專利名稱：跟蹤式裸眼立體顯示控制方法、裝置及顯示設備、系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種立體顯示技術，更具體地，涉及一種跟蹤式裸眼立體顯示控制方法、裝置及相應的立體顯示設備、立體顯示系統(tǒng)。
背景技術：
目前的立體影像顯示方式大致可分為3類，即眼鏡式、頭戴顯示器(Head Mount Display)式以及本文將介紹的裸眼式。裸眼式包括許多種類，通常采用透鏡陣列式技術、視差障礙式技術等實現(xiàn)。裸眼立體顯示設備主要由二維(Tw0-Dimensi0nal，2D)平面顯示器 (包括液晶顯示器、等離子顯示器、場發(fā)射顯示器以及有機電致發(fā)光顯示器等)配合分光器件如光柵組裝而成。使用的光柵可分為狹縫光柵和柱面光柵，對應地，光柵式3D立體顯示設備也有兩種實現(xiàn)方式狹縫光柵式立體顯示裝置和微透鏡陣列立體顯示裝置。然而，狹縫光柵不可避免地將部分光線遮擋，導致光利用率的降低。而柱面光柵由于自身材質的緣故， 焦距、柵距(PITCH)等參數(shù)都是固定的。在多種多樣的裸眼式立體顯示技術中，最先開始開發(fā)的是雙眼(或稱雙視點)方式。繼雙眼方式之后，多眼(或稱多視點)方式、全景(光線空間再現(xiàn))方式，以及視點數(shù)更多的超多視點方式相繼被研發(fā)出來。以支持雙視點的帶格柵的裸眼立體顯示設備為例，圖1示意性地繪出了組成立體顯示設備的顯示面板10和分光器件20。圖1所示坐標軸的X軸方向是顯示面板的寬度方向，簡稱為橫向；Y軸方向是顯示面板的高度方向，簡稱為高度方向；Z軸方向是垂直于顯示面板的方向，簡稱為前后方向，表示觀看者位置的三維坐標中的Z坐標可以稱為觀看距離。如圖所示，顯示面板上兩個視點圖像的顯示單元109循環(huán)交錯排列，用L標示的是左視點圖像的顯示單元，用R標示的是右視點圖像的顯示單元。對N視點系統(tǒng)，N >2，相鄰的兩個顯示單元中，一個用于顯示提供給觀看者左眼的圖像，另一個用于顯示提供給觀看者右眼的圖像，文中，將連續(xù)N個顯示單元的總寬度稱為一個顯示單元排列周期ffM。文中的顯示單元是一個邏輯概念，可以是一個或多個次像素，或一個或多個像素，但不限于此，如還可以把次像素分割為更細的次次像素，將一個或多個次次像素作為一個顯示單元，或者將次次像素、次像素、像素等多個不同單位組合得到，等等。請參照圖1，通過分光器件20上分光單元201的分光作用(圖1的分光單元是狹縫光柵中的柵格單元)，會在橫向上形成交錯排列的各視點圖像的觀看子區(qū)，圖2僅示出了用加粗的四邊形表示的對應于顯示屏幕中心的連續(xù)2個觀看子區(qū)30。標記為L、R的觀看子區(qū)分別為左、右視點圖像的觀看子區(qū)，可以分別看到左、右視點圖像。觀看者左、右眼分別處于左、右視點圖像的觀看子區(qū)內時，左眼看到左眼圖像，右眼看到右眼圖像，將產生正視， 此時可以看到立體顯示效果。如果左、右眼分別處于右、左視點圖像的觀看子區(qū)內時，將產生逆視。在其他位置，左、右眼會看到多個視點圖像，將產生串擾。從圖中可以看出，不同觀看子區(qū)的交點所處的觀看距離上，圖像的串擾最小，文中將該處的觀看距離稱為立體顯示設備的適看距離。
以上是以雙視點系統(tǒng)為例進行說明，在多視點系統(tǒng)中，視點數(shù)至少為3，每一顯示單元排列周期中包含至少3個顯示單元，各視點圖像的觀看子區(qū)的排列及與相應顯示單元之間的光路是類似，也是在不同觀看子區(qū)的交點所處的觀看距離上，圖像的串擾最小。裸眼式立體顯示的一個很大缺陷是受到觀看范圍的限制。為了擴大觀看范圍，公開號為CN102098524A的中國專利申請公開了一種跟蹤式立體顯示設備，通過對次像素排列周期的調整，可以調整立體顯示設備的適看距離，使可看到立體顯示效果的區(qū)域隨觀看者一起移動，避免反視、重影、失真等影響立體顯示效果的情況。該專利申請結合跟蹤技術和動態(tài)立體圖像合成技術，允許觀看者在一定的觀看距離內都可以看到較好的立體效果， 但如果觀看距離變化較大，該方法的觀看效果就會受到很大影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種具有更大觀看范圍的跟蹤式裸眼立體顯示控制方法、裝置及相應的立體顯示設備、立體顯示系統(tǒng)。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種跟蹤式裸眼立體顯示控制方法，其中包括顯示參數(shù)的調整過程，該調整過程包括確定觀看者的當前觀看距離；對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離。較佳地，所述對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離，包括將與該當前觀看距離相等或相鄰的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度，將與該目標分光單元寬度組合后可將適看距離調整到該當前觀看距離的顯示單元排列周期確定為目標顯示單元排列周期；將當前的分光單元寬度和顯示單元排列周期分別調整為該目標分光單元寬度和目標顯示單元排列周期。較佳地，所述與該當前觀看距離相鄰的一最佳觀看距離，是與該當前觀看距離最接近的一最佳觀看距離。較佳地，所述將與該目標分光單元寬度組合后可將適看距離調整到該當前觀看距離的顯示單元排列周期確定為目標顯示單元排列周期，包括基于已確定的目標分光單元寬度，計算出使適看距離等于該當前觀看距離的目標顯示單元排列周期；或者從多個可選的顯示單元排列周期中選出一個目標顯示單元排列周期，且選出的該目標顯示單元排列周期與已確定的目標分光單元寬度的組合所確定的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰。較佳地，所述對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離，包括將立體顯示設備允許的適看距離范圍劃分為多個連續(xù)的區(qū)間，每一區(qū)間包含一最佳觀看距離，為每一區(qū)間選取多個顯示參數(shù)組合，其中的每一顯示參數(shù)組合均包括該區(qū)間中最佳觀看距離對應的分光單元寬度及一顯示單元排列周期，所述多個顯示參數(shù)組合對應的適看距離分布在整個區(qū)間上；從為各區(qū)間選取的顯示參數(shù)組合中選出對應的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰的一顯示參數(shù)組合，將該顯示參數(shù)組合中的顯示參數(shù)確定為目標顯示參數(shù)；將當前的顯示參數(shù)調整為所述目標顯示參數(shù)。較佳地，該方法用于雙視點的立體顯示系統(tǒng)，所述確定觀看者的當前觀看距離，包括將跟蹤裝置計算出的所述觀看者的觀看距離直接作為所述觀看者的當前觀看距離。相應地，本發(fā)明提供了一種顯示控制裝置，包括觀看距離確定單元，用于根據(jù)觀看者的位置信息，確定觀看者的當前觀看距離；顯示參數(shù)調整單元，用于對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，確定目標分光參數(shù)和目標合成參數(shù)，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離；顯示參數(shù)傳送單元，用于將所述目標分光參數(shù)傳送可控分光器件的驅動裝置，將所述目標合成參數(shù)傳送給圖像合成裝置。較佳地，所述顯示參數(shù)調整單元包括分光參數(shù)確定單元，用于將與該當前觀看距離相等或相鄰的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度；合成參數(shù)確定單元，用于將與該目標分光單元寬度組合后可將適看距離調整到該當前觀看距離的顯示單元排列周期確定為目標顯示單元排列周期。較佳地，所述分光參數(shù)確定單元將與該當前觀看距離相鄰的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度，是將與該當前觀看距離最接近的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度。較佳地，所述合成參數(shù)確定單元是基于已確定的目標分光單元寬度，計算出使適看距離等于該當前觀看距離的目標顯示單元排列周期；或者所述合成參數(shù)確定單元是從多個可選的顯示單元排列周期中選出一個目標顯示單元排列周期，且選出的該目標顯示單元排列周期與已確定的目標分光單元寬度的組合所確定的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰。較佳地，所述顯示參數(shù)調整單元又包括顯示參數(shù)組合單元，用于將立體顯示設備允許的適看距離范圍劃分為多個連續(xù)的區(qū)間，每一區(qū)間包含一最佳觀看距離，為每一區(qū)間選取多個顯示參數(shù)組合，其中的每一顯示參數(shù)組合均包括該區(qū)間中最佳觀看距離對應的分光單元寬度及一顯示單元排列周期，所述多個顯示參數(shù)組合對應的適看距離分布在整個區(qū)間上；顯示參數(shù)確定單元，用于從為各區(qū)間選取的顯示參數(shù)組合中選出對應的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰的一顯示參數(shù)組合，將該顯示參數(shù)組合中的顯示參數(shù)確定為目標顯示參數(shù)。較佳地，所述顯示控制裝置用于雙視點的立體顯示系統(tǒng)；所述觀看距離確定單元根據(jù)觀看者的位置信息，確定觀看者的當前觀看距離，包括將跟蹤裝置計算出的所述觀看者的觀看距離直接作為所述觀看者的當前觀看距離。相應地，本發(fā)明還提供了一種裸眼立體顯示設備，包括可控分光器件、顯示面板、 顯示控制裝置、可控分光器件的驅動裝置和圖像合成裝置，其中所述顯示控制裝置采用如上所述的任一種顯示控制裝置；所述驅動裝置，用于根據(jù)目標分光參數(shù)改變施加在可控分光器件上的電壓分布， 實現(xiàn)對分光參數(shù)的調整；所述圖像合成裝置，用于根據(jù)目標合成參數(shù)對各視點圖像進行合成，合成后的圖像發(fā)送到所述顯示面板顯示。相應地，本發(fā)明又提供了一種跟蹤式裸眼立體顯示系統(tǒng)，包括跟蹤裝置和裸眼立體顯示設備，其中所述跟蹤裝置，用于獲取觀看者的位置信息并傳送給所述顯示控制裝置；所述裸眼立體顯示設備采用如上所述的裸眼立體顯示設備。上述方案結合動態(tài)立體圖像合成技術和對可控分光器件的調節(jié)，實現(xiàn)了立體顯示設備的適看距離在更大范圍內的調整，從而使裸眼立體顯示設備具備了更大的觀看范圍。 在一些實施例中，在跟蹤過程中根據(jù)觀看者位置調節(jié)顯示參數(shù)時，通過分光參數(shù)的調整使立體顯示設備的最佳觀看距離接近于觀看者的當前觀看距離，而通過合成參數(shù)的調整來彌補剩余的部分差異，可以使得串擾得到有效的控制。


圖1是立體顯示設備及其形成的觀看子區(qū)的示意圖；圖加是透鏡陣列的結構及透鏡單元發(fā)生移動的示意圖；圖2b是透鏡單元柵距發(fā)生變化的示意圖；圖2c是液晶柵格的結構示意圖；圖2d和圖加分別是柵格單元發(fā)生移動和寬度發(fā)生變化的示意圖；圖3是僅對立體圖像的合成參數(shù)調整時，適看距離變化的示意圖；圖4a、圖4b是僅對分光參數(shù)調整時，適看距離變化的示意圖；圖5是本發(fā)明實施例一跟蹤式裸眼立體顯示控制方法的流程圖；圖6是按本發(fā)明實施例一方法聯(lián)合調整的立體顯示效果的示意圖；圖7是本發(fā)明實施例一跟蹤式裸眼立體顯示系統(tǒng)的結構示意圖；圖8是圖7中顯示控制裝置的結構示意圖；圖9是本發(fā)明實施例二跟蹤式裸眼立體顯示控制方法的流程圖；圖10是本發(fā)明實施例二顯示控制裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。在裸眼立體顯示設備中，隨著以液晶柵格(LC-Barrier)和液晶透鏡(LC-Lens)為代表的可控分光器件的出現(xiàn)，使得通過對分光參數(shù)的調整來改變立體顯示設備的適看距離成為可能。圖加示出了一種液晶透鏡陣列的結構，包括第一基板101、第二基板102、第一電極103、第二電極104和液晶層中形成的透鏡單元105，透鏡單元是LC-Lens的分光單元。 由于液晶透鏡是由條形電極和電極層加電驅動形成，通過改變電壓分布，控制液晶分子的旋光特性，可以使透鏡單元發(fā)生移動，如圖加所示；還可以改變透鏡單元的柵距(分光單元寬度)，同時保證顯示單元所在平面始終位于透鏡的焦距位置上，如圖2b所示。對于LC-Barrier，分光單元是柵格單元，如圖2c所示，第一電極22和第二電極沈之間是液晶分子24。同樣地，通過改變施加在電極上的電壓，可以使柵格單元發(fā)生移動，如圖2d所示；也可以改變柵格單元的寬度，如圖加所示。仍以圖1為例，說明一下分光單元寬度、顯示單元排列周期與適看距離之間的關系。圖中，分光單元寬度為WP，顯示單元排列周期為\，Wm略大于WP，分光器件與顯示單元所在平面的距離為Df，立體顯示設備的適看距離為Dw。根據(jù)相似三角形原理，有
權利要求
1.一種跟蹤式裸眼立體顯示控制方法，其中包括顯示參數(shù)的調整過程，該調整過程包括確定觀看者的當前觀看距離；對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離，包括將與該當前觀看距離相等或相鄰的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度，將與該目標分光單元寬度組合后可將適看距離調整到該當前觀看距離的顯示單元排列周期確定為目標顯示單元排列周期；將當前的分光單元寬度和顯示單元排列周期分別調整為該目標分光單元寬度和目標顯示單元排列周期。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述與該當前觀看距離相鄰的一最佳觀看距離，是與該當前觀看距離最接近的一最佳觀看距離。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于所述將與該目標分光單元寬度組合后可將適看距離調整到該當前觀看距離的顯示單元排列周期確定為目標顯示單元排列周期，包括基于已確定的目標分光單元寬度，計算出使適看距離等于該當前觀看距離的目標顯示單元排列周期；或者從多個可選的顯示單元排列周期中選出一個目標顯示單元排列周期，且選出的該目標顯示單元排列周期與已確定的目標分光單元寬度的組合所確定的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離，包括將立體顯示設備允許的適看距離范圍劃分為多個連續(xù)的區(qū)間，每一區(qū)間包含一最佳觀看距離，為每一區(qū)間選取多個顯示參數(shù)組合，其中的每一顯示參數(shù)組合均包括該區(qū)間中最佳觀看距離對應的分光單元寬度及一顯示單元排列周期，所述多個顯示參數(shù)組合對應的適看距離分布在整個區(qū)間上；從為各區(qū)間選取的顯示參數(shù)組合中選出對應的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰的一顯示參數(shù)組合，將該顯示參數(shù)組合中的顯示參數(shù)確定為目標顯示參數(shù)；將當前的顯示參數(shù)調整為所述目標顯示參數(shù)。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于該方法用于雙視點的立體顯示系統(tǒng)，所述確定觀看者的當前觀看距離，包括將跟蹤裝置計算出的所述觀看者的觀看距離直接作為所述觀看者的當前觀看距離。
7.一種顯示控制裝置，其特征在于，包括觀看距離確定單元，用于根據(jù)觀看者的位置信息，確定觀看者的當前觀看距離；顯示參數(shù)調整單元，用于對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，確定目標分光參數(shù)和目標合成參數(shù)，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離；顯示參數(shù)傳送單元，用于將所述目標分光參數(shù)傳送可控分光器件的驅動裝置，將所述目標合成參數(shù)傳送給圖像合成裝置。
8.如權利要求6所述的顯示控制裝置，其特征在于 所述顯示參數(shù)調整單元包括分光參數(shù)確定單元，用于將與該當前觀看距離相等或相鄰的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度；合成參數(shù)確定單元，用于將與該目標分光單元寬度組合后可將適看距離調整到該當前觀看距離的顯示單元排列周期確定為目標顯示單元排列周期。
9.如權利要求7所述的顯示控制裝置，其特征在于所述分光參數(shù)確定單元將與該當前觀看距離相鄰的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度，是將與該當前觀看距離最接近的一最佳觀看距離對應的分光單元寬度確定為目標分光單元寬度。
10.如權利要求7或8所述的顯示控制裝置，其特征在于所述合成參數(shù)確定單元是基于已確定的目標分光單元寬度，計算出使適看距離等于該當前觀看距離的目標顯示單元排列周期；或者所述合成參數(shù)確定單元是從多個可選的顯示單元排列周期中選出一個目標顯示單元排列周期，且選出的該目標顯示單元排列周期與已確定的目標分光單元寬度的組合所確定的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰。
11.如權利要求6所述的顯示控制裝置，其特征在于 所述顯示參數(shù)調整單元又包括顯示參數(shù)組合單元，用于將立體顯示設備允許的適看距離范圍劃分為多個連續(xù)的區(qū)間，每一區(qū)間包含一最佳觀看距離，為每一區(qū)間選取多個顯示參數(shù)組合，其中的每一顯示參數(shù)組合均包括該區(qū)間中最佳觀看距離對應的分光單元寬度及一顯示單元排列周期，所述多個顯示參數(shù)組合對應的適看距離分布在整個區(qū)間上；顯示參數(shù)確定單元，用于從為各區(qū)間選取的顯示參數(shù)組合中選出對應的適看距離與該當前觀看距離相等或相鄰的一顯示參數(shù)組合，將該顯示參數(shù)組合中的顯示參數(shù)確定為目標顯示參數(shù)。
12.如權利要求7所述的顯示控制裝置，其特征在于 所述顯示控制裝置用于雙視點的立體顯示系統(tǒng)；所述觀看距離確定單元根據(jù)觀看者的位置信息，確定觀看者的當前觀看距離，包括將跟蹤裝置計算出的所述觀看者的觀看距離直接作為所述觀看者的當前觀看距離。
13.一種裸眼立體顯示設備，包括可控分光器件、顯示面板、顯示控制裝置、可控分光器件的驅動裝置和圖像合成裝置，其特征在于所述顯示控制裝置采用如權利要求7-12中任一權利要求所述的顯示控制裝置； 所述驅動裝置，用于根據(jù)目標分光參數(shù)改變施加在可控分光器件上的電壓分布，實現(xiàn)對分光參數(shù)的調整；所述圖像合成裝置，用于根據(jù)目標合成參數(shù)對各視點圖像進行合成，合成后的圖像發(fā)送到所述顯示面板顯示。
14. 一種跟蹤式裸眼立體顯示系統(tǒng)，包括跟蹤裝置和裸眼立體顯示設備，其特征在于 所述跟蹤裝置，用于獲取觀看者的位置信息并傳送給所述顯示控制裝置； 所述裸眼立體顯示設備采用如權利要求13所述的裸眼立體顯示設備。
全文摘要
一種跟蹤式裸眼立體顯示控制方法、裝置及顯示設備、系統(tǒng)，所述跟蹤式裸眼立體顯示控制方法包括顯示參數(shù)的調整過程，該調整過程包括確定觀看者的當前觀看距離；對立體圖像的合成參數(shù)和可控分光器件的分光參數(shù)進行聯(lián)合調整，以將立體顯示設備的適看距離調整到該當前觀看距離。本發(fā)明還提供了相應的跟蹤式裸眼立體顯示的控制裝置及顯示設備、系統(tǒng)。本發(fā)明結合動態(tài)立體圖像合成技術和對可控分光器件的調節(jié)，實現(xiàn)了立體顯示設備的適看距離在更大范圍內的調整，從而使裸眼立體顯示設備具備了更大的觀看范圍。
文檔編號H04N13/00GK102572483SQ201210016128
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2011年12月2日
發(fā)明者宋磊, 戈張 申請人:深圳超多維光電子有限公司