3D显示方法和设备技术

一种涉及自动立体显示器领域的方法和设备。所提供的方法用于产生适于与自动立体显示器一起使用的图像或图像数据。该方法包括用于对表示３Ｄ景象中的至少一个项目的项目坐标进行处理以提供图像或图像数据的变换步骤和投影步骤。该变换步骤包括计算取决于自动立体显示器的几何的变换。该投影步骤包括计算取决于在该３Ｄ景象中构造的投影平面的投影。该设备包括孔阵列和成像部分，该成像部分包括多个数字微镜装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于再现三维图像的方法。在本专利技术的实施例中，三维图像适于显示在自动立体显示设备上。当有两眼的观看者看物体时，每只眼睛看到稍微不同的视图。通过称为“立体视觉”的过程，观看者的大脑将两个视图合成单个三维图像。传统3D影院系统使用结合了间隔开的两个相同透镜的相机。此间隔可选择为与观看者眼睛之间的平均距离匹配，此距离定义为目间距。透镜之间的分隔距离使得每个透镜能够以与看景象的观看者相同的方式记录左视图和右视图。这在左视图和右视图被适当地投影时实现了逼真的3D图像感觉。在投影期间，通过被对准以将左眼视图和右眼视图都投影到屏幕上的投影透镜，左视图和右视图被同时投影。为了观察3D图像，需要某种形式的滤光以确保观看者的左眼只看到左视图且观看者的右眼只看到右眼。在传统3D影院系统中，这通过使用包括电子液晶快门眼镜的偏振眼镜或头戴式装置而实现。偏振眼镜要求待施加于投影仪的两个透镜的偏振滤光器优选地以相差90度的对准。投影仪上的偏振滤光器的对准与偏振眼镜中每个透镜的对准匹配。这确保了观看者的每只眼睛看到适当的图像，让观看者的大脑产生单个3D图像。代替叠加图像，3D投影仪内的两组快门以每秒96次往复切换以将左眼图像和右眼图像交替地投影在屏幕上。快门眼镜包括独立受控的电子液晶快门，每只眼睛一个。所述快门与投影仪同步，使得眼镜中的左眼快门和右眼快门与投影仪快门一起交替地打开和闭合以确保观看者的每只眼睛看到适当的图像，另一方面，让观看者的大脑产生单个3D图像。视差屏障(parallax barrier)是一种可替选技术，其不需要观看者佩戴任何形式的滤光装置来观察显示器上的3D图像。代替地，视差屏障置于屏幕前方的一距离处，视差屏障包括至少一个窄的竖直开口、狭缝或孔。由于观看者的目间距，视差屏障代替眼镜提供滤光效果，使得通过孔看屏幕的观看者将用每只眼睛看到屏幕的不同部分。视差屏障显示器已众所周知了许多年。1938年授予RadioCorporation of American的美国专利号2,107,464公开了“光栅97…插入于观看者的眼睛和荧光屏77之间，使得观看者的右眼可看到以107指示的荧光屏的几个区域或基本条纹，且观看者的左眼将看到概括地以109指示的几个区域或基本条纹”。这突出了支持显示3D图像的基本原理的基础。即，观察者或观看者的每只眼睛必须看到稍微不同的透视。使用视差屏障显示器，观看者的每只眼睛看到在视差屏障之后的屏幕的不同部分。这类似于观看者怎样可以看到前景中的在后物体，例如当透过一组栏杆看时，观看者可看到栏杆后的整个景象，每只眼睛看到景象的不同部分，并且大脑处理该信息以生成完整的景象。图2示出了此原理。具有单个孔的视差屏障1设置在显示图像的屏幕2的前方。观看者的右眼3看到图像的部分4；且观看者的左眼5看到图像的部分6。因此，在屏幕前方的具有足够小的孔宽度的视差屏障使得观看者的每只眼睛看到屏幕的观看区域的不同部分。屏幕的观看区域由此划分为分立的区，其每个由不同的眼睛观看，因此如果在每个分立的区中示出不同的透视图像，则观看者将看到3D图像。然而，不同于传统2D显示器—观看者看到不依赖于位置的相同图像，当观察位置改变时，3D视差显示器的观看者将看到不同的图像。如果所述图像被如此地显示以便对应于位于不同观看区内的每只眼睛，其中每个图像被选择为景象的不同透视，则这样的装置将足够作为3D显示器。只有当两只眼睛都不处于观看区之间的边界时，此方法才为每只眼睛给出不破碎的图像。当观看者改变位置时—这是很容易发生的，他或她将观察到相邻视图之间的跳变或不连续。这与真实3D景象形成对比，在真实3D景象中，当观察者改变其观看位置时，看到不同角度的景象或观察到不同的透视。看运动的火车的窗外的乘客可观察到此效果；前景中的物体比背景中的物体经过得快。这公知为运动视差或运动视觉(kineopsis)并且是重要的深度线索。同样也重要的是视网膜外线索，其是关于眼睛位置和运动的信息。转眼运动使得两只眼睛的小凹(fovea)指向附近的物体。小凹是具有最高浓度视锥细胞的视网膜部分。在没有任何其它线索的情形下，转眼可以为对到紧邻目标的距离的调整提供可靠的信息。传统视差屏障显示器使用静态屏障或扫描屏障。静态屏障更普遍，并且要求屏障后的显示屏具有高分辨率。扫描屏障具有多个可打开的孔。整组孔划分为多个子组的孔。一子组的孔中的每个孔同时打开，并且一图像显示在该子组中的每个孔后。每个孔在打开时向观看者呈现景象的一部分。每个子组的孔周期性地打开，使得利用视觉的持久性，观看者观察到景象的完整表示。扫描屏障显示器需要具有高帧速率的显示屏。传统视差显示器需要切分和复合多个透视图。这在观察位置改变时产生不连续，且此外仅提供3D景象的近似。传统扫描屏障视差显示器需要与观看者感知流畅运动所需的刷新速率乘以孔的组的数目的所得相等的刷新速率，其中一组中的所有孔同时打开。因此，3D显示器所需的刷新速率是大于传统2D显示技术所需的刷新速率的一个因素，并且需要这样的为了以高刷新速率显示图像而优化的硬件。空间复合3D显示器使用传统2D显示器。将显示仅2个视图的一个系统作为实例来考虑。该系统使用具有1000像素×1000像素的原始分辨率的LCD屏幕。此系统在屏幕上方使用双凸透镜(lenticular)片，其中双凸透镜(即微型透镜)具有2个像素的宽度，并且此系统被设置成使得每个奇数像素被透射/折射到左边而每个偶数像素被透射/折射到右边。因此，如果观看者被正确地定位，则他左眼仅看到奇数像素而右眼仅看到偶数像素，并因此看到立体图像。然而，与所感知的总分辨率等同的每只眼睛的图像分辨率仅为500像素×500像素。一般而言，3D视差显示装置将具有与2D屏幕的原始水平分辨率除以所显示的视图的数目的所得相等的感知水平分辨率。因此通过另一实例来说明其中每个双凸透镜覆盖5个像素的5视图系统针对不同的观察位置显示5个不同的图像，但观看者的每只眼睛仅感知具有200像素×200像素的分辨率的图像。上面的两个实例牺牲了水平分辨率以实现立体图像显示。此折衷当视图数目增加时变得愈发不利，因为竖直分辨率变得远高于水平分辨率。对于空间复合显示器，视图数目与3D图像分辨率之积等于原始显示分辨率。用于视差屏障系统和双凸透镜系统的传统再现算法利用了仅是真实世界三维图像的近似的图像复合机制。这些算法基于特定方向所需的视图；因此，为了感知3D景象的近似而不是对应的真实3D景象的透视和光线方向，这些算法考虑观看者应看到什么。一种物理上更正确的改进方法通过考虑穿过孔的光来再现图像。传统再现方法经常需要对有限能力的硬件实施优化。硬件在成像带宽—即可能在屏幕刷新速率和快门切换时间方面可以显示多少信息—方面受到限制。硬件还在图像处理方面、即投影和再现方面受到限制。典型地，图像处理越复杂，产生每个图像所花费的时间就越长。如果图像是一帧连续运动图片，则延长的图像产生时间降低了帧速率。这负面地影响了由观看者感知的连续运动。当未精确地执行传统再现方法时，在3D图像中经常产生不连续，提供不清晰和混乱的图像。这在3D显示器被开发用于商业或医疗成像环境的情形下显然是不利的。使用设置成通过快门或双凸镜片以不同透视捕捉景象的多个相机位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生图像数据的方法，所述图像数据适于与自动立体显示器一起使用，所述方法包括对表示３Ｄ景象中的至少一个项目的项目坐标进行处理以提供所述图像数据，其中所述处理包括投影步骤和变换步骤，其中：所述变换步骤包括计算取决于所述自动立体显示器的几何的变换；且所述投影步骤包括计算取决于投影平面的投影。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安尼古拉莫勒，
申请(专利权)人：塞特雷德股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]