本发明专利技术涉及一种基于光栅ＬＣＤ自由立体显示器多视点立体图像合成方法，属于光栅自由立体成像技术领域。实现本发明专利技术的具体步骤如下：步骤一，首先确定ＬＣＤ屏上某个子像素究竟属于哪个光栅单元的控制范围；步骤二，根据每个光栅单元下的子像素排列来对各个视点的视图进行子采样；步骤三，将子采样后的各视点图像信息排列合成为一幅自由立体显示图像。通过将本发明专利技术应用到具体实施例，可以得到很好的合成效果和立体观感，多位观测者的主观评测也进一步验证了这种通用合成方法的有效性；这种通用的多视点立体图像合成方法可以广泛应用于光栅ＬＣＤ多视点自由立体显示设备，有助于大力推动此类设备的产业化，具有重要的实用意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光栅自由立体成像
，进一步涉及一种基于光 栅LCD自由立体显示器多视点立体图像合成方法。
技术介绍
多年来，人们已经开发了各种对立体图像进行可视化的显示技 术。在这些显示技术中，诸如棱柱镜显示、平板遮蔽、全息显示等， 均无需佩戴眼镜或其它辅助视具就可以为观看者呈现立体图像，这些 系统都是自由立体显示系统。这些自由立体显示系统在时间或空间内 可以显示多个不同的视点图像。在众多的自由立体显示系统中，基于 光栅的LCD自由立体显示设备因其易于加工、多视点立体效果好，所 以是当前较为常见的自由立体显示系统。光栅是指附在画面或屏幕外面、能够使人利用两眼视角差和光的 折射原理看到立体图像的一种利用印刷或压制技术所制成的材料。用 于自由立体显示器的光栅可以分为三大类狭缝光栅(俗称黑光栅)、 棱柱镜光栅(俗称白光栅)、点阵式光栅。其中，点阵式光栅很少见， 本通用合成方法基于狭缝光栅和棱柱镜光栅。狭缝光栅俗称黑光栅， 其成像原理为小孔成像原理。目前只有膜材的产品，是在透明的胶片 上间隔印刷黑色线条从而构成一条黑色不透明线条加一条透明缝隙 间隔排列的结构。棱柱镜光栅俗称白光栅，其成像原理为凸透镜成像 原理。它由多条棱柱镜构成，按照中间介质的不同又分为板材、片材 和膜材光栅。棱柱镜是由众多平行排列的半圆柱形条紋组成的片板状 光学元件，其由很多完全相同的柱镜组成， 一面是平面，另一面是周 期起伏变化的圆柱曲面。光栅的主要技术指标是光栅单元、栅距、 线数(LPI)、视场角、视变角、观看距离。图1 (a) 、 (b)分别以基于狭缝光栅和棱柱镜光栅的多视点LCD自 由立体显示设备为例说明了这两种显示结构的水平横截面示意图。对 于N视点的LCD自由立体显示设备(N〉=2)，需要准备N个不同视点 的图像，然后将N个视点的图像信息合成为一幅多视点立体图像。并 将所生成的图像分配给LCD像素阵列进行显示。从两种情况可以看 出，在横截面方向上代表各视点图像信息的单元均为LCD屏幕内的R、 G、 B子像素。当然，也可以用横截面方向上一组RGB来显示一个视点的像素信息，这样则观察者观测到的每个视点图像在实际横截面方 向上的分辨率(即，水平分辨率)与视点个数N成反比。如果仅通过牺 牲水平分辨率来获得多个视点，那么所观测到的图像的水平和垂直分 辨率失衡，会给观察者带来不舒适的立体观感。因此，为了平衡x和 y方向上的分辨率，通常釆用倾斜结构的光栅，这样就可以在水平方 向(图l横截面方向)上用LCD的R、G、B子像素分别表示各视点信息，同时在倾斜方向上使用相邻连续的RGB来代表各个视点一个像素的 # 自|口 ,vij、。多视点图像合成算法是基于光栅的LCD自由立体显示设备的关 键问题，业内需要基于光栅的LCD显示设备具有一种快速、高质量的 多视点立体图像合成方法。对于基于光栅的LCD自由立体显示设备，常见的多视点图像合成方法以模拟合成方法(如光筛法)为主。这种模拟合成方法一般是用人工处理的方式(例如，使用Photoshop等软件)对各个视图进行处理。虽然模拟合成方法具有一定的灵活性，但 该方法制作复杂，合成效率低，对合成者技术经验要求高，不便于大 规模生产。此外，由于各个视点的视图经过软件的多次筛滤和拟合， 其亮度和对比度均有明显损失。
技术实现思路
为了提高合成效率，改善合成效果，本专利提出了一种新颖的、 通用的自由立体显示图像合成算法，该算法与传统的模拟合成方法不 同，它是用程序一次实现的数字合成算法。该合成方法的操作单元也是R、 G、 B子像素，其分为子像素确定准则、各视点子像素子釆样 (subsampling)、各视点子像素排列合成三个部分，新方法的合成过 程如图2所示。本专利技术通过如下技术方案来实现(1)首先确定LCD屏上某个子像素究竟属于哪个光栅单元的控制范围；从图l所示的截面图可知，无论是棱柱镜光栅还是狭缝光栅，其每个光栅单元(一个棱柱或 一条狭缝)都会对LCD某像素行上的某N个 子像素所发光线进行控制。由于光栅单元具有一定的控制范围(如图 1， N可以是8或9)，所以需要首先确定LCD屏上某个子像素究竟属于哪个光栅单元的控制范围。为了确定LCD中子像素所属的光栅单 元，霜根据光栅的倾角设定确定准则。下面以光栅单元与屏幕垂线之间的倾斜角度为逆时针角度和顺时针角度两种情况进行考虑。当光栅倾斜角度为逆时针方向倾斜时逆时针方向上任意的光栅倾斜角度(0°< <90°),如图3所示。 设每个LCD子像素的宽为单位1，则高为3，此时每个像素可视作边 长为3的正方形。根据光栅的倾斜角度不同导致光栅单元的右边缘线 对某个子像素进行平分截取时的几何位置关系，以恰好能够进行对角 线平分的倾斜角度6 = 18.4°为临界条件，将光栅按倾斜角度分为两种 情况进行处理。当2P时，如图3中q直线所示，根据光栅单元与子像素的几何关系，定义当光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时， 在与当前子像素相邻的下一个子像素(图中子像素C)下边缘上的截距, 3 tan or — 1定义某一光栅单元右边缘线对第n行的某个子像素进行截取时， 在当前子像素下边缘的截距为A其中，[.]代表取整搡作。有以下确定规则当A。w时，将所分割的子像素即第[3 tan]个子像素(图中子 像素B)确定为属于当前光栅单元；当A—A。^时，将第[3.tana]个子像素(子像素B )确定为不属于当前光栅单元，而将第[3.tarm]-l个子像素(图中子像素A)确定为 属于当前光栅单元。当d时，如图3中^直线所示，根据光栅单元与子像素的几何关系，定义当光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时， 在当前子像素(图中子像素B)下边缘的截距为<formula>formula see original document page 11</formula>定义当某一光栅单元右边缘线对第n行的某个子像素进行截取 时，在当前子像素下边缘的截距为A,:<formula>formula see original document page 11</formula>其中，[.]代表取整操作。有以下确定规则当1-AQC)时，将所分割的子像素即第([3.tanol + l)个子像素 (图中子像素B)确定为属于当前光栅单元；当A,(l-A。c)时，将第([3.tan] + l)个子像素(子像素B)确定 为不属于当前光栅单元第，而将第[3.tan]个子像素(图中子像素A) 确定为属于当前光栅单元。当光栅倾斜角度为顺时针方向倾斜时顺时针方向上光栅与垂直线的任意倾斜角度/ (0°<〃<90°)，如图4所示，根据光栅的倾斜角度不同导致光栅单元的右边缘线对某个子 像素进行平分截取时的几何位置关系，以恰好能够进行对角线平分的 倾斜角度^ = 18.4。为临界条件，也将光栅按倾斜角度分为两种情况进行处理。若显示器分辨率为『xi/,则显示器宽度为3『，高度为3i/。当-2S时，如图4中c,直线所示，根据光栅单元与子像素的几何关系，当光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时，在当前子像素的前一个子像素(图中子像素A)下边缘上的截距为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光栅ＬＣＤ自由立体显示器多视点立体图像合成方法，包括如下步骤：步骤一：首先确定ＬＣＤ屏上某个子像素究竟属于哪个光栅单元的控制范围；步骤二：根据每个光栅单元下的子像素排列来对各个视点的视图进行子采样；步骤三：将 子采样后的各视点图像信息排列合成为一幅自由立体显示图像。
【技术特征摘要】
1、一种基于光栅LCD自由立体显示器多视点立体图像合成方法，包括如下步骤步骤一首先确定LCD屏上某个子像素究竟属于哪个光栅单元的控制范围；步骤二根据每个光栅单元下的子像素排列来对各个视点的视图进行子采样；步骤三将子采样后的各视点图像信息排列合成为一幅自由立体显示图像。2、 根据权利要求1所述一种基于光栅LCD自由立体显示器多视 点立体图像合成方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程如下(1)当光栅倾斜角度为逆时针方向倾斜时 定义光栅与垂直线的倾斜角度为a, 0° <a<90° ;定义光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时，在与当 前子像素相邻的下一个子像素下边缘上的截距为<formula>formula see original document page 2</formula>定义光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时，在当前 子像素下边缘的截距为(1-A。c):<formula>formula see original document page 2</formula>定义光栅单元右边缘线对第n行的某个子像素进行截取时，在当 前子像素下边缘的截距为AA， =3w.tan —[3w,tan]其中，[.]代表取整操作；当>18.4° ,且A^A。^时，将所分割的子像素即第[3.tanol个 子像素确定为属于当前光栅单元；当a》18.4。，且A^A。^时，将第[3.tan]个子像素确定为不属 于当前光栅单元，而将第[3.tan]-l个子像素确定为属于当前光栅单元；当cc〈18.4。，且A^(l-A。c)时，将所分割的子像素即第 ([3n.tan] + l)个子像素确定为属于当前光栅单元；当a〈18. 4° ,且A—(l-A。c)时，将第([3.tana] + l)个子像素确 定为不属于当前光栅单元，而将第[3.taim]个子像素确定为属于当前光栅单元；(2)当光栅倾斜角度为顺时针方向倾斜时 定义光栅与垂直线的倾斜角度为P, 0° <|3<90° ;定义光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时，在当前 子像素的前一个子像素下边缘上的截距为(1_A。F):<formula>formula see original document page 3</formula>定义光栅单元的右边缘线对某个子像素进行平分截取时，在当前子像素下边缘的截距为A。c:<formula>formula see original document page 3</formula>定义光栅单元右边缘线对第n行的某个子像素进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯春萍，宋晓炜，杨蕾，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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