信号是用户被参考信号照射之后产生的辐射信号。

基于与上述实施例相同或相似的构思，本发明实施例还提供一种终端，所述终端包括本发明实施例提供的任一3D终端图像显示装置。

基于与上述实施例相同或相似的构思，本发明实施例还提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例提供的任一3D图像显示方法的处理。

基于与上述实施例相同或相似的构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的任一3D图像显示方法的处理。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1. 一种3D图像显示方法，其特征在于，所述方法包括：

   获取毫米波测量信号；

   根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；

   根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数。
2. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述特征参数包括用户的个数、用户方位，用户距离、以及用户瞳距中的至少一个。
3. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，在所述获取毫米波测量信号之前，还包括：

   发射参考信号；所述参考信号为毫米波信号；

   所述毫米波测量信号为发射的参考信号被用户反射至本终端的信号。
4. 根据权利要求3所述的3D图像显示方法，其特征在于，

   所述发射参考信号包括：在多个方向上执行信号的发送。
5. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

   接收第二设备发送的参考信号；

   所述毫米波测量信号为所述参考信号透过所述用户传输至本终端的信号。
6. 根据权利要求5所述的3D图像显示方法，其特征在于，

   所述获取毫米波测量信号包括：在多个方向上执行信号的接收；

   所述接收第二设备发送的参考信号包括:在多个方向上执行信号的接收。
7. 根据权利要求4或6所述的3D图像显示方法，其特征在于，在多个方向上执行信号的发送或执行信号的接收通过如下方式的至少一种实现：

   将180度的正面探测平面分成多个独立视区，通过不同的天线分组分别覆盖各个独立视区，通过各个独立视区的天线完成该独立视区中信号的发送或接收，所述信号包括参考信号和毫米波测量信号；或

   将180度的正面探测平面分成多个独立视区，通过天线分组依次扫描各个独立视区，在扫描至各个独立视区时，完成该独立视区种信号的发送或接收；所述信号包括参考信号和毫米波测量信号；

   其中，天线分组包括一组或多组天线。
8. 根据权利要求2所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述确定用户的特征参数包括：

   确定用户对应的用户距离；

   所述确定用户对应的用户距离包括：

   计算毫米波测量信号多次往返波的时间差值，乘以波速、并换算成对应的总距离值，取次数均值从而计算出用户相对显示屏的垂直距离，将所述垂直距离作为用户距离；

   所述根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数包括：

   在用户距离发生变化时，切换3D图像的显示参数以适应变化后的用户距离。
9. 根据权利要求2所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述确定用户的特征参数包括：

   确定用户对应的瞳距；

   所述用户对应的瞳距包括：

   通过阵列天线实现头部轮廓扫描，得到对应的头间距夹角；

   根据对应的头间距夹角，计算出头部的宽度w；

   然后通过前摄像头采集用户头像，头部和两眼的图像比例关系及已知的头部宽度w，计算两眼之间的间距s，所述间距s即为用户对应的瞳距；

   所述根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数包括：

   在用户瞳距发生变化时，切换3D图像的显示参数以适应变化后的用户瞳距。
10. 根据权利要求2所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述对用户进行识别并确定各用户的特征参数包括：

    确定用户个数；在包含多个用户时，分别确定各个用户的特征参数；

    所述根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数包括：

    根据各个用户的特征参数，分别设置适用于各个用户的3D图像的显示参数，并依次切换显示适用于各个用户的3D图像的显示参数。
11. 根据权利要求10所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

    根据本终端显示系统中的光栅数目和间隔，确定最佳观看位置；

    分别设置一个或者多个用户对应的最佳位置；

    获取用户的实际位置，在用户实际位置与设置的最佳位置存在偏移时，展示移动至最佳位置的提醒消息；所述提醒消息包括提醒用户靠近或远离，以及观看角度的移动信息。
12. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数按照如下方式的至少一种执行：

    方式一、根据用户个数，对应生成相同数目的显示序列，并依次通过光栅投射出来；

    方式二、在用户的观看角度发生变化的时候，将该用户对应的显示序列变换至更新后的角度；

    方式三、在用户的观看距离发生变化的时候，改变光栅的间隔和宽度，以匹配变化后的观看距离；

    方式四、通过边界扫描方法，扫描人头左右两侧的夹角范围，当间歇扫 描发现夹角变化时，判断为当前用户发生了头部转向或偏移，启动头部转向或偏移对应的显示调节；

    方式五、根据用户的头部的位置及双眼瞳距，调整其对应的光栅的间隔，使得用户得到匹配的间隔参数。
13. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显示参数通过光栅的调节完成；

    光栅的调节包括如下内容的至少一项：选择设置在LCD和背光模块之间的狭缝或柱镜光栅实现分光，通过可变驱动程序动态调整栅格间距、倾斜角度，刷新速率或时序及横竖排列方式中的一项或多项设置。
14. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定各用户对应的特征参数包括：

    根据毫米波测量信号与参考信号，获取用户的反射率，并根据反射率对用户进行识别，并获取各个用户的特征参数；其中，毫米波测量信号是所述参考信号被用户反射之后产生的信号。
15. 根据权利要求1所述的3D图像显示方法，其特征在于，所述根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定各用户对应的特征参数包括：

    根据毫米波测量信号与参考信号，获取用户的辐射功率，并根据反射率对用户进行识别，并获取各个用户的特征参数；其中，毫米波测量信号是用户被参考信号照射之后产生的辐射信号。
16. 一种3D终端图像显示装置，设置在终端上，其特征在于，所述装置包括：

    信号单元，用于获取毫米波测量信号；

    特征参数获取单元，用于根据毫米波测量信号与参考信号，对用户进行识别并确定用户的特征参数；

    图像切换单元，用于根据所述用户的特征参数，切换所述3D图像的显 示参数。
17. 一种终端，其特征在于，所述终端包括权利要求16提供的终端图像显示装置。
18. 一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至15中任一权项所述的方法的处理。
19. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至15中任一权项所述的方法的处理。

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