顯示裝置及其控制方法與流程

本發明屬于立體電視和立體顯示技術領域。

背景技術：

用戶在觀看電視或顯示器時，觀看視角分為水平視角和垂直視角，水平視角是指以顯示器的法線(即顯示器正中間的垂直假想線)為準，用戶視線在法線左方或右方與法線所成的一定角度；垂直視角是指用戶視線在法線上方或下方與法線所成的一定角度。

目前，電視機產品已經進入立體顯示時代，立體電視顛覆了傳統電視的顯示原理和收看方式，其性能測評指標也將有所區別。目前市面上的立體電視的立體顯示屏幕主要采用分時式和分光式兩種立體成像方式，通過分時或分光方式分離左右眼畫面，形成立體視覺。分時成像方式的立體顯示屏幕一般采用液晶快門式立體眼鏡，采用液晶的快速閃爍來分別交替遮擋左右眼的畫面，使左右眼看到的畫面不同；分光成像方式的立體顯示屏幕一般采用光學偏振式立體眼鏡，左右眼鏡片為不同方向的偏振光鏡片，通過光學偏振原理使左右眼看到的畫面不同。

立體電視左右眼畫面應為獨立畫面，但由于立體顯示屏幕和立體眼鏡器件或性能原因，又或者用戶的觀看角度等因素，往往使得用戶觀看的左右眼畫面無法做到完全分離，左右眼畫面會發生相互影響，形成串擾。串擾會造成用戶觀看的立體感降低，畫面質量下降，容易疲勞等。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種新的適用于快門式立體眼鏡顯示技術的顯示裝置及立體圖像顯示控制方法。

本發明提供的顯示裝置，適用于立體顯示，該顯示裝置包括：顯示單元，該顯示單元交替的顯示左眼圖像和右眼圖像；處理單元，該處理單元與該顯示單元電性連接；立體眼鏡，使用者佩戴該立體眼鏡以分別觀看該左眼圖像與該右眼圖像；以及感測器，該感測器用于感測使用者的視線與該顯示單元的法線之間的夾角；其中，當該夾角為第一角度時，該第一角度不為0°，該第一角度經由該感測器而傳送至該處理單元，定義該左眼圖像和該右眼圖像中同一物體的中心的連線為物體中心連線，定義使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線為視線中心連線，該處理單元依據該第一角度調整該左眼圖像與該右眼圖像，使得該物體中心連線與該視線中心連線相互平行。

可選地，該第一角度為大于等于30°。

可選地，該左眼圖像包括至少一第一立體物體影像，該右眼圖像包括至少一第二立體物體影像，該至少一第一立體物體影像與該至少一第二立體物體影像相互對應。

可選地，該處理單元控制該至少一第一立體物體影像及該至少一第二立體物體影像以該法線為中心分別旋轉該第一角度。

可選地，該處理單元控制旋轉后的該至少一第一立體物體影像朝向第一方向調整，以及該處理單元控制旋轉后的該至少一第二立體物體影像朝向第二方向調整，使得旋轉后的該至少一第一立體物體影像的中心與旋轉后的該至少一第二立體物體影像的中心之間的該物體中心連線平行該視線中心連線，其中，該第一方向與該第二方向相反。

可選地，還包括轉換單元，該轉換單元用于將2d圖像轉換為該左眼圖像與該右眼圖像。

可選地，該立體眼鏡為快門式立體眼鏡。

可選地，該感測器設置于該立體眼鏡中，其中，該感測器為選自重力感測器、陀螺儀或者加速度感測器的其中之一。

可選地，該感測器為影像拍攝裝置，該影像拍攝裝置設置于該顯示單元中，該影像拍攝裝置用于追蹤該立體眼鏡的位置以獲得使用者的視線與該顯示單元的法線之間的夾角。

本發明還提供一種立體影像的控制方法，該控制方法包括：

step1：感測使用者的視線方向與顯示單元的法線的夾角，并判斷該夾角是否為第一角度，該第一角度不為0°；

step2：當夾角為第一角度，傳送第一角度至處理單元，處理單元輸出控制信號調整左眼圖像與右眼圖像；以及

step3：控制該左眼圖像與該右眼圖像中同一物體的中心的連線與使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線相互平行；

其中，定義該左眼圖像和該右眼圖像中同一物體的中心的連線為物體中心連線，定義使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線為視線中心連線；左眼圖像包括至少一第一立體物體影像，右眼圖像包括至少一第二立體物體影像；處理單元控制至少一第一立體物體影像及至少一第二立體物體影像以該法線為中心分別旋轉第一角度；處理單元控制旋轉后的至少一第一立體物體影像朝向第一方向調整，以及處理單元控制旋轉后的至少一第二立體物體影像朝向第二方向調整，使得旋轉后的至少一第一立體物體影像的中心與旋轉后的至少一第二立體物體影像的中心之間的該物體中心連線平行該視線中心連線。

與現有技術相比，本發明提供的適用于立體顯示的顯示裝置及其控制方法，藉由感測器感測使用者觀看顯示單元的視線方向與顯示單元的法線之間的夾角，當夾角為第一角度時，處理單元調整左眼圖像與右眼圖像中同一物體的中心之間的連線，即物體中心連線，與使用者左眼視線中心與右眼視線中線的連線，即視線中線連線相互平行，以使得使用者在任意觀看位置及觀看角度下都可以觀看到正確的立體圖像，提高了用戶體驗。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的適用于立體顯示的電子裝置的示意圖。

圖2為圖1中的電子裝置的功能模塊示意圖。

圖3為圖1的顯示單元顯示的左眼圖像與右眼圖像的示意圖。

圖4至圖5為調整圖3的左眼圖像中心與右眼圖像中心的連線與使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線相互平行的示意圖。

圖6本發明另一實施例的適用于立體顯示的電子裝置的示意圖。

圖7為本發明的左眼圖像與右眼圖像的調整方法流程圖。

具體實施方式

為使得對本發明的內容有更清楚及更準確的理解，現在將結合附圖詳細說明，說明書附圖示出本發明的實施例的示例，其中，相同的標號表示相同的元件。可以理解的是，說明書附圖示出的比例并非本發明實際實施的比例，其僅為示意說明為目的，并未依照原尺寸作圖。

圖1為本發明一實施例的適用于立體顯示的電子裝置的示意圖，圖2為圖1中的電子裝置的功能模塊示意圖，圖3為圖1中的顯示單元顯示的立體圖像的示意圖。

如圖1至圖3所示，顯示裝置100適用于立體顯示技術領域，其包括顯示單元10、立體眼鏡20、處理單元30以及感測器21，顯示單元10以預定時間間隔交替地輸出左眼圖像11和右眼圖像12；使用者佩戴立體眼鏡20后，使用左眼識別左眼圖像11且使用右眼識別右眼圖像12，因此藉由左眼圖像11和右眼圖像12的置換使用者會感到立體效果；感測器21用于感測使用者的視線與顯示單元10的法線n之間的夾角，當夾角為第一角度時，第一角度不為0°，感測器21將第一角度傳遞給處理單元30，處理單元30依據上述第一角度，調整左眼圖像11與右眼圖像12中同一物體的物體的中心的連線與使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線o1(視線中心連線)相互平行。其中，法線n垂直貫穿顯示單元10，于x軸(或稱水平方向中心軸線，下同)、y軸(或稱垂直方向中心軸線，下同)及z軸(或稱法線方向中心軸線，下同)構成的三維坐標系中，法線n與z軸相互重疊，顯示單元10的顯示面位于x軸和y軸構成的平面上，而x軸、y軸及z軸的交點為顯示單元10的中心點；立體眼鏡20于x軸、y軸及z軸構成的三維坐標系中的位置，可依據立體眼鏡20的觀看視線與z軸之間的夾角確定。

實際操作中，為了產生立體感，左眼圖像11會根據物體的景深，以y軸為基準，將物體左移一些；右眼圖像12會根據物體的景深，以y軸為基準，將物體右移一些，左眼圖像11和右眼圖像12顯示于顯示單元10上時，同一物體的中心不重合，而是具有一定間隔。

如圖1與圖3所示，當使用者佩戴立體眼鏡20并處于p1位置時，使用者按照第一視線方向v1觀看顯示單元10顯示的左眼圖像11及右眼圖像12，第一視線方向v1平行于左眼視線方向l1及右眼視線方向r1，且第一視線方向v1與法線n的方向相互重合，此時，將p1位置稱為觀看顯示單元10的正視視角，于正視視角下觀看左眼圖像11與右眼圖像12，可使得使用者觀看到最佳的立體效果。其中，左眼圖像11包括至少一第一立體物體影像，右眼圖像12包括至少一第二立體物體影像，至少一第一立體物體影像與至少一第二立體物體影像一一對應，即，左眼圖像11中的一個第一立體物體影像與右眼圖像12中的對應的一個第二立體物體影像結合可使得使用者觀看到對應物體的立體效果。本實施例中，至少一第一立體物體影像包括第一影像111與第二影像113，至少一第二立體物體影像包括第三影像121與第四影像123，第一影像111與第三影像121相對，且第一影像111與第三影像121結合使得使用者能夠觀看到對應的第一物體的立體效果，例如，第一圓柱體的立體效果；第二影像113與第四影像123相對，且第二影像113與第四影像123結合使得使用者能夠觀看到對應的第二物體的立體效果，例如，第二圓柱體的立體效果；其中，第二圓柱體位于第一圓柱體的后側。本實施例中，以兩個圓柱體為例進行說明，但不以此為限，至少一第一立體物體影像及至少一第二立體物體影像的數量和類型可依據顯示需求而選擇。

定義左眼圖像11和右眼圖像12同一物體的中心的連線為物體中心連線，定義使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線o1為視線中心連線。當使用者處于p1位置時，第一角度等于0°，視線中心連線平行于x軸，物體中心連線也平行于x軸，從而物體中心連線平行于視線中心連線。具體到本實施例中，請參照圖3，當使用者佩戴立體眼鏡20于正視視角觀看顯示單元10時，左眼圖像11中的第一影像111具有第一中心112，第二影像113具有第二中心114；右眼圖像12的第三影像121具有第三中心122，第四影像123具有第四中心124；其中，第一中心112與第三中心122的之間的第一連線c1平行于左眼視線中心與右眼視線中心的連線o1，且第二中心114與第四中心124的之間的第二連線c2平行于左眼視線中心與右眼視線中心的連線o1，本實施例中，兩個物體中心連線(第一連線c1及第二連線c2)均平行于視線中心連線，左眼圖像11和右眼圖像12之間不存在串擾，進而使得使用者可觀看到較佳的立體效果。

然而，在實際地觀看過程中，使用者往往并非處于上述正視視角，即，使用者佩戴立體眼鏡20后相對顯示單元20的位置與角度隨著使用者觀看顯示單元10的所在位置與使用者的觀看姿勢而有所不同。例如，當使用者的觀看位置處于p2位置時，此時，使用者的頭部以法線n為中心，沿著順時針方向在x軸與y軸構成的平面上轉動一定角度，例如30°，使用者按照第二視線方向v2分別觀看顯示單元10顯示的左眼圖像11與右眼圖像12，第二視線方向v2平行于左眼視線方向l2及右眼視線方向r2，第二視線方向v2與法線n之間具有夾角b，當夾角b為第一角度時，第一角度不為0°，例如第一角度為大于等于30°，較佳的，第一角度為銳角。由于使用者頭部的轉動，使得第二視線方向v2與法線n之間存在夾角b，因此，當使用者以第二視線方向v2分別觀看顯示單元10顯示的左眼圖像11與右眼圖像12時，視線中心連線與x軸間具有一定夾角而不平行，若不調整左右眼圖像，則此時物體中心連線仍平行于x軸，視線中心連線不再與物體中心連線平行，容易造成影像信號的串擾，使用者必然無法觀看到較佳的立體影像效果，因此，有必要對左眼圖像11與右眼圖像12進行對應的處理，使得處理后左右眼圖像交替顯示于顯示單元10上時物體中心連線可與視線中心連線平行，以確保使用者能夠觀看到正確的立體圖像。關于對左眼圖像11與右眼圖像12的處理過程，現做如下詳細說明。于本實施例中，以使用者的頭部沿著順時針方向在x軸與y軸構成的平面上轉動30°為例進行說明，但不以此為限。在本發明的其他實施例中，使用者的頭部也可沿著逆時針方向在x軸與y軸構成的平面上轉動一定角度，該角度可為大于0°的銳角。

需要說明的是，為了方便說明，圖3中將左眼圖像11和右眼圖像12同時繪示并左右排布，實際操作中，左眼圖像11和右眼圖像12為獨立影像并由顯示單元10交替顯示。

圖4至圖5為調整圖3的左眼圖像中心與右眼圖像中心的連線與使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線相互平行的示意圖。

請同時參照圖1至圖5，感測器21設置于立體眼鏡20上，感測器21例如為選自重力感測器、陀螺儀或者加速度感測器的其中之一，立體眼鏡20例如為快門式立體眼鏡。當感測器21感測到第二視線方向v2與法線n之間的夾角b為第一角度時，第一角度不為0°，感測器21可以有線通信或者無線通訊的方式將第一角度傳送給處理單元30，本實施例中，感測器21通過無線通信的方式(例如，藍牙、wifi等)與處理單元30相互連接以傳遞信號。處理單元30設置于顯示單元10中，其可以是顯示單元10自帶的處理器(例如，cpu)。

處理單元30接收第一角度，分別對左眼圖像11及右眼圖像12輸出控制信號。如圖4所示，于x軸及y軸構成的平面上，將左眼圖像11以法線n為中心，順時針旋轉第一角度得到左眼轉換圖像13；以及將右眼圖像12以法線n為中心，順時針旋轉第一角度得到右眼轉換圖像14。左眼轉換圖像13中第一影像131及第二影像132亦分別以法線n為中心，在x軸及y軸的平面上，順時針旋轉了第一角度；相似地，右眼轉換圖像14中第三影像141及第四影像143亦以法線n為中心，在x軸及y軸的平面上，順時針旋轉了第一角度。此時，第一影像131的第一中心132與第三影像141的第三中心142之間的第三連線c3，與立體眼鏡20處于p2位置時，左眼視線中心與右眼視線中心的連線o2未能夠相互平行，即，第三連線c3與連線o2之間不平行；且第二影像133的第二中心134與第四影像143的第四中心144之間的第四連線c4，與立體眼鏡20處于p2位置時，左眼視線中心與右眼視線中心的連線o2未能夠相互平行，即，第四連線c4與連線o2之間不平行。本實施例中，兩個物體中心連線(第三連線c3及第四連線c4)均未平行于視線中心連線(連線o2)，因此，此時使用者仍然不能觀看到正確的立體圖像。需要說明的是，為了方便說明，圖4中將左眼轉換影像13和右眼轉換影像14同時繪示并左右排布，實際操作中，此過程為處理單元30在其內部進行影像處理，并不會顯示于顯示單元10上。

為了使得使用者可以觀看到正確的立體圖像，如圖5所示，處理單元30繼續控制左眼轉換圖像13朝向第一方向移動得到左眼修正圖像15，同時控制右眼轉換圖像14朝向第二方向移動得到右眼修正圖像16，其中，左眼修正圖像15中的第一影像151的第一中心152與右眼修正圖像16的第三影像161的第三中心162的第五連線c5與立體眼鏡20處于p2位置時，左眼視線中心與右眼視線中心的連線o2相互平行，且左眼修正圖像15中的第二影像153的第二中心154與右眼修正圖像16的第四影像163的第四中心164的第六連線c6與立體眼鏡20處于p2位置時，左眼視線中心與右眼視線中心的連線o2相互平行，即此時兩個物體中心連線(本實施例中包括第五連線c5及第六連線c6)與視線中心連線(本實施例中視線中心連線為連線o2)平行。本實施例中，由于使用者在x軸和y軸構成的平面上，沿順時針方向第二視線方向v2偏移了第一角度例如30°，使得使用者在實際觀看時，即使對左眼圖像11和右眼圖像12以法線n為中心，旋轉第一角度例如30°后，使用者透過立體眼鏡20觀看得到的左眼轉換圖像13中的第一影像131與第二影像133相對于連線o2實質上偏下，而使用者透過立體眼鏡20觀看得到的右眼轉換圖像14中的第三影像141與第四影像143相對于連線o2實質上偏上，為了使得第三連線c3與第四連線c4分別能夠與連線o2平行，因此，控制左眼轉換圖像13朝向+y軸方向(第一方向)移動，同時控制右眼轉換圖像14朝向-y軸方向(第二方向)移動，即，第一方向與第二方向相反，但不以此為限。在本發明其他實施例中，第一方向和第二方向的相對關系可依據使用者的觀看位置及歪斜角度而定。需要說明的是，為了方便說明，圖5中將左眼修正影像15和右眼修正影像16同時繪示并左右排布，實際操作中，此過程為處理單元30在其內部進行影像處理后，左眼修正影像15和右眼修正影像16為獨立影像并由顯示單元10交替顯示。

本實施例中，當使用者視線方向發生變化，導致視線中心連線與左、右眼圖像中的同一物體的中心的連線，即物體中心連線不再平行時，則調整左右眼圖像，直至調整后的物體中心連線與視線中心連線平行。圖4及圖5所示，可先將左右眼圖像先進行角度相同的旋轉，然后再進行平移。實際操作中，亦可先將左右眼圖像進行相反方向的平移，然后再旋轉，或者一邊旋轉一邊平移，只要使得調整后的物體中心連線可與視線中心連線平行即可。

本實施例中，顯示單元10直接接收立體圖像，立體圖像包括左眼圖像11與右眼圖像12，即，顯示單元10直接將左眼圖像11與右眼圖像12交替輸出即可，因此，處理單元30可直接對左眼圖像11與右眼圖像12進行上述旋轉處理及位置修正的處理。在本發明其他實施例中，顯示單元10直接接收2d圖像，顯示單元10例如還包括轉換單元40(如圖2所示)，轉換單元40用于將2d圖像轉換為包括左眼圖像11與右眼圖像12的立體圖像后，供顯示單元10交替輸出。此時，若顯示單元10接收的是2d圖像，則上述依據第一角度，以法線n為中線旋轉的過程，可調整至2d圖像轉換為3d圖像之前，即，先對2d圖像進行旋轉；接著，將旋轉后的2d圖像于轉換單元40中轉化為包括左眼圖像與右眼圖像的立體圖像；最后，調整左眼圖像與右眼圖像中同一物體的物體的中心的連線，即物體中心連線與使用者的視線中心連線相互平行，以確保使用者可觀看到正確的立體圖像，修正過程如上所述，不另贅述。此外，本發明中，顯示單元10可以是家用電視、游戲機等。

繼續參照圖3至圖5，左眼圖像11還可包括左眼背景圖像115，右眼圖像12還可包括右眼背景圖像125，其中，當左眼背景圖像115與右眼背景圖像125均為遠處的背景時，例如，天空，地平面等，其對立體影像的影響較小，處理單元30對左眼圖像11及右眼圖像12的調整控制過程中，不會將其進行相應的調整，維持原先的狀態即可；但，當左眼背景圖像115為距離第一影像111及第二影像113較近的圖像或者相關聯的圖像時，處理單元30需同時對左眼背景圖像115進行與第一影像111及第二影像113相似的調整過程；相似地，當右眼背景圖像125為距離第三影像121及第四影像123較近的圖像或者相關聯的圖像時，處理單元30需同時對右眼背景圖像125進行與第三影像121及第四影像123相似的調整過程。具體地，當使用者佩戴立體眼鏡20于p2位置時，將左眼背景圖像115與右眼背景圖像125分別以法線n為中心，于x軸及y軸構成的平面上，順時針旋轉30°以分別獲得左眼背景轉換圖像135及右眼背景轉換圖像145；接著，處理單元30將左眼背景轉換圖像135朝向第一方向(+y軸方向)調整以得到左眼背景修正圖像155，以及將右眼背景轉換圖像145朝向第二方向(-y軸方向)調整以得到右眼背景修正圖像165，其中，較佳地，左眼背景圖像115的調整過程可以與第一影像111及第二影像113的調整過程同步進行；右眼背景圖像125的調整過程可以與第三影像121及第四影像123的調整過程同步進行。

圖6本發明另一實施例的適用于立體顯示的顯示裝置的示意圖。

如圖6所示，顯示裝置100’與顯示裝置100的區別在于，感測器不同，電子裝置100’中，感測器101設置于顯示單元10上，例如為影像拍攝裝置，感測器101用以追蹤立體眼鏡20的視線方向，并判斷視線方向與法線n之間的夾角，依據夾角的角度，處理單元30(圖2所示)以如上所述的方式調整左眼圖像與右眼圖像獲得左眼修正圖像與右眼修正圖像，以使得使用者能夠通過立體眼鏡20觀看到正確的立體圖像，感受良好的立體效果。具體的調整過程，請參照上述說明，不另贅述。

此外，在本發明的其它實施例中，感測器設置于顯示裝置的顯示單元上，用于追蹤使用者的觀看視線與顯示單元的法線的之間的夾角，處理單元例如為設置于立體眼鏡上的棱鏡模組，棱鏡模組包括第一棱鏡與第二棱鏡，立體眼鏡還包括接收單元，接收單元用以接收感測器測量的上述夾角，依據夾角的角度，調節第一棱鏡與第二棱鏡的相對位置，使得左眼圖像與右眼圖像中的物體中心連線與使用者的視線中心連線相互平行，實現使用者能夠觀看到正確的立體圖像，感受良好的立體效果。

圖7為本發明的左眼圖像與右眼圖像的調整方法流程圖。

如圖7所示，本發明還提供一種適用于立體顯示的左眼圖像與右眼圖像的調整方法，其包括：

step1：感測使用者的視線方向與顯示單元的法線的夾角，并判斷該夾角是否為第一角度，該第一夾角不為0°；

step2：當夾角為第一角度時，傳送第一角度至處理單元，處理單元輸出控制信號調整左眼圖像與右眼圖像；以及

step3：控制左眼圖像的中心與右眼圖像的中心之間的連線與使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線相互平行；

定義左眼圖像和右眼圖像中同一物體的中心的連線為物體中心連線，定義使用者的左眼視線中心與右眼視線中心的連線為視線中心連線；左眼圖像包括至少一第一立體物體影像，右眼圖像包括至少一第二立體物體影像；處理單元控制至少一第一立體物體影像及至少一第二立體物體影像以該法線為中心分別旋轉第一角度；處理單元控制旋轉后的至少一第一立體物體影像朝向第一方向調整，以及處理單元控制旋轉后的至少一第二立體物體影像朝向第二方向調整，使得旋轉后的至少一第一立體物體影像的中心與旋轉后的至少一第二立體物體影像的中心之間的該物體中心連線平行該視線中心連線。

綜上所述，本發明提供的適用于立體顯示的顯示裝置及其控制方法，藉由感測器感測使用者觀看顯示單元的視線方向與顯示單元的法線之間的夾角，當夾角為第一角度時，處理單元調整左眼圖像與右眼圖像中同一物體的中心之間的連線，即物體中心連線與使用者左眼視線中心與右眼視線中心的連線，即視線中心連線相互平行，以使得使用者在任意觀看位置及觀看角度下都可以觀看到正確的立體圖像，提高了用戶體驗。

當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。