3D顯示方法和設備技術

一種涉及自動立體顯示器領域的方法和設備。所提供的方法用于產生適于與自動立體顯示器一起使用的圖像或圖像數據。該方法包括用于對表示３Ｄ景象中的至少一個項目的項目坐標進行處理以提供圖像或圖像數據的變換步驟和投影步驟。該變換步驟包括計算取決于自動立體顯示器的幾何的變換。該投影步驟包括計算取決于在該３Ｄ景象中構造的投影平面的投影。該設備包括孔陣列和成像部分，該成像部分包括多個數字微鏡裝置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于再現三維圖像的方法。在本專利技術的實施例中，三維圖像適于顯示在自動立體顯示設備上。當有兩眼的觀看者看物體時，每只眼睛看到稍微不同的視圖。通過稱為“立體視覺”的過程，觀看者的大腦將兩個視圖合成單個三維圖像。傳統3D影院系統使用結合了間隔開的兩個相同透鏡的相機。此間隔可選擇為與觀看者眼睛之間的平均距離匹配，此距離定義為目間距。透鏡之間的分隔距離使得每個透鏡能夠以與看景象的觀看者相同的方式記錄左視圖和右視圖。這在左視圖和右視圖被適當地投影時實現了逼真的3D圖像感覺。在投影期間，通過被對準以將左眼視圖和右眼視圖都投影到屏幕上的投影透鏡，左視圖和右視圖被同時投影。為了觀察3D圖像，需要某種形式的濾光以確保觀看者的左眼只看到左視圖且觀看者的右眼只看到右眼。在傳統3D影院系統中，這通過使用包括電子液晶快門眼鏡的偏振眼鏡或頭戴式裝置而實現。偏振眼鏡要求待施加于投影儀的兩個透鏡的偏振濾光器優選地以相差90度的對準。投影儀上的偏振濾光器的對準與偏振眼鏡中每個透鏡的對準匹配。這確保了觀看者的每只眼睛看到適當的圖像，讓觀看者的大腦產生單個3D圖像。代替疊加圖像，3D投影儀內的兩組快門以每秒96次往復切換以將左眼圖像和右眼圖像交替地投影在屏幕上。快門眼鏡包括獨立受控的電子液晶快門，每只眼睛一個。所述快門與投影儀同步，使得眼鏡中的左眼快門和右眼快門與投影儀快門一起交替地打開和閉合以確保觀看者的每只眼睛看到適當的圖像，另一方面，讓觀看者的大腦產生單個3D圖像。視差屏障(parallax barrier)是一種可替選技術，其不需要觀看者佩戴任何形式的濾光裝置來觀察顯示器上的3D圖像。代替地，視差屏障置于屏幕前方的一距離處，視差屏障包括至少一個窄的豎直開口、狹縫或孔。由于觀看者的目間距，視差屏障代替眼鏡提供濾光效果，使得通過孔看屏幕的觀看者將用每只眼睛看到屏幕的不同部分。視差屏障顯示器已眾所周知了許多年。1938年授予RadioCorporation of American的美國專利號2,107,464公開了“光柵97…插入于觀看者的眼睛和熒光屏77之間，使得觀看者的右眼可看到以107指示的熒光屏的幾個區域或基本條紋，且觀看者的左眼將看到概括地以109指示的幾個區域或基本條紋”。這突出了支持顯示3D圖像的基本原理的基礎。即，觀察者或觀看者的每只眼睛必須看到稍微不同的透視。使用視差屏障顯示器，觀看者的每只眼睛看到在視差屏障之后的屏幕的不同部分。這類似于觀看者怎樣可以看到前景中的在后物體，例如當透過一組欄桿看時，觀看者可看到欄桿后的整個景象，每只眼睛看到景象的不同部分，并且大腦處理該信息以生成完整的景象。圖2示出了此原理。具有單個孔的視差屏障1設置在顯示圖像的屏幕2的前方。觀看者的右眼3看到圖像的部分4；且觀看者的左眼5看到圖像的部分6。因此，在屏幕前方的具有足夠小的孔寬度的視差屏障使得觀看者的每只眼睛看到屏幕的觀看區域的不同部分。屏幕的觀看區域由此劃分為分立的區，其每個由不同的眼睛觀看，因此如果在每個分立的區中示出不同的透視圖像，則觀看者將看到3D圖像。然而，不同于傳統2D顯示器—觀看者看到不依賴于位置的相同圖像，當觀察位置改變時，3D視差顯示器的觀看者將看到不同的圖像。如果所述圖像被如此地顯示以便對應于位于不同觀看區內的每只眼睛，其中每個圖像被選擇為景象的不同透視，則這樣的裝置將足夠作為3D顯示器。只有當兩只眼睛都不處于觀看區之間的邊界時，此方法才為每只眼睛給出不破碎的圖像。當觀看者改變位置時—這是很容易發生的，他或她將觀察到相鄰視圖之間的跳變或不連續。這與真實3D景象形成對比，在真實3D景象中，當觀察者改變其觀看位置時，看到不同角度的景象或觀察到不同的透視。看運動的火車的窗外的乘客可觀察到此效果；前景中的物體比背景中的物體經過得快。這公知為運動視差或運動視覺(kineopsis)并且是重要的深度線索。同樣也重要的是視網膜外線索，其是關于眼睛位置和運動的信息。轉眼運動使得兩只眼睛的小凹(fovea)指向附近的物體。小凹是具有最高濃度視錐細胞的視網膜部分。在沒有任何其它線索的情形下，轉眼可以為對到緊鄰目標的距離的調整提供可靠的信息。傳統視差屏障顯示器使用靜態屏障或掃描屏障。靜態屏障更普遍，并且要求屏障后的顯示屏具有高分辨率。掃描屏障具有多個可打開的孔。整組孔劃分為多個子組的孔。一子組的孔中的每個孔同時打開，并且一圖像顯示在該子組中的每個孔后。每個孔在打開時向觀看者呈現景象的一部分。每個子組的孔周期性地打開，使得利用視覺的持久性，觀看者觀察到景象的完整表示。掃描屏障顯示器需要具有高幀速率的顯示屏。傳統視差顯示器需要切分和復合多個透視圖。這在觀察位置改變時產生不連續，且此外僅提供3D景象的近似。傳統掃描屏障視差顯示器需要與觀看者感知流暢運動所需的刷新速率乘以孔的組的數目的所得相等的刷新速率，其中一組中的所有孔同時打開。因此，3D顯示器所需的刷新速率是大于傳統2D顯示技術所需的刷新速率的一個因素，并且需要這樣的為了以高刷新速率顯示圖像而優化的硬件。空間復合3D顯示器使用傳統2D顯示器。將顯示僅2個視圖的一個系統作為實例來考慮。該系統使用具有1000像素×1000像素的原始分辨率的LCD屏幕。此系統在屏幕上方使用雙凸透鏡(lenticular)片，其中雙凸透鏡(即微型透鏡)具有2個像素的寬度，并且此系統被設置成使得每個奇數像素被透射/折射到左邊而每個偶數像素被透射/折射到右邊。因此，如果觀看者被正確地定位，則他左眼僅看到奇數像素而右眼僅看到偶數像素，并因此看到立體圖像。然而，與所感知的總分辨率等同的每只眼睛的圖像分辨率僅為500像素×500像素。一般而言，3D視差顯示裝置將具有與2D屏幕的原始水平分辨率除以所顯示的視圖的數目的所得相等的感知水平分辨率。因此通過另一實例來說明其中每個雙凸透鏡覆蓋5個像素的5視圖系統針對不同的觀察位置顯示5個不同的圖像，但觀看者的每只眼睛僅感知具有200像素×200像素的分辨率的圖像。上面的兩個實例犧牲了水平分辨率以實現立體圖像顯示。此折衷當視圖數目增加時變得愈發不利，因為豎直分辨率變得遠高于水平分辨率。對于空間復合顯示器，視圖數目與3D圖像分辨率之積等于原始顯示分辨率。用于視差屏障系統和雙凸透鏡系統的傳統再現算法利用了僅是真實世界三維圖像的近似的圖像復合機制。這些算法基于特定方向所需的視圖；因此，為了感知3D景象的近似而不是對應的真實3D景象的透視和光線方向，這些算法考慮觀看者應看到什么。一種物理上更正確的改進方法通過考慮穿過孔的光來再現圖像。傳統再現方法經常需要對有限能力的硬件實施優化。硬件在成像帶寬—即可能在屏幕刷新速率和快門切換時間方面可以顯示多少信息—方面受到限制。硬件還在圖像處理方面、即投影和再現方面受到限制。典型地，圖像處理越復雜，產生每個圖像所花費的時間就越長。如果圖像是一幀連續運動圖片，則延長的圖像產生時間降低了幀速率。這負面地影響了由觀看者感知的連續運動。當未精確地執行傳統再現方法時，在3D圖像中經常產生不連續，提供不清晰和混亂的圖像。這在3D顯示器被開發用于商業或醫療成像環境的情形下顯然是不利的。使用設置成通過快門或雙凸鏡片以不同透視捕捉景象的多個相機位置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種產生圖像數據的方法，所述圖像數據適于與自動立體顯示器一起使用，所述方法包括對表示３Ｄ景象中的至少一個項目的項目坐標進行處理以提供所述圖像數據，其中所述處理包括投影步驟和變換步驟，其中：所述變換步驟包括計算取決于所述自動立體顯示器的幾何的變換；且所述投影步驟包括計算取決于投影平面的投影。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克里斯蒂安尼古拉莫勒，
申請(專利權)人：塞特雷德股份公司，
類型：發明
國別省市：SE[瑞典]