集成成像顯示系統中的三維顯示方法和設備的制作方法

集成成像顯示系統中的三維顯示方法和設備的制作方法
【專利摘要】提供一種集成成像顯示系統中的三維顯示方法和設備。所述方法包括：產生N個第一視角圖像，其中，N為大于1的自然數，每個第一視角圖像對應于一個視角；從每個第一視角圖像分解出M個第二視角圖像，從而得到N組第二視角圖像，其中，M為大于1的自然數；基于生成的第二視角圖像產生M個單元圖像陣列（EIA）圖像；分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
【專利說明】集成成像顯示系統中的三維顯示方法和設備

【技術領域】
[0001] 本發明涉及三維顯示領域。更具體地講，涉及集成成像顯示系統中的三維顯示方 法和設備。

【背景技術】
[0002] 隨著科技的進步，顯示技術也由黑白發展到彩色，由二維平面顯示發展到三維 (3D)立體顯示，為用戶提供越來越趨于真實化的體驗。三維立體顯示技術可分為基于視差 的三維顯示、體顯示和全息顯示等。基于視差的三維顯示可分為視差屏障式和集成成像式。 在這些三維顯示方式中，集成成像顯示（IntegralImagingDisplay,IID)被認為是最有潛 力的一種三維顯示方式，因為這種方式的亮度高，可以讓用戶裸眼觀看到三維影像，并且這 種三維影像具有在水平和垂直方向上的連續視差變化，為用戶提供了一種真正的不變形的 三維效果體驗。
[0003] 集成成像顯示系統一般包括液晶顯示（IXD)面板和微透鏡陣列（MLA)。集成 成像顯示系統通過在微透鏡陣列之后的IXD面板上顯示作為二維圖像的單元圖像陣列 (Elementalimagearray:EIA)圖像而進行工作，從而用戶可以觀看到三維效果。通過微透 鏡陣列的折射，EIA圖像中的不同部分被折射到三維空間中的不同方向從而形成三維圖像。
[0004] 集成成像顯示系統的主要性能指標包括空間分辨率、角分辨率、可視角度和可顯 示的三維深度范圍等。其中，空間分辨率和角分辨率是一對相互矛盾的指標。通常來說，給 定一塊LCD面板，空間分辨率和角分辨率的乘積等于面板的總分辨率，因此，如果空間分辨 率高了，角分辨率就會降低，反之亦然。
[0005] 理想的集成成像顯示系統應該具有較高的空間分辨率和角分辨率。較高的空間分 辨率可為用戶提供三維場景的細節，較高的角分辨率則為用戶提供連續的視差變化和三維 體驗。由于空間分辨率和角分辨率的乘積等于面板的總分辨率，因此，要想同時提高這兩項 指標，或者提高某一項指標而由不想降低另一項指標，最直觀的方法就是提高LCD面板的 總分辨率。
[0006] 因此，需要一種在不改變IXD面板的總分辨率的基礎上，可以提高集成成像顯示 系統的空間分辨率同時不會降低集成成像顯示系統的角分辨率的技術。


【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于提供一種集成成像顯示系統中的三維顯示方法和設備。
[0008] 本發明的一方面提供一種集成成像顯示系統中的三維顯示方法，包括：A)產生N 個第一視角圖像，其中，N為大于1的自然數，每個第一視角圖像對應于一個視角；B)從每個 第一視角圖像分解出M個第二視角圖像，從而得到N組第二視角圖像，其中，M為大于1的 自然數；C)基于生成的第二視角圖像產生M個單元圖像陣列（EIA)圖像；D)分時顯示所述 M個單元圖像陣列圖像。
[0009] 可選地，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像在預定方向具有不同的 偏移，并且能夠疊加形成所述同一個第一視角圖像。
[0010] 可選地，不同組的第二視角圖像具有相同的偏移方式。
[0011] 可選地，在形成每個單元圖像陣列圖像時，從N個第一視角圖像分解出的N組第二 視角圖像之中分別選擇偏移相同的N個第二視角圖像來形成一個單元圖像陣列圖像。
[0012] 可選地，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像在預定方向的偏移為 (k-l)/M個像素，k為第二視角圖像的編號，k的范圍為[1，M]。
[0013] 可選地，所述方法還包括：E)將分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像的位置沿預 定方向移動預定距離，并在移動后的位置再次分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
[0014] 可選地，所述方法還包括重復步驟E)。
[0015] 可選地，第一視角圖像的分辨率大于第二視角圖像的分辨率。
[0016] 可選地，第一視角圖像在預定方向上的分辨率是第二視角圖像在預定方向上的分 辨率的M倍。
[0017] 可選地，第一視角圖像與從該第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的關系被 表示為下面的等式：
[0018]AB=Ih
[0019] 其中，IH為由第一視角圖像的沿預定方向的任意行的像素值形成的一維矩陣，A為 (MXN)X(MXN)的矩陣，B為由從第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的沿預定方向 的對應于所述任意行的行的像素值形成的一維矩陣，
[0020] 矩陣A的第i行j列元素A(i，j)的值通過如下方式確定：
[0021] 當d彡M-a且c=b+l時；或者當d〈M-a且c=b時，A(i,j)=l/M;在其他條件下， A(i,j)=0,
[0022] 其中，i和j為自然數，iG[1,MXN]，jG[l,MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N， d=floor(j/N)，％表示i除以M之后的余數，floor()表示向下取整函數。
[0023] 本發明的另一方面提供一種集成成像顯示系統中的三維顯示設備，包括：第一視 角圖像產生單元，產生N個第一視角圖像，其中，N為大于1的自然數，每個第一視角圖像對 應于一個視角；第二視角圖像產生單元，從每個第一視角圖像分解出M個第二視角圖像，從 而得到N組第二視角圖像，其中，M為大于1的自然數；映射單元，基于生成的第二視角圖像 產生M個單元圖像陣列（EIA)圖像；顯示單元，分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
[0024] 可選地，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像在預定方向具有不同的 偏移，并且能夠疊加形成所述同一個第一視角圖像。
[0025] 可選地，不同組的第二視角圖像具有相同的偏移方式。
[0026] 可選地，在形成每個單元圖像陣列圖像時，從N個第一視角圖像分解出的N組第二 視角圖像之中分別選擇偏移相同的N個第二視角圖像來形成一個單元圖像陣列圖像。
[0027] 可選地，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像在預定方向的偏移為 (k_l)/M個像素，k為第二視角圖像的編號，kG[1，M]。
[0028] 可選地，顯示單元還將分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像的位置沿預定方向移 動預定距離，并在移動后的位置再次分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
[0029] 可選地，顯示單元重復下述操作：將分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像的位置 沿預定方向移動預定距離，并在移動后的位置再次分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
[0030] 可選地，第一視角圖像的分辨率大于第二視角圖像的分辨率。
[0031] 可選地，第一視角圖像在預定方向上的分辨率是第二視角圖像在預定方向上的分 辨率的M倍。
[0032] 可選地，第一視角圖像與從該第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的關系被 表示為下面的等式：
[0033]AB=Ih
[0034] 其中，IH為由第一視角圖像的沿預定方向的任意行的像素值形成的一維矩陣，A為 (MXN)X(MXN)的矩陣，B為由從第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的沿預定方向 的對應于所述任意行的行的像素值形成的一維矩陣，
[0035] 矩陣A的第i行j列元素A(i，j)的值通過如下方式確定：
[0036] 當d彡M-a且c=b+l時；或者當d〈M-a且c=b時，A(i,j)=l/M;在其他條件下， A(i,j)=0,
[0037]其中，i和j為自然數，iG[1,MXN]，jG[l,MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N， d=floor(j/N)，％表示i除以M之后的余數，floor()表示向下取整函數。
[0038] 根據本發明的三維顯示方法和設備，利用人眼視覺暫留以及對運動物體無意識追 隨的特點，通過分時顯示具有位置偏移的多個單元圖像陣列圖像，在不提高LCD面板的總 分辨率的情況下，可以提高集成成像顯示系統的空間分辨率同時不會降低集成成像顯示系 統的角分辨率。
[0039] 將在接下來的描述中部分闡述本發明另外的方面和/或優點，還有一部分通過描 述將是清楚的，或者可以經過本發明的實施而得知。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述和其它目的、特點和優點將會 變得更加清楚，其中：
[0041] 圖1示出根據本發明的實施例的在集成成像顯示系統中進行三維顯示的方法；
[0042] 圖2示出根據本發明的實施例的在集成成像顯示系統中進行三維顯示的設備。

【具體實施方式】
[0043] 下面，將參照附圖詳細描述根據本發明的示例性實施例。
[0044]圖1示出根據本發明的實施例的在集成成像顯示系統中進行三維顯示的方法。
[0045] 如圖1所示，在步驟101，產生N個第一視角圖像。這里，N為大于1的自然數，每 個第一視角圖像對應于一個視角。
[0046] 在現有的集成成像顯示技術中，利用不同視角的視角圖像來產生單元圖像陣列 (EIA)圖像。視角圖像的分辨率對應于集成成像顯示系統中的微透鏡陣列的分辨率。假設 微透鏡陣列為mXn的微透鏡陣列，則視角圖像的分辨率為mXn。
[0047] 在本發明中，第一視角圖像的分辨率大于現有技術的視角圖像的分辨率。換言之， 第一視角圖像的分辨率大于微透鏡陣列的分辨率。
[0048] 優選地，為了將預定方向（例如，水平方向、堅直方向、其他任意方向等）上的空間 分辨率提高預定倍數(例如，M倍)，第一視角圖像在該預定方向上的分辨率是微透鏡陣列在 該預定方向上的分辨率的預定倍數。例如，為了將水平方向的空間分辨率提高M倍，第一視 角圖像的分辨率為mX(MXn)。
[0049] 在步驟102,從每個第一視角圖像分解出M個第二視角圖像。這里，M為大于1的 自然數。換言之，可得到N組第二視角圖像，每組包括M個第二視角圖像。第二視角圖像的 分辨率對應于微透鏡陣列的分辨率，例如，mXn。
[0050] 從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像為這樣的圖像：所述M個第二視 角圖像彼此之間在預定方向上存在偏移，能夠疊加形成所述同一第一視角圖像。
[0051] 另外，從不同第一視角圖像提取的不同組的第二視角圖像之間的偏移情況相同。 例如，假設在不同組中的M個第二視角圖像以相同方式被編號，則不同組之間編號相同的 第二視角圖像具有相同的偏移。
[0052] 在一個示例中，這M個第二視角圖像中存在一個沒用偏移的第二視角圖像（以下， 稱為基準圖像)，剩余的M-1個第二視角圖像沿預定方向存在不同的偏移。換言之，剩余的 M-1個第二視角圖像相對于基準圖像沿預定方向存在不同的偏移。該偏移的范圍為1/M個 像素至（M-l)/M個像素。
[0053] 在一個優選實施例中，剩余的M-1個第二視角圖像的沿預定方向的偏移以1/M個 像素為步長從1/M個像素增加至（M_l)/M。
[0054] 剩余的M-1個第二視角圖像的沿預定方向的偏移可被表示為（k_l)/M，k為第二視 角圖像的編號，范圍為[2，M]。換言之，編號相鄰的兩個第二視角圖像之間的沿預定方向的 預定偏移為1/M個像素。
[0055] 應該理解，可利用現有的各種圖像分解算法來分解出上面定義的第二視角圖像。 此外，可以選擇具有任意偏移的第二視角圖像作為基準圖像。這里提出基礎圖像的概念僅 是為了說明第二視角圖像彼此之間在預定方向上的偏移的情況，在分解第二視角圖像時可 不需要存在基準圖像作為參考。
[0056] 下面提供一種根據本發明的分解第二視角圖像的方法。
[0057] 具體地說，某個第一視角圖像與從該第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的 關系被表示為下面的等式（1):
[0058] AB=Ih (1)
[0059] 其中，IH為由第一視角圖像的沿上述預定方向的任意行的像素值形成的一維矩 陣，A為（MXN)X(MXN)的矩陣，B為由M個第二視角圖像的沿預定方向的對應于所述任意 行的行的像素值形成的一維矩陣。
[0060] 矩陣B可以表示如下：

【權利要求】
1. 一種集成成像顯示系統中的三維顯示方法，包括： A) 產生N個第一視角圖像，其中，N為大于1的自然數，每個第一視角圖像對應于一個 視角； B) 從每個第一視角圖像分解出M個第二視角圖像，從而得到N組第二視角圖像，其中， M為大于1的自然數； C) 基于生成的第二視角圖像產生M個單元圖像陣列（EIA)圖像； D) 分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像 在預定方向具有不同的偏移，并且能夠疊加形成所述同一個第一視角圖像。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，不同組的第二視角圖像具有相同的偏移方式。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中，在形成每個單元圖像陣列圖像時，從N個第一視 角圖像分解出的N組第二視角圖像之中分別選擇偏移相同的N個第二視角圖像來形成一個 單元圖像陣列圖像。
5. 根據權利要求2所述的方法，其中，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖像 在預定方向的偏移為（k_l)/M個像素，k為第二視角圖像的編號，k的范圍為[1，M]。
6. 根據前述任意一項權利要求所述的方法，還包括：E)將分時顯示所述M個單元圖像 陣列圖像的位置沿預定方向移動預定距離，并在移動后的位置再次分時顯示所述M個單元 圖像陣列圖像。
7. 根據權利要求6所述的方法，還包括重復步驟E)。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，第一視角圖像的分辨率大于第二視角圖像的分 辨率。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，第一視角圖像在預定方向上的分辨率是第二視 角圖像在預定方向上的分辨率的M倍。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中，第一視角圖像與從該第一視角圖像分解出的M 個第二視角圖像的關系被表示為下面的等式： AB=Ih 其中，IH為由第一視角圖像的沿預定方向的任意行的像素值形成的一維矩陣，A為 (MXN) X (MXN)的矩陣，B為由從第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的沿預定方向 的對應于所述任意行的行的像素值形成的一維矩陣， 矩陣A的第i行j列元素 A (i，j)的值通過如下方式確定： 當d彡M - a且c=b+l時；或者當d〈M - a且c=b時，A(i，j) =1/M ;在其他條件下， A(i, j)=0, 其中，i 和 j 為自然數，i e [1，MXN]，j G [1，MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N, d=floor (j/N)，％表示i除以M之后的余數，floor ()表示向下取整函數。
11. 一種集成成像顯示系統中的三維顯示設備，包括： 第一視角圖像產生單元，產生N個第一視角圖像，其中，N為大于1的自然數，每個第一 視角圖像對應于一個視角； 第二視角圖像產生單元，從每個第一視角圖像分解出M個第二視角圖像，從而得到N組 第二視角圖像，其中，M為大于1的自然數； 映射單元，基于生成的第二視角圖像產生M個單元圖像陣列（EIA)圖像； 顯示單元，分時顯示所述M個單元圖像陣列圖像。
12. 根據權利要求11所述的設備，其中，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖 像在預定方向具有不同的偏移，并且能夠疊加形成所述同一個第一視角圖像。
13. 根據權利要求12所述的設備，其中，不同組的第二視角圖像具有相同的偏移方式。
14. 根據權利要求12所述的設備，其中，在形成每個單元圖像陣列圖像時，從N個第一 視角圖像分解出的N組第二視角圖像之中分別選擇偏移相同的N個第二視角圖像來形成一 個單元圖像陣列圖像。
15. 根據權利要求12所述的設備，其中，從同一個第一視角圖像提取的M個第二視角圖 像在預定方向的偏移為（k-l)/M個像素，k為第二視角圖像的編號，kG [1，M]。
16. 根據權利要求11-15中任意一項所述的設備，其中，顯示單元還將分時顯示所述M 個單元圖像陣列圖像的位置沿預定方向移動預定距離，并在移動后的位置再次分時顯示所 述M個單元圖像陣列圖像。
17. 根據權利要求16所述的設備，其中，顯示單元重復下述操作：將分時顯示所述M個 單元圖像陣列圖像的位置沿預定方向移動預定距離，并在移動后的位置再次分時顯示所述 M個單元圖像陣列圖像。
18. 根據權利要求11所述的設備，其中，第一視角圖像的分辨率大于第二視角圖像的 分辨率。
19. 根據權利要求11所述的設備，其中，第一視角圖像在預定方向上的分辨率是第二 視角圖像在預定方向上的分辨率的M倍。
20. 根據權利要求11所述的設備，其中，第一視角圖像與從該第一視角圖像分解出的M 個第二視角圖像的關系被表示為下面的等式： ab=ih 其中，IH為由第一視角圖像的沿預定方向的任意行的像素值形成的一維矩陣，A為 (MXN) X (MXN)的矩陣，B為由從第一視角圖像分解出的M個第二視角圖像的沿預定方向 的對應于所述任意行的行的像素值形成的一維矩陣， 矩陣A的第i行j列元素 A (i，j)的值通過如下方式確定： 當d彡M - a且c=b+l時；或者當d〈M - a且c=b時，A(i，j) =1/M ;在其他條件下， A(i, j)=0, 其中，i 和 j 為自然數，i e [1，MXN]，j G [1，MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N, d=floor (j/N)，％表示i除以M之后的余數，floor ()表示向下取整函數。
【文檔編號】H04N13/04GK104427326SQ201310403633
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】周明才, 李煒明, 王山東, 焦少慧, 洪濤, 王海濤, 金智淵 申請人:北京三星通信技術研究有限公司, 三星電子株式會社