專利名稱：Led顯示屏的裸眼立體成像方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及立體成像領域，尤其涉及一種LED顯示屏的裸眼立體成像方法及系 統。
背景技術：
目前，我們觀看立體影像時一般需要佩戴3D眼鏡，以達到觀看立體影像的目的。早期的紅綠濾色透鏡技術原理是這樣實現的如果分別用紅筆和綠筆在一張白紙 上寫字，透過紅色鏡片后，白紙也變成了紅色，眼睛就看不到紅色筆寫下的字，但是可以看 到綠筆寫下的字；同理，透過綠色鏡片看紙當然就看不到綠字，只能看到紅筆的字跡。這樣， 通過這副紅綠眼鏡的過濾處理，兩只眼睛各自就看到了，由兩部攝影機拍攝的不太一樣的 畫面，最終兩幅畫面的疊加就形成了立體視覺，這是立體電影紅綠濾色透鏡技術。后來的被動式DLP 3D數字電影技術是目前國際上主要應用的3D電影技術，使用 的眼鏡應該叫圓偏振技術眼鏡。觀看效果上比線偏振有了質的飛躍。在使用線偏振眼鏡看 立體電影時，應始終保持眼鏡處于水平狀態，使水平偏振鏡片看到水平偏振方向的圖像，而 垂直偏振鏡片看到垂直偏振方向的圖像。如果眼鏡略有偏轉，垂直偏振鏡片就會看見一部 分水平方向的圖像，水平偏振鏡片也會看見一部分垂直方向的圖像，左、右眼就會看到明顯 的重影。而圓偏振光偏振方向是有規律的旋轉著的，它可分為左旋偏振光和右旋偏振光，它 們相互間的干擾非常小，它的通光特性和阻光特性基本不受旋轉角度的影像。現在看偏振 形式的3D電影時，觀眾佩戴的偏振眼鏡片一個是左旋偏振片，另一個是右旋偏振片，也就 是說觀眾的左右眼分別看到的是左旋偏振光和右旋偏振光帶來的不同畫面，通過人的視覺 系統產生立體感。另外，由日本研制的IXD立體顯示器已商品化，但由于光源亮度問題，該IXD立體 顯示系統不能在室外使用。而LED顯示屏由于其顯示亮度高，拼接面積大，已成為現代室外 信息顯示的主要媒體，在購物引導和廣告宣傳等方面發揮了積極作用。由于LED顯示屏的 受眾在戶外活動時，一般是隨機地觀看LED顯示屏播放的畫面內容，讓其佩戴專業的3D眼 鏡，明顯不符合實際。因此，如果能夠對LED顯示屏進行立體化處理，使得在室外觀看LED 顯示屏內容的人群在不佩戴3D眼鏡的情況下即可裸眼觀看到立體效果，這對減輕觀看者 的負擔及提高視覺沖擊力具有重大的進步意義。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種利用柱透鏡陣列再現立體影像原理實現 LED顯示屏的裸眼立體成像方法及系統。為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是提供一種LED顯示屏的裸 眼立體成像方法，包括以下步驟
1)在LED顯示屏的顯示面上平鋪有至少兩個柱面透鏡，所述柱面透鏡的柱軸與LED顯 示屏的列像素平行；
32)使得相鄰的所述柱面透鏡的柱面中心距離等于LED顯示屏的偶數個像素的幾何寬 度之和；
3)所述LED顯示屏顯示圖像，所述柱面透鏡將圖像均分成條紋狀子圖像。其中，所述步驟3)前還包括在LED顯示屏顯示圖像之前通過立體圖像合成軟件對 LED顯示屏顯示圖像進行編輯的步驟。為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是提供一種LED顯示屏裸 眼立體成像系統，包括LED顯示屏和至少兩個柱面透鏡，所述柱面透鏡平鋪在LED顯示屏的 顯示面上，所述柱面透鏡的柱軸與LED顯示屏的像素列向平行，且相鄰的所述柱面透鏡的 中心距離等于LED顯示屏的偶數個像素的幾何寬度之和。其中，所述柱面透鏡的橫截面呈半圓形或者扇形或者呈“D”字形。其中，還包括圖像編輯模塊，所述圖像編輯模塊與所述LED顯示屏電連接，所述圖 像編輯模塊用于在LED顯示屏顯示圖像之前對所述圖像進行編輯。其中，所述柱面透鏡之間的間距小于或等于相鄰兩像素間的距離。其中，所述柱面透鏡中心厚度為透鏡曲率半徑的2、倍。其中，所述柱面透鏡中心厚度為透鏡曲率半徑的3倍。本發明的有益效果是區別于現有技術的國內外已研制出的LCD立體顯示器不 能在室外使用的缺點，本發明通過在已有的LED顯示屏上加入柱面透鏡的裸眼立體成像方 法，利用柱面透鏡對光線的折射及人眼的視覺景深，在人體的左眼和右眼中分別成像，左右 眼中成像后在人腦中進行疊加，使得人眼看到的圖像為立體圖像。本發明不僅能夠在室外 使用，且能夠利用已有設備，在經濟性及使用靈活性等方面具有非常明顯的優勢，大大提高 戶外顯示屏的顯示效果。
圖1是本發明實施例的裸眼立體影像方法流程圖。圖2 (a)是本發明實施例的單個柱面透鏡結構示意圖。圖2 (b)是本發明實施例的單個柱面透鏡結構示意圖。圖2 (C)是本發明實施例的柱面透鏡折射光路示意圖。圖3本發明實施例的圖像顯示結構示意圖。圖4 (a)是本發明實施例的左眼圖像示意圖。圖4 (b)是本發明實施例的右眼圖像示意圖。圖4 (C)是本發明實施例的左右眼合成圖像示意圖。圖5是本發明實施例的立體觀察區成像示意圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式 并配合附圖詳予說明。我們研究發現人的兩只眼睛一左一右相隔大概6厘米，這意味著假如當你我看 著一位美女時，兩只眼睛是從左右兩個視點分別觀看的。左眼看到美女的左側一點，右眼看 到她的右側一點。當兩只眼睛看到的美女同時在視網膜上成像時，左右兩面的印象合起來，就得到對她的立體感覺了。引起這種立體感覺的效應叫做“視覺位移”。正是因為視覺位移 的出現，使得裸眼立體成像成為可能。請參閱圖1，本發明實施例的LED顯示屏的裸眼立體成像方法，包括以下步驟
1)在LED顯示屏的顯示面上平鋪有至少兩個柱面透鏡，所述柱面透鏡的柱軸與LED顯 示屏的列像素平行；
2)使得相鄰的所述柱面透鏡的柱面中心距離等于LED顯示屏的偶數個像素的幾何寬 度之和；
3)所述LED顯示屏顯示圖像，所述柱面透鏡將圖像均分成條紋狀子圖像。本發明通過在已有的LED顯示屏上加入柱面透鏡的裸眼立體成像方法，利用柱面 透鏡的折射性及人眼的視覺景深，在人體的左眼和右眼中分別成像，左右眼中成像后在人 腦中進行疊加，那么，人眼看到的圖像就為立體圖像。本發明不僅能夠在室外使用，且能夠 利用已有設備，在經濟性及使用靈活性等方面具有非常明顯優勢，將大大提高戶外顯示屏 的顯示效果。上述的裸眼立體成像方法，步驟1)中的柱面透鏡的截面呈半圓形或者扇形或者呈 “D”字形。上述的裸眼立體成像方法，步驟3)前還包括通過立體圖像合成軟件對LED顯示屏 顯示圖像進行編輯的步驟。柱面透鏡中心厚度為透鏡曲率半徑的2、倍，進一步地，柱面透鏡中心厚度最好 為透鏡曲率半徑的3倍。柱面透鏡之間的間距小于或等于相鄰兩像素間的距離。請參閱圖2，本發明實施例的柱面透鏡陣列結構示意圖中示出，柱透鏡陣列是由許 多柱面透鏡緊密排布而成，這一特性使得它對圖像具有“壓縮”和“隔離”的作用。相鄰柱 面透鏡中心距為t，柱面透鏡中心厚度d約為透鏡曲率半徑r的3倍。在圖片的左、右圖像 合成過程中，通過編輯立體圖像合成軟件，將左右圖像均分割成若干等分，分別以條紋狀態 記錄于各柱面透鏡的光軸兩邊，并且每一柱面透鏡的左半部都記錄同一圖像，當雙眼透過 柱透鏡陣列觀看圖像時，柱透鏡陣列又將其記錄的左、右圖像還原，使人雙眼看到的是同一 個景物的兩個不同的像。于是人的意念中就產生了具有視差立體效果的深度圖像。根據此原理，將柱透鏡陣列相鄰柱面透鏡中心距選取為LED偶數個像素的幾何寬 度之和，然后在顯示屏對應位置上依次顯示左、右視像的圖像。請參閱圖3，L處和R處的幾何尺寸為相鄰柱面透鏡中心距的二分之一，它們分別 顯示左眼、右眼的圖像。圖中的圖像對(如RiLi)必須嚴格對準在柱透鏡陣列的某一柱面透 鏡內，而不應當交錯于兩個相鄰柱面透鏡之間。根據柱透鏡陣列的分光原理，這樣可以使得 單眼在兩個不同視區中看到兩幅不同子圖像，從而在雙目中形成視差。計算機軟件從左、 右眼圖像中提取對應位置i，2i或者3i列像素寬的圖像，分別顯示到LED顯示屏幕上。以 2列像素寬、左右兩幅圖像大小均為347*232為例，計算機圖像合成軟件首先所要顯示圖像 的左右圖像各自分割為116組，每組包含2列像素。請參閱圖4 (a)，(b)，依照柱透鏡陣列分光原理，再將左右圖像同樣序號的圖像條 順次排列起來，如圖4 (c)所示，形成一幅新的包含立體信息的圖像，即可在不帶特殊眼鏡 的情況下，在LED顯示屏幕上觀看到具有縱深感的立體圖像。請參閱圖5，在對兩幅圖像進行合成的情況下，顯示圖像的各列像素與柱透鏡陣列嚴格匹配后，再經過柱透鏡陣列沿不同方向上的分光產生雙菱形區域為有效顯示區域。在 該區域內觀看者的雙目移動至L，R點時，單眼只能看見對應的圖像，從而形成雙目視差，并 能感受到最佳的立體影像效果。其中，有效顯示區域最寬處為最佳觀看距離Dopt，在這個距 離上視區寬度由進行合成的圖片數決定，左右兩幅圖片合成時寬度為2K，此時人眼間距為 K。Dmax與Dmin分別為可看到立體效果的最遠和最近觀看距離，由圖四三角形相似關系 可以推出Dmin = (A+K) *Dopt/(A+2K)，Dmax = (A+K) *Dopt/A。同時可以看出能有效地顯 示立體圖像的并不是空間任意一點，而是一些有限的區域，在有效顯示區域內，觀察者的左 右眼分別只觀看到左右圖像，在有效顯示區域之外，人的任何一只眼睛都可以同時觀看左 右兩個圖像并清晰分辨出兩個圖像。 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發 明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技 術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
一種LED顯示屏的裸眼立體成像方法，其特征在于包括以下步驟1)在LED顯示屏的顯示面上平鋪有至少兩個柱面透鏡，所述柱面透鏡的柱軸與LED顯示屏的列像素平行；2)使得相鄰的所述柱面透鏡的柱面中心距離等于LED顯示屏的偶數個像素的幾何寬度之和；3)所述LED顯示屏顯示圖像，所述柱面透鏡將圖像均分成條紋狀子圖像。
2.根據權利要求1所述的LED顯示屏的裸眼立體成像方法，其特征在于所述步驟3) 前還包括在LED顯示屏顯示圖像之前通過立體圖像合成軟件對LED顯示屏顯示圖像進行編 輯的步驟。
3.一種LED顯示屏裸眼立體成像系統，其特征在于，包括LED顯示屏和至少兩個柱面透 鏡，所述柱面透鏡平鋪在LED顯示屏的顯示面上，所述柱面透鏡的柱軸與LED顯示屏的像素 列向平行，且相鄰的所述柱面透鏡的中心距離等于LED顯示屏的偶數個像素的幾何寬度之 和。
4.根據權利要求3所述的LED顯示屏的裸眼立體成像系統，其特征在于所述柱面透 鏡的橫截面呈半圓形或者扇形或者呈“D”字形。
5.根據權利要求4所述的LED顯示屏的裸眼立體成像系統，其特征在于還包括圖像 編輯模塊，所述圖像編輯模塊與所述LED顯示屏電連接，所述圖像編輯模塊用于在LED顯示 屏顯示圖像之前對所述圖像進行編輯。
6.根據權利要求3飛所述的LED顯示屏的裸眼立體成像系統，其特征在于所述柱面 透鏡之間的間距小于或等于相鄰兩像素間的距離。
7.根據權利要求3飛所述的LED顯示屏的裸眼立體成像系統，其特征在于所述柱面 透鏡中心厚度為透鏡曲率半徑的2、倍。
8.根據權利要求7所述的LED顯示屏的裸眼立體成像系統，其特征在于所述柱面透 鏡中心厚度為透鏡曲率半徑的3倍。
全文摘要
本發明公開了一種LED顯示屏的裸眼立體成像方法及系統，包括以下步驟1)在LED顯示屏的顯示面上平鋪有至少兩個柱面透鏡，所述柱面透鏡的光軸與LED顯示屏的列像素平行；2)使得相鄰的所述柱面透鏡的柱面中心距離等于LED顯示屏的偶數個像素的幾何寬度之和；3)所述LED顯示屏顯示圖像，所述柱面透鏡將圖像均分成條紋狀子圖像。有益效果是本發明能夠利用已有設備，在經濟性及使用靈活性等方面具有非常明顯優勢，將大大提高戶外顯示屏的顯示效果。
文檔編號H04N13/00GK101924952SQ201010252938
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者張春旺, 林洺鋒, 王偉, 趙平林 申請人:深圳市洲明科技股份有限公司