一種3d電子沙盤顯示裝置及方法
【專利摘要】本發明適用于圖像【技術領域】，提供了一種3D電子沙盤顯示裝置及方法。在本發明中，通過控制系統根據輸入的控制信號對預先存儲的第一3D集成圖像進行處理，形成第二3D集成圖像，并將所述的第二3D集成圖像輸送至液晶顯示屏，然后微透鏡陣列將液晶顯示屏顯示的第二3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像，實現了3D電子沙盤的人機實時互動。
【專利說明】—種3D電子沙盤顯不裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于圖像【技術領域】，尤其涉及一種3D電子沙盤顯示裝置及方法。
【背景技術】
[0002]三維立體顯示已成為當今一個引人注目的前沿科技領域。其中3D (ThreeDimension)電子沙盤是3D顯示的一種特殊方式，可應用在軍事、廣告、醫學等顯示領域，使觀看者獲得觀看真實景物的感覺。現在電子沙盤的實現主要有兩種方法:高密度的集成顯示法和合成全息打印法。
[0003]合成全息是全息和集成成像的一個結合產物，利用積分成像的原理，將大量的視差圖用全息方法記錄在一張全息材料上，全息材料上的每個全息子像素記錄一張二維視差子圖，最后用激光或者白光重現三維物體。打印完成的全息片體積小，方便攜帶，但是該方法只能打印固定內容的3D顯示片，較難實現人機互動。
[0004]另一種為集成顯示法。集成成像最早由諾貝爾獎獲得者Gabriel Lippmann提出，采用微透鏡陣列對物空間場景進行記錄并再現出物空間場景。目前該方法，只能對預先計算好3D片源進行播放，也不能實現互動。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種根據輸入裝置輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理形成第二 3D集成圖像的3D電子沙盤裝置及方法，旨在解決現有的3D電子沙盤無法實現互動的問題。
[0006]本發明是這樣實現的，一種3D電子沙盤顯示裝置，包括:輸入裝置、控制系統、3D顯示裝置；所述3D顯示裝置，包括微透鏡陣列和液晶顯示屏；
[0007]所述輸入裝置用于輸入控制信號；
[0008]所述控制系統，用于根據輸入裝置輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將所述的第二 3D集成圖像輸送至所述的液晶顯示屏；
[0009]所述微透鏡陣列用于將液晶顯示屏顯示的第二 3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像；
[0010]所述液晶顯示屏，用于顯示控制系統輸出的3D集成圖像。
[0011]本發明還提供了提供一種3D電子沙盤顯示方法，包括以下步驟:
[0012]控制系統根據輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將所述的第二 3D集成圖像輸送至液晶顯示屏；
[0013]微透鏡陣列將液晶顯示屏顯示的第二 3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像。
[0014]在本發明中，通過控制系統根據輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將所述的第二 3D集成圖像輸送至液晶顯示屏，然后微透鏡陣列將液晶顯示屏顯示的第二 3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像，實現了 3D電子沙盤的人機實時互動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明實施例提供的3D電子沙盤顯示裝置框架圖；
[0016]圖2是圖1中的控制系統框架圖；
[0017]圖3是本發明實施例提供的3D電子沙盤顯示方法實現流程圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0019]圖1示出了本發明實施例提供的一種3D電子沙盤顯示裝置框架圖，為了便于說明，僅不出了與本實施例相關的部分。
[0020]該3D電子沙盤顯示裝置，包括:輸入裝置11、控制系統12、3D顯示裝置13。所述3D顯示裝置13，包括微透鏡陣列131和液晶顯示屏132。
[0021]輸入裝置11用于輸入控制信號。輸入裝置11可以為鼠標、鍵盤、觸控等多種輸入，上述控制信號包括:左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號、放大縮小信號以及向屏幕內外移動信號。具體的，左右移動信號，表示控制圖像向左或向右移動的信號，左右移動信號移動距離(移動距離也就是移動像素)表示為X，X為輸入裝置11提供，若X為正數表示向右移動，若X為負數表不向左移動。上下移動信號，表不控制圖像向上或向下移動信號，上下移動信號移動距離表示為1，I為輸入裝置11提供，若y為正數表示向下移動，若y為負數表示向上移動。旋轉信號，表示控制圖像以豎直方向為軸的旋轉信號，旋轉基點坐標為(x0，y0)，旋轉角度為0，xO，yO，Θ為輸入裝置11提供，若Θ為正表示逆時針旋轉，若Θ為負表示順時針旋轉。放大縮小信號，表示放大或縮小信號，放大或縮小基點坐標為(xO，yO)，放大或縮小倍率為k，xO, y0, k為輸入系統11提供,輸入的k值大于0，若k大于I表示放大信號，若k小于I表示縮小信號。向屏幕內外移動信號，表示控制圖像向屏幕外或向屏幕內移動信號，移動距離為z，z為輸入裝置11提供，若z為正數表示向屏幕外移動，若z為負數表示向屏幕內移動。進一步的，控制信號還包括播放信號，表示播放存儲在存儲文件中的其他的3D集成圖像。
[0022]控制系統12，用于根據輸入裝置11輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將第二 3D集成圖像輸送至所述的液晶顯示屏132。第一 3D集成圖像由N幅2D視差圖組合而成，N等于微透鏡陣列131的每個透鏡對應的液晶顯示屏像素數量。例如每個微透鏡覆蓋10*10個液晶顯示屏像素，則2D視差圖的數量為10*10幅。每個微透鏡覆蓋的液晶顯示屏像素為一個單元，所有單元的第一行第一列像素放置第一行第一列視差圖，所有單元的第一行第二列像素放置第一行第二列視差圖，以此類推，將所有2D視差圖放置在對應位置，形成第一 3D集成圖像。
[0023]進一步的，控制系統12在對第一 3D集成圖像根據輸入裝置輸入的控制信號進行處理時，需要重新提取每一幅2D視差圖。為了更加詳細的描述控制系統12該處理過程，本發明實施例結合附圖2做以下具體的描述。
[0024]控制系統12還包括:第一處理單元121和第二處理單元122。第一處理單元121，用于當所述控制信號為左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號或放大縮小信號時，上述N幅2D視差圖都根據輸入控制信號的值，采用圖像線性處理算法做相同的處理，然后組合形成第二 3D集成圖像。也就是說當所述輸入控制信號為左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號或放大縮小信號時，所有的2D視差圖都根據控制信號做相同的變換，即都左右移動相應的距離、上下移動相應的距離、旋轉相應的角度或者放大縮小相應的倍率，比如，當輸入裝置輸入x=-10，則所有的2D視差都向左移動10個像素，其他的變換類似。做變換后的2D視差圖，再按照前述方法，組合形成第二 3D集成圖像，即每個微透鏡覆蓋的液晶顯示屏像素為一個單元，所有單元的第一行第一列像素放置變換后的坐標為第一行第一列的2D視差圖，所有單元的第一行第二列像素放置變換后坐標為第一行第二列的2D視差圖，以此類推，將所有變換后的2D視差圖放置在對應位置，形成第二 3D集成圖像。
[0025]第二處理單元122，用于當輸入的控制信號為向屏幕內外移動信號時，對不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，然后組合形成第二 3D集成圖像，向屏幕內外移動是通過2D視差圖向水平方向以及上下方向同時移動來實現的。上述不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，具體為:坐標為第(i，j)2D視差圖水平方向以及上下方向平移距離NpNj分
別為:N, =(1-爭X j:、，其中Ni表示進行水平方向移動距離即移動
像素，Ni為正表示向右移動，Ni為負表示向左移動，Nj表示進行上下方向移動距離，Nj為正表不向下移動，Nj為負表不向上移動，z為輸入裝置11輸入的表不向屏幕內外移動的值，z為正數表示向屏幕外移動，z為負數表示向屏幕內移動，f表示微透鏡陣列131與液晶顯示屏132之間的距離，P表示每個透鏡對應的液晶顯示屏的橫向像素的數量，比如每個微透鏡覆蓋10*10個液晶顯示屏像素，則p=10。同樣，變換后的2D視差圖，再按照前述方法，將所有變換后的2D視差圖放置在每個微透鏡覆蓋的液晶顯示屏像素(即一個單元)對應位置，組合形成第二 3D集成圖像。
[0026]該3D電子沙盤顯示裝置，根據輸入裝置11輸入的控制信號對第一 3D集成圖像進行實時處理形成第二 3D集成圖像，實現了對3D集成圖像在空間上的平移、放大縮小、繞深度方向旋轉、改變3D圖像等互動功能。
[0027]進一步的，控制系統12還包括:第三處理單元123，用于當輸入裝置輸入的控制信號為播放信號時，在存儲文件中尋找并打開所需的3D集成圖像。
[0028]3D顯示裝置13中的微透鏡陣列131用于將液晶顯示屏132顯示的第二 3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像。進一步的，微透鏡陣列131的微透鏡成矩陣排布，每個微透鏡邊緣做成矩形結構，其正視圖為矩形，微透鏡陣列131與液晶顯示屏132的距離等于每個微透鏡的焦距。微透鏡陣列131中的每個微透鏡覆蓋一定數量的液晶顯示屏像素，例如每個微透鏡覆蓋10*10個液晶顯示屏像素，則每個微透鏡的寬度等于10個液晶顯示屏像素的寬度。微透鏡陣列131中基板部分與圓弧部分一體成型，采用相同的材料，其中基板部分略大于圓弧部分，并在邊緣的底部有一臺階，用于和液晶顯示屏132連接時方便固定。液晶顯示屏132，采用高清分辨率的液晶顯示屏，用于顯示控制系統12輸出的第二 3D集成圖像。[0029]圖3為本發明實施例提供的3D電子沙盤顯示方法實現流程圖，該方法能通過前述實施例所述的裝置進行實現。該3D電子沙盤顯示方法包括以下步驟:
[0030]步驟301、控制系統根據輸入控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將第二 3D集成圖像輸送至液晶顯示屏。
[0031]具體的，上述控制信號，包括:左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號、放大縮小信號以及向屏幕內外移動信號。左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號、放大縮小信號、向屏幕內外移動信號的功能及表示與前述實施例相同。進一步的，所述控制信號還包括播放信號，表示播放存儲在存儲文件中的其他的3D集成圖像。
[0032]上述第一 3D集成圖像由N幅2D視差圖組合而成，N等于微透鏡陣列的每個透鏡對應的液晶顯示屏像素數量。例如每個微透鏡覆蓋10*10個液晶顯示屏像素，則2D視差圖的數量為10*10幅。每個微透鏡覆蓋的液晶顯示屏像素為一個單元，所有單元的第一行第一列像素放置第一行第一列視差圖，所有單元的第一行第二列像素放置第一行第二列視差圖，以此類推，將所有2D視差圖放置在對應位置，形成第一 3D集成圖像。
[0033]當輸入控制信號為左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號或放大縮小信號時，所述的N幅2D視差圖都根據輸入控制信號的值，采用圖像線性處理算法做相同的處理，然后組合形成第二 3D集成圖像。當所述輸入控制信號為向屏幕內外移動信號時，不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，然后組合形成第二 3D集成圖像，向屏幕內外移動是通過2D視差圖向水平方向以及上下方向同時移動來實現的。所述不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，具體為:坐標為第(i，j)2D視差圖平移像素數目NpNj分別為:
【權利要求】
1.一種3D電子沙盤顯示裝置，其特征在于，包括:輸入裝置、控制系統、3D顯示裝置；所述3D顯示裝置，包括微透鏡陣列和液晶顯示屏； 所述輸入裝置用于輸入控制信號； 所述控制系統，用于根據輸入裝置輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將所述的第二 3D集成圖像輸送至所述的液晶顯示屏；所述微透鏡陣列用于將液晶顯示屏顯示的第二 3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像； 所述液晶顯示屏，用于顯示控制系統輸出的第二 3D集成圖像。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制信號包括以下信號至少之一:左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號、放大縮小信號、向屏幕內外移動信號、播放信號。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一3D集成圖像由N幅2D視差圖組合而成，所述N等于微透鏡陣列的每個透鏡對應的液晶顯示屏像素數量。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述控制系統還包括:第一處理單元和第二處理單元； 所述第一處理單元，用于當所述控制信號為左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號或放大縮小信號時，所述的N幅2D視差圖都根據輸入控制信號的值，采用圖像線性處理算法做相同的處理，然后組合形成第二 3D集成圖像； 所述第二處理單元，用于當所述控制信號為向屏幕內外移動信號時，對不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，然后組合形成第二 3D集成圖像，所述不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，具體為:坐標為第(i，j) 2D視差圖平移像素數目隊、Nj分別為:
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制系統還包括:第三處理單元，用于當輸入裝置輸入的控制信號為播放信號時，在存儲文件中尋找并打開所需的3D集成圖像。
6.如權利1-5之一所述的裝置，其特征在于，所述微透鏡陣列的微透鏡成矩陣排布，微透鏡陣列的厚度等于每個微透鏡的焦距。
7.一種3D電子沙盤顯示方法，其特征在于，包括以下步驟: 控制系統根據輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，并將所述的第二 3D集成圖像輸送至液晶顯示屏； 微透鏡陣列將液晶顯示屏顯示的第二 3D集成圖像經過折射后在空間形成3D立體圖像。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制信號，包括以下信號至少之一:左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號、放大縮小信號、向屏幕內外移動信號。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述第一3D集成圖像由N幅2D視差圖組合而成，N等于微透鏡陣列的每個透鏡對應的液晶顯示屏像素數量。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制系統根據輸入的控制信號對預先存儲的第一 3D集成圖像進行處理，形成第二 3D集成圖像，包括: 當所述控制信號為左右移動信號、上下移動信號、旋轉信號或放大縮小信號時，所述的N幅2D視差圖都根據輸入控制信號的值，采用圖像線性處理算法做相同的處理，然后組合形成第二 3D集成圖像； 當所述控制信號為向屏幕內外移動信號時，不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，然后組合形成第二 3D集成圖像，所述不同坐標的2D視差圖進行不同的平移處理，具體為:坐標為第(i，j ) 2D視差圖平移像素數目N1、Nj分別為:
【文檔編號】G02B27/22GK103676172SQ201310720220
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】濮怡瑩, 付東 申請人:Tcl集團股份有限公司