一種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)及其顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)及其顯示方法，該系統(tǒng)包括：激光投影儀，用以投射光線；掃描系統(tǒng)，接收激光投影儀投射光線并掃描成圖像；平面鏡陣列，反射掃描系統(tǒng)射出的圖像，形成多視角圖像；柱面透鏡光柵系統(tǒng)，包括第一柱面透鏡光柵和散射膜，散射膜位于第一柱面透鏡光柵的背向平面鏡陣列一側(cè)；平面鏡陣列的各平面鏡射出的圖像在第一柱面透鏡光柵上兩兩重合；本發(fā)明多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)及其顯示方法采用平面鏡陣列來取代傳統(tǒng)技術(shù)中的投影儀陣列，大大節(jié)約了成本，降低了能耗，同時，由于只使用一臺投影儀，投影儀的尺寸將不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度投影，從而能夠應(yīng)用于戶外等多種復(fù)雜環(huán)境中。
【專利說明】—種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)及其顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機視覺技術(shù)和立體視頻領(lǐng)域，特別涉及一種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)及其顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]立體顯示是一種通過在左右眼中分別投射不同的畫面進而虛擬出畫面中物體的深度信息，最終實現(xiàn)景象的立體顯示的一種技術(shù)。通常的立體顯示只有一個視角，即無論移動視角還是觀看位置都不能增加觀眾所能接收到的信息量。
[0003]多視角立體顯示則是在普通的立體顯示的基礎(chǔ)上對裝置做一定修正，使之能夠?qū)崿F(xiàn)觀看者在移動一定位置或者轉(zhuǎn)動一定角度之后能夠看到不同的顯示畫面。這種顯示方式雖然相較于三百六十度全方位都能觀看到不同畫面的全息顯示還有一定差距，但是相較于普通的單視角立體顯示已經(jīng)有了極大的進步，是目前立體顯示的主要研究課題。
[0004]目前國內(nèi)外多視角立體顯示技術(shù)基本上都是采用多個投影儀組成的投影儀陣列實現(xiàn)的，每臺投影儀只投影某一個視角的圖像，相鄰?fù)队皟x投影的圖像正好對應(yīng)于人的左右眼看到的視角圖像，人只要站在合適的位置就能使左右眼恰好看到兩臺相鄰?fù)队皟x投射出來的畫面，實現(xiàn)立體顯示，而換一個觀看位置之后就能看到另外不同的立體畫面，從而實現(xiàn)多視角立體顯示。這種方式的優(yōu)點是能夠保證各個視角畫面的分辨率，且在硬件條件滿足的條件下理論上可以無限制增加視點數(shù)目；這種方式也存在著一些顯著的缺點，最突出的就是成本大，耗能高，系統(tǒng)調(diào)制復(fù)雜。同時對投影儀的尺寸有所限制，造成顯示亮度不夠高，難以應(yīng)用于室外。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]鑒于現(xiàn)有多視角立體顯示技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)和顯示方法，通過平面鏡陣列反射作用模擬傳統(tǒng)多視角立體顯示系統(tǒng)中多臺投影儀的效果，從而實現(xiàn)較少投影儀環(huán)境下的多視角立體顯示，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0006]一種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，包括:激光投影儀，用以投射光線；掃描系統(tǒng)，接收所述激光投影儀投射光線并掃描成圖像；平面鏡陣列，反射所述掃描系統(tǒng)射出的圖像，形成多視角圖像；柱面透鏡光柵系統(tǒng)，包括第一柱面透鏡光柵和散射膜，所述散射膜位于所述第一柱面透鏡光柵的背向所述平面鏡陣列一側(cè)；所述平面鏡陣列的各平面鏡射出的圖像在所述第一柱面透鏡光柵上兩兩重合。
[0007]進一步地，所述掃描系統(tǒng)為掃描振鏡系統(tǒng)。其中，所述掃描振鏡系統(tǒng)包括用以行掃描的第一振鏡、用以列掃描的第二振鏡和用以視角掃描的第三振鏡。
[0008]進一步地，設(shè)各圖像的分辨率為MXL，視頻幀率為a，所述平面鏡陣列包括平面鏡數(shù)目為m,則第一振鏡轉(zhuǎn)動頻率為LXaXm Hz,第二振鏡轉(zhuǎn)動頻率為aXm Hz,第三振鏡轉(zhuǎn)動頻率為a Hz ;a≥30。[0009]進一步地，所述激光投影儀的調(diào)制頻率為MXLXaXm Hz0
[0010]進一步地，所述柱面透鏡光柵系統(tǒng)還包括第二柱面透鏡光柵，所述散射膜位于所述第一柱面透鏡光柵和第二柱面透鏡光柵之間。
[0011]進一步地，所述平面鏡陣列與柱面透鏡光柵系統(tǒng)滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括: 激光投影儀，用以投射光線； 掃描系統(tǒng)，接收所述激光投影儀投射光線并掃描成圖像； 平面鏡陣列，反射所述掃描系統(tǒng)射出的圖像，形成多視角圖像； 柱面透鏡光柵系統(tǒng)，包括第一柱面透鏡光柵和散射膜，所述散射膜位于所述第一柱面透鏡光柵的背向所述平面鏡陣列一側(cè)；所述平面鏡陣列的各平面鏡射出的圖像在所述第一柱面透鏡光柵上兩兩重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描系統(tǒng)為掃描振鏡系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描振鏡系統(tǒng)包括用以行掃描的第一振鏡、用以列掃描的第二振鏡和用以視角掃描的第三振鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)各圖像的分辨率為MX L，視頻幀率為a，所述平面鏡陣列包括平面鏡數(shù)目為m，則所述第一振鏡轉(zhuǎn)動頻率為LXaXm Hz，所述第二振鏡轉(zhuǎn)動頻 率為aXm Hz，所述第三振鏡轉(zhuǎn)動頻率為a Hz ;a≥30。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述激光投影儀的調(diào)制頻率為MXLXaXm Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述柱面透鏡光柵系統(tǒng)還包括第二柱面透鏡光柵，所述散射膜位于所述第一柱面透鏡光柵和第二柱面透鏡光柵之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多視角裸眼立體顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述平面鏡陣列與柱面透鏡光柵系統(tǒng)滿足:
8.一種多視角裸眼立體顯示方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)激光投影儀投射光線到掃描系統(tǒng)； 2)掃描系統(tǒng)射出順序時分產(chǎn)生的圖像； 3)平面鏡陣列反射所述掃描系統(tǒng)射出的圖像，形成多視角圖像； 4)多視角圖像投射在柱面透鏡光柵系統(tǒng)上，經(jīng)柱面透鏡光柵系統(tǒng)散射后，即可裸眼看到立體畫面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多視角裸眼立體顯示方法，其特征在于，所述步驟4)中所述柱面透鏡光柵系統(tǒng)包括第一柱面透鏡光柵和散射膜，所述散射膜位于所述第一柱面透鏡光柵的背向所述平面鏡陣列一側(cè)；所述多視角圖像經(jīng)所述第一柱面透鏡光柵投射在所述散射膜上，所述散射膜散射后經(jīng)所述第一柱面透鏡光柵射出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多視角裸眼立體顯示方法，其特征在于，所述步驟4)中所述柱面透鏡光柵系統(tǒng)包括第一柱面透鏡光柵、第二柱面透鏡光柵和散射膜，所述散射膜位于所述第一柱面透鏡光柵和第二柱面透鏡光柵之間；所述多視角圖像經(jīng)所述第一柱面透鏡光柵投射在所述散射膜上，所述散射膜散射后經(jīng)所述第二柱面透鏡光柵射出。
【文檔編號】G03B35/20GK103513438SQ201310441028
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】張磊, 唐邵, 李凱, 張永兵 申請人:清華大學深圳研究生院