本发明专利技术公开了一种基于三合一LED裸眼3D显示装置及制备方法。本发明专利技术提出虚拟子像素，虚拟子像素间距p等于三合一LED显示屏的像素点距p0的1/3，按照虚拟子像素间距设置光栅参数，并按照虚拟子像素将视差图像生成合成图像，输出显示在三合一LED显示屏上；本发明专利技术解决了三合一LED显示屏用于裸眼3D显示时，只能基于像素级别进行光栅设计和生成合成图像的技术难题；本发明专利技术有效均衡立体显示分辨率在水平和竖直方向上的分辨率损失，提高立体显示图像的质量，增加图像细腻度和立体观看舒适度；提高了市面上常见的三合一LED显示屏可用于裸眼3D显示领域的可能性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及裸眼3D显示技术，尤其涉及一种基于三合一 LED裸眼3D显示装置及 制备方法。
技术介绍
人们在观看自然物体时，既可以感知物体的形状，同时也可以感知物体远离自己 的距离及物体的相对位置关系，能够显示这种完整的物体空间信息的显示系统被称为3D 显示系统。随着社会的发展和科技的进步，各种3D显示技术已经渐渐发展起来。 裸眼3D显示装置是不需要辅助设备（如佩戴红蓝、偏振、快门眼镜或者液晶头盔 等）的一种显示技术，它在航空航天、军事、医学、广告设计和娱乐互动等领域均有广泛的 应用背景。裸眼3D显示装置包括2D显示屏和光栅，光栅采用狭缝光栅或者柱透镜光栅；将 同一场景所获得的多幅稍有差异的图像称为视差图像，将视差图像的子像素（2D显示屏中 一个完整像素包括红R绿G蓝B色散子像素组成）按照光栅的光学结构，以一定规律排列 生成合成图像，将合成图像显示在2D显示屏上，由于狭缝光栅的遮挡作用或柱透镜光栅的 折射作用，观看者的左右眼看到的图像信息来自不同的视差图像，经过大脑融合产生具有 立体效果的立体图像。 裸眼3D显示装置中，通常采用IXD液晶显示屏作为其2D显示屏。然而，IXD普遍 存在着亮度偏低、显示尺寸受限等问题，而LED显示屏相比于LCD来说，具有高亮度、形状尺 寸几乎可任意拼接等优势，正逐渐应用到裸眼3D显示装置中。 通常，裸眼3D显示装置对2D显示屏的子像素排布要求很高，一般需满足如下要 求：一个完整像素中由IRlGlB三色子像素灯组成，并且子像素应在水平方向上按红R、绿G、 蓝B的顺序循环排布，在垂直方向上为红、绿、蓝的同一色，且要求每个子像素在水平和垂 直方向上的间距均应保持相等。 但是，对于市面上常见的LED显示屏来说，其子像素结构通常难以满足裸眼3D显 示领域的特殊要求。目前，若仍希望采用LED屏作为裸眼3D系统中的2D显示屏，可以采用 满足特殊结构要求的三拼一 LED显示屏或者三合一 LED显示屏；三拼一 LED显示屏中，子像 素的间距相等，为完整的像素间距的三分之一；而三合一 LED显示屏中，子像素的间距不均 匀。如果采用三拼一 LED显示屏，成本较高，且分辨率不易降低；如果采用三合一 LED显示 屏，通常基于整像素级别进行光栅设计和图像合成，也就是说将IRlGlB三个子像素作为一 个整体，此时的像素间距即为LED显示屏的点距，但这种方法会严重损失LED屏的分辨率， 其立体图像的细腻度也会降低，图像的颗粒感会加重。 对于现有的三合一 LED显示屏，具有以下特征：像素均匀周期性排布且水平和竖 直方向上的点距相等，每个像素包含IRlGlB三个子像素，也就是每个像素包含红、绿、蓝三 颗灯芯，其中两颗灯沿水平方向排布，第三颗灯位于前两颗灯的中下部，三颗灯组成一个正 三角形。针对这种市面上常见的LED显示屏，每个子像素在水平和垂直方向上的间距不相 等，现有的裸眼3D显示装置不能给出设计方案和立体图像合成算法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种基于三合一 LED裸眼3D显示装置及 制备方法。 本专利技术的一个目的在于提供一种基于三合一 LED裸眼3D显示装置的制备方法。 以三合一 LED显示屏作为3D显示装置的2D显示屏，三合一 LED显示屏包括：均匀 周期性排布的像素，并且水平和竖直方向上的像素间距相等；每个像素包含第一至第三子 像素，其中第一和第二子像素沿水平方向排布，第三子像素位于第一和第二子像素的中下 部，第一至第三子像素组成一个正三角形；第一至第三子像素为红绿蓝子像素的排列。 对于裸眼3D显示装置的制备，光栅设计之前必须要知道2D显示屏的相关参数，尤 其是子像素的间距，而对于三合一 LED显示屏来讲，其子像素间距并不均匀。针对这种情 况，本专利技术提出虚拟子像素，将一个像素沿水平方向，平均分三份，其中一份为一个虚拟子 像素，则虚拟子像素间距P等于三合一 LED显示屏的像素点距p。的1/3,即p = p。/3。 本专利技术的基于三合一 LED裸眼3D显示装置的制备方法，包括以下步骤： 一、设置光栅参数 按照虚拟子像素间距设置光栅参数，光栅既可以采用狭缝光栅，又可以采用柱镜 光栅； 狭缝光栅的参数设置包括： 1)光栅常数即光栅周期d为：⑴ 其中，X为在水平方向上一个光栅周期内所包含的子像素个数，此处的子像素为虚 拟子像素，子像素间距P等于三合一 LED显示屏像素点距的1/3, S代表每个虚拟子像素在 观看平面所占的水平宽度； 2)透光条宽度a为：(2) 3)光栅与2D显示屏的间距即屏栅距1为：(3) 其中，H为最佳观看距离，也就是观看者距离光栅的距离； 柱镜光栅的参数设置包括： 1)光栅常数即光栅周期d为：⑷： 2)柱透镜的焦距f为：⑴ 3)柱镜光栅的厚度t为：(δ) 其中，η为柱透镜折射率； 二、视差图像生成合成图像 将视差图像，按照虚拟子像素以及三合一 LED显示屏的子像素的物理结构生成合 成图像，包括以下步骤： 1)根据不同子像素所处的物理位置，计算其对应的视点数，得到三合一 LED显示 屏上所有子像素的视点数映射矩阵Q : 计算视点数映射矩阵Q时，可将三合一 LED显示屏上的所有子像素分为三种情况 讨论： a)对于所有像素中的第一子像素，其对应的视点数计算公式为：(?) 其中，（kl，1)为第一子像素在图像坐标系下的坐标位置，k1= 3Xk+l(k代表水平 方向上第k个像素 ，k = 0, 1，2...)为第一子像素的列坐标，1为第一子像素的行坐标，Icciff 表示三合一 LED显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量，α为光栅轴相对于三合 一 LED显示屏垂直轴的倾斜夹角，X为一个光栅周期在水平方向上覆盖的虚拟子像素的个 数，mod为取余操作； b)对于所有像素中的第二子像素，其对应的视点数计算公式为： (8) 其中，（k2, 1)为第二子像素在图像坐标系下的坐标位置，k2= 3Xk+2为第二子像 素的列坐标，A X为每个像素中第一至第三子像素的中心点组成的正三角形的边长； c)对于所有像素中的第三子像素，其对应的视点数计算公式为： _]，） 其中，（k3, 1)为第三子像素在图像坐标系下的坐标位置，k3= 3Xk+3为第三子像 素的列坐标； 从而得到了三合一 LED显示屏上所有子像素的视点数映射矩阵Q，这里值得注意 的是，Q为浮点型视点映射矩阵，即Q中的数值应保持非整性，不能对其进行四舍五入取整； 2)利用加权求和思想，结合得到的浮点型视点数映射矩阵Q，对合成图像上的所 有子像素的灰度值进行赋值，这里取相邻两视差图像的线性加权求和值作为给定子像素的 灰度值，公式如下： R(k, I) = I (k, I, i) X ξ ,+I (k, I, i+1) X ξ 1+1 (10) 其中，R为合成图像中图像坐标位置为（k, 1)的子像素的灰度值，I为视差图像在 相应位置的灰度值，i代表第i幅视差图像，ξ为相应视点的权重系数，且有以下关系式成 立：(11) 其中，floorO表示下取整操作，上式给出了第i幅视点图像和第i+Ι幅视点图像 分别贡献给子像素灰度值的权重系数； 3)将利用虚拟子像素对立体图像按照三合一 LED显示屏的子像素物理结构生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于三合一LED裸眼3D显示装置的制备方法，所述裸眼3D显示装置包括2D显示屏和光栅，所述2D显示屏采用三合一LED显示屏，所述三合一LED显示屏包括：均匀周期性排布的像素，并且水平和竖直方向上的像素间距相等；每个像素包含第一至第三子像素，其中第一和第二子像素沿水平方向排布，第三子像素位于第一和第二子像素的中下部，第一至第三子像素组成一个正三角形；第一至第三子像素为红绿蓝子像素的排列；其特征在于，将一个像素沿水平方向，平均分三份，其中一份为一个虚拟子像素，所述虚拟子像素间距p等于三合一LED显示屏的像素点距p0的1/3，即p=p0/3，所述制备方法包括以下步骤：一、设置光栅参数：按照虚拟子像素间距设置光栅参数，光栅采用狭缝光栅，或者采用柱镜光栅；二、视差图像生成合成图像：将视差图像，按照虚拟子像素以及三合一LED显示屏的子像素的物理结构生成合成图像：1）根据不同子像素所处的物理位置，计算其对应的视点数，得到三合一LED显示屏上所有子像素的视点数映射矩阵Q，Q为浮点型视点映射矩阵，即Q中的数值应保持非整性，不能对其进行四舍五入取整；2）利用加权求和思想，结合得到的浮点型视点数映射矩阵Q，对合成图像上的所有子像素的灰度值进行赋值，这里取相邻两视差图像的线性加权求和值作为给定子像素的灰度值；3）将利用虚拟子像素对立体图像按照三合一LED显示屏的子像素物理结构生成合成图像输出显示在三合一LED显示屏上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，王义全，陈根祥，陈笑，张可如，何林，丁凌，崔华坤，
申请(专利权)人：中央民族大学，万象三维视觉科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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