裸眼3D立体图像还原显示方法技术

一种3D立体图像显示方法。通过动态调焦混光镜矩阵、变焦混光镜矩阵或者3D像素矩阵对平面图像的像素进行动态调焦投影成像。通过显像镜观看所成的立体图像，或者令其投影到显像屏幕上观看。通过裸眼可以看到真实再现的立体图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】裸眼3D立体图像还原显示方法
本专利技术涉及一种3D立体显示方法，尤其是适合裸眼观看的真实再现实物场景的3D立体图像的还原显示方法。
技术介绍
目前，公知的立体显示技术常见以下几种：1、偏振光分离；2、分场扫描；3、左右分离；4、格栅偏移；5、棱镜偏移；6、互补双色分离；7、全息照相。下面将对以上的各种实现技术作对比说明。其中1、2、3、6都需要佩戴眼镜，1、2两种显示效果良好，3的效果中等，6的效果较差。但佩戴立体眼镜一方面会使观看者感觉不方便；另一方面由于其满足心理和生理景深暗示---双目视差和会聚，从而导致与其他景深暗示，如适应性和运动视差间的差异。这种差异将导致人体产生疲劳和头晕，不适合长时间观看，更不利于一些人群，如老人、小孩观看。因此佩戴眼镜的3D显示被称为十分钟媒体。4、5、7不需要配戴眼镜，其中7的效果最好，但是设备结构复杂、实现成本巨大、数据量超大而难以实用化。4、5已见应用于立体液晶显示器，效果较好，但是视角窄，立体效果限定在较窄的距离、角度范围内，观看人数和位置受很大限制。以上所列技术所描述的立体显示方法，存在着难以实现、必须佩戴眼镜、视角较窄或效果较差的问题，不能满足人们实际应用的需要。人们需要减少制约、更自然、更更舒适、效果更好的3D显示技术。对专利技术的公开技术问题本专利技术解决了如上所说现有立体显示技术的弊病，并且实现了更好的3D立体还原显示效果。本专利技术提供一种通过实时调制显示矩阵中每一个像素的色彩和像距来实现真实场景还原的3D立体显示技术方案。熟知此技术者可在阅读说明书后，更了解请求项中所界定的申请专利专利技术的其它好处或其它目的。技术解决方案本说明书将对摄像和显示原理、3D立体图像的还原和显示、3D立体图像文件的获取这三部分进行分析，来揭示实现3D立体图像还原显示的原理和方法。并通过应用于显示器、投影机和静态图像的优选实施例来做进一步解释。1.摄像和显示原理：在摄像的时候，立体的真实场景通过摄像镜头投影到感光器上，对感光器的读取和记录实现了平面摄像过程。在平面摄像过程中，采用了大景深的镜头来尽量满足图像的全景清晰度。摄像只记录镜头成像的光数据，不记录像距数据。在实际的凸透镜成像光路中，立体实景中每一个点通过透镜成像的像距是不同的。为便于描述，设定在凸透镜成像光路中：把立体实景所成的立体实像称为原始立体实像；把原立体实景每一部分相对镜头中心的距离简称为原始物距；把成像的每个像素相对镜头中心的距离简称为原始像距；把普通彩色视频文件称作色值视频文件；把由原始像距数据组成的视频文件称为像距视频文件。根据光路可逆原理，如果能复原原始立体实像的每一个像素的色彩和像距，反向投影的话将再现原实景每一部分的色彩和距离。在一个实施例中，用一个显示器件显示色值视频文件的同时，利用像距视频文件数据实时对显示的每个像素分别调焦投影，以重现原始立体实像的色彩和原始像距，可通过对重现的原始立体实像再次投影来还原立体实景。
技术介绍
中所述显示效果最好的是全息模式和双幅立体模式。全息模式数据量巨大且系统设备复杂而很难实用化。双幅立体模式：1.偏振光分离、2.分场扫描、3.左右分离、4.格栅偏移、5.棱镜偏移，都存在双倍数据量的问题。其采用的模式为RGB(左)+RGB(右)，相当于6路单色视频。本专利技术提供了一种新的立体视频数据结构和方法，由二维的彩色视频和一路像距视频构成，仅仅是在一路二维彩色视频数据上增加了一路记录像距的数据。例如：RGB+V，V是代表由像距组成的单路视频数据，总体相当于四路单色数据。像距视频可以和彩色视频通过各种方式进行编码成单一文件，也可以和彩色视频文件并列成对存在，像距视频由对应图像内容的像距数据构成，用于还原图像显示时的立体效果，像距视频的对比度用于体现3D图像立体程度或立体图像的深度。单个像素的一个色彩数据和一个像距数据组成一个色彩像距对，每一帧图像的每个像素数据还可以包括多个色彩像距对，用于显示多层立体图像。当显示一层立体图像时，对比现有的双幅立体模式，在同样有效分辨率和色深的情况下，本实施例采用的数据形式减少了三分之一的数据量。这将更有利于存储和传输，并有效降低3D系统的设备和运营的成本。这种新的立体视频数据结构和方法也适用于其他非RGB格式的彩色视频。在本申请中，“彩色视频”、“色值视频”、“彩色图像”、“显示图像”、“平面图像”、“静止图像”是同义语，代表在或能在一个平面或曲面上显示的二维图像。在本申请中，“视频文件”、“图像文件”、“色值文件”为同义语，代表包含二维的图像信息的文件。在本申请中，“连接”、“固定”、“安装”、“在...上制作”、“结合”、“连接于”、“固定于”、“安装于”、“制作于”是同义语，代表所述两者接触并相关的一种关系。以上定义包括但不限于单词本身的含义。2.3D立体图像的还原和显示：包括立体图像生成部分和立体图像显示部分。立体图像生成部分是包括由立体像素组件构成的阵列，立体像素组件包括动态调焦立体像素组件或动态变焦立体像素组件或静态立体像素组件。其中，动态调焦立体像素组件包括显示像素、动态驱动机构和成像光学组件；动态变焦立体像素组件包括显示像素、包含电控变焦透镜的成像光学组件；静态立体像素组件包括显示像素和成像光学组件。显示像素可以选择但不限于显示器件显示的图像像素、投影机投影的图像像素、印刷图像像素、手绘图像像素、由光学镜片产生的图像像素或其它人眼可见的图像像素。还可以是像素显示器件显示的图像像素，像素显示器件包括但不限于自发光元件、反射光元件或散射光元件，反射光元件包括漫反射元件、全反射镜或曲面镜。动态驱动机构是各种致动原理和材料构成的电致动机构，用于驱动像素显示器件或成像镜片产生位移。动态驱动机构包括弹性元件和驱动组件，还可以包括承载物支架。承载物支架用于固定承载物，承载物可以是像素显示器件或者成像镜片。弹性元件可以是各种弹性材料做成的元件，用于固定承载物或支架并且允许其在一定范围内移动，弹性元件一端连接承载物，另一端连接于承载物前、后或周围的相关元件上，弹性元件可以做成单层、多层、螺旋或其它结构形状，位于承载物的周围、两侧、上方或下方。驱动组件根据不同的致动原理而有不同的驱动组件构成，包括驱动源和被动源，驱动源是通过电压或电流产生驱动力的部分，被动源是被驱动力驱使的部分。所述的致动原理包括但不限于电场力调制、电磁调制或热变形调制，几乎所有能实现电控致动的技术都能用于对承载物进行实时驱动，进而实现对像距的调制。成像光学组件包括光学器件，用于把显示像素显示成相同或不同像距的像素。包括成像镜片，还可以进一步包括混光器、可选的矫正透镜；成像镜片可以选择但不限于凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜、电控变焦透镜、凹面镜、凸面镜或其他光学镜片以及镜片组，成像镜片可以是静态的或动态的，动态成像镜片安装于动态驱动机构上，可以通过电控在一定范围内移动。立体图像显示部分包括显像光学组件，进一步可以包括投影镜，显示部分是能把立体实像进一步显现成可观看的立体图像的光学器件组；显像光学组件包括显像镜片或显像器件，显像镜片可以选择但不限于各种透镜、各种曲面镜的单个或矩阵或多种组合镜，显像器件可以是雾屏或其它能对立体图像成像的光学器件。按显示方法不同可分为平板显示模式和投影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.14 CN 200910190172.9;2009.09.21 CN 20091011.一种混光镜成像装置，其特征是：包括混光镜阵列，混光镜阵列是由混光镜组成的阵列；所述混光镜包括成像镜片、混光器；所述混光器是一种柱形或管状光学元件，能令照射到其边界或内壁的光线发生全反射；由成像镜片对显示像素的成像在混光器内经过一次或多次全反射后，在成像平面被混光，成像在混光器内或混光器外；所述混光镜包括动态混光镜和静态混光镜两种类型；其中，静态混光镜通过动态驱动3D像素元件或者改变成像镜片的物距来实现对像距的调制，动态混光镜通过动态驱动成像镜片来实现对像距的调制。2.根据权利要求1所述的混光镜成像装置，其特征是：所述的混光器，其长度大于截面直径，可以选自以下结构之一：a)柱形光学透镜，由光学材料制成，其柱形壁能对内部光线发生全反射；b)管状反光镜，管内壁镀有反光层，能对光线进行全反射；c)采用带沟槽的双面反光板相互插接而成，构成分格式管状反光镜矩阵。3.根据权利要求1所述的混光镜成像装置，其特征是：所述的静态混光镜包括预置式混光镜或固定式混光镜，两者都包括成像镜片、混光器；a)预置式混光镜的成像镜片与混光器或显示像素的相对位置是临时固定，非永久固定，并且相对位置在阵列中单独可调；b)固定式混光镜的成像镜片与混光器的位置固定。4.根据权利要求1所述的混光镜成像装置，其特征是：所述的动态混光镜包括动态调焦混光镜或动态变焦混光镜；a)动态调焦混光镜包括动态驱动机构、成像镜片、混光器；b)动态变焦混光镜包括电控变焦成像镜片、混光器。5.根据权利要求4所述的混光镜成像装置，其中，动态混光镜是密封于真空透明环境中，以减少空气的影响。6.根据权利要求4所述的混光镜成像装置，其特征是：所述的动态驱动机构包括弹性元件、驱动组件和可增加的承载物支架；承载物支架用于固定承载物，承载物包括成像镜片；弹性元件包括弹性材料做成的元件，用于固定承载物并且允许其在一定范围内移动，弹性元件一端连接承载物，另一端连接于承载物前、后或周围的相关元件上；弹性元件的结构形状包括单层、多层或螺旋，其位于像素部分的周围、两侧、上方或下方；驱动组件包括驱动源、被动源和存储驱动电路，驱动源是通过电压或电流产生驱动力的部分，被动源是被驱动力驱使的部分。7.根据权利要求6所述的混光镜成像装置，其特征是：所述的驱动组件采用电场力调制方式的结构，采用驻极技术在成像镜片表面储存高压负电荷，在成像镜片前后两个器件的相对表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓光，
申请(专利权)人：王晓光，
类型：发明
国别省市：