本發(fā)明涉及三維顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置。

背景技術(shù)：

相比平板LED顯示技術(shù)，三維(3D)立體圖像顯示器具有信息量大、能將實際場景的三維信息全部再現(xiàn)出來的特點，使觀看者可以從顯示器上直接看出圖像中各物體的遠近、縱深，因此觀看者能獲得更加全面而直觀的信息。以往人們通?？梢越柚?D眼鏡的方式實現(xiàn)三維信息的觀察。這種方式主要是利用視差原理，在觀看者觀看畫面時，只要提供拍攝位置稍微錯開的兩組圖像，分別供左右眼觀看，造成景深的差異，便可以看到一組具有立體感的畫面。常用的實現(xiàn)視差原理的方法主要有分色、分光、分時、和光柵等。佩帶眼鏡的立體顯示技術(shù)，盡管具有很好的立體顯示效果，但在許多場合并不適用。

隨著3D技術(shù)的發(fā)展，裸眼三維LED技術(shù)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)、3D游戲、3D廣告、航空航天、核技術(shù)、生物分子等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。然而，在LED顯示器方面，目前國內(nèi)現(xiàn)有的LED顯示器仍然主要基于平面LED顯示器，其中將多彩燈珠(即RGB三個LED)集中于一個封閉的器件內(nèi)并將該器件按矩陣形式排列，通過逐行或者隔行掃描的形式顯示畫面。目前的裸眼3D自由立體顯示器主要是基于雙目視差而開發(fā)出的光柵式3D自由立體顯示器。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮镃N201510627595的中國發(fā)明專利申請公開了一種全向裸眼3D顯示設(shè)備，包括轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的電機，轉(zhuǎn)軸側(cè)壁設(shè)有復(fù)數(shù)個均勻分布的像素發(fā)光點，并且處于同一高度的多個圍繞與轉(zhuǎn)軸側(cè)壁設(shè)置的所述像素發(fā)光點與轉(zhuǎn)軸中心之間的距離不一。申請?zhí)枮镃N201620046587的中國實用新型專利公開了一種裸眼3D顯示裝置，包括LED顯示板、防風罩、底座、轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)電滑環(huán)、空心軸電機，所述的導(dǎo)電滑環(huán)安裝在空心軸電機上，導(dǎo)電滑環(huán)與空心軸電機位于底座內(nèi)；所述的轉(zhuǎn)盤安裝在導(dǎo)電滑環(huán)上，轉(zhuǎn)盤位于底座上方；所述的防風罩安裝在轉(zhuǎn)盤上側(cè)；所述的LED顯示板套在圓柱形的防風罩內(nèi)，并固定在轉(zhuǎn)盤上。申請?zhí)枮镃N201120442036公開了也一種類似的裸眼三維顯示裝置。

然而，上述裸眼3D顯示技術(shù)制造的顯示裝置都存在這樣的缺點：由于顯示時依靠的是構(gòu)成面板式的顯示器件，隨著顯示面積的擴大，顯示器包括的顯示器件數(shù)量將逐漸增多，成本將越來越高，嚴重制約了當前普遍希望觀賞大屏幕顯示器的期望。另外，隨著顯示面板面積的增大，其重量、器件的數(shù)量等方面將帶來安裝困難、搬運困難的不便，尤其是當其發(fā)生轉(zhuǎn)動時，大體積的面板的旋轉(zhuǎn)將容易使面板內(nèi)部沿旋轉(zhuǎn)徑向方向的離心作用顯著增強，使得顯示面板的內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，不但加速了面板的衰老，而且容易造成面板的內(nèi)部液晶結(jié)構(gòu)或電路的損壞。此外，面板旋轉(zhuǎn)時間過長時，面板產(chǎn)生的風阻噪聲、風力和熱量將在旋轉(zhuǎn)過程中不斷擴散出來，影響3D顯示畫面觀賞體驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的裸眼3D顯示面板存在的弊端，本發(fā)明提供了一種基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置。

本發(fā)明是利用“點動成線，線動成面”的原理，將多彩LED燈珠，即集中一封裝的RGB LED燈珠以線的形式排列，即“燈條”。整個系統(tǒng)可由四根燈條組成，讓燈條以一定的速度旋轉(zhuǎn)；即形成一個顯示的柱面顯示器。通過透視背景，實現(xiàn)3D。

燈條按一定的軌跡運動后，會形成一個軌跡面，每一個RGB燈珠會形成軌跡線，在燈條旋轉(zhuǎn)的周期內(nèi)(此周期小于畫面在人眼停留的時間)，每一個RGB燈珠在它的軌跡線上都會有一個相應(yīng)的時刻對應(yīng)，再把燈條形成的軌跡面與需要顯示的畫面一一對應(yīng)，根據(jù)畫面所需點亮運動的燈條所形成的軌跡面所對應(yīng)的像素點(RGB燈珠)，就可以顯示畫面，由于是通過燈條旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)實的背景可以通過燈條運動的軌跡面“透”出來，將顯示的畫面主題浮顯于現(xiàn)實的環(huán)境之中，而達到一種3D的顯示效果。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明的基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置包括：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，還包括兩組燈臂以及分別連接于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元和所述兩組燈臂之間的兩個連接臂，所述連接臂受所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元的驅(qū)動而帶動所述兩組燈臂在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元的相對兩側(cè)旋轉(zhuǎn)，形成3D全息雙面顯示。

進一步地，所述每組燈條均包括四根燈條，各根燈條均包括多個彼此呈線狀排列的RGB LED燈珠，各所述RGB LED燈珠均包括一組紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，且當所述RGB LED燈珠被點亮的部分為需要進行3D顯示的部分，沒有被點亮的部分在旋轉(zhuǎn)后使背景透出來，從而形成3D全息雙面。

進一步地，所述3D全息雙面顯示裝置還包括：兩個固定盤，分別用于連接所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元和所述兩組連接臂之一。

進一步地，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元包括依次串接的電機、減速箱、連軸器和內(nèi)置有控制器的固定盤，所述固定盤包括彼此間隔一定角度的條狀連接槽和設(shè)置于所述條狀連接槽之間的具有所述控制器的控制電路板，所述控制器用于對所述3D全息雙面顯示裝置內(nèi)的其他部件進行控制。

進一步地，所述控制電路板還具有用于一一對應(yīng)地驅(qū)動所述燈條的全彩LED驅(qū)動芯片組。

進一步地，所述固定盤的各個連接槽呈“十”字形設(shè)置于所述固定盤且各連接槽的交點為所述固定盤的中心。

進一步地，所述依次串接的固定盤、伺服電機驅(qū)動電路、伺服電機以及減速箱被集成為一體地形成為所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)上述基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置，本發(fā)明提供了一種基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示方法，包括如下步驟：

(1)將待顯示視頻劃分成多個幀圖片，所述幀圖片包括多個位圖數(shù)據(jù)塊，每一個位圖數(shù)據(jù)塊對應(yīng)于所述RGB LED燈珠；

(2)將所述各個位圖數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的幀圖片轉(zhuǎn)換成陣列，即轉(zhuǎn)換成使幀圖片的右上角對應(yīng)于該陣列的第一個像素點，幀圖片的左下角對應(yīng)于該陣列的最后一個像素點的格式，令各根燈臂長均為n，其上的RGB LED燈珠寬度為b且燈珠數(shù)量為m，則該陣列表示為

RGB₀₀,RGB₀₁,RGB₀₂,RGB₀₃……RGB_0i……RGB_0m

……

RGB_j0,RGB_j1,RGB_j2,RGB_j3……RGB_ji……RGB_jm

……

RGB_n0,RGB_n1,RGB_n2,RGB_n3……RGB_ni……RGB_nm

其中i為與某組燈臂連接的固定盤的中心點的橫坐標，j為與某組燈臂連接的固定盤的中心點的縱坐標；

(3)將該陣列形式的直角坐標系下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成極坐標系下的數(shù)據(jù)；

其中r為從所述固定盤到所述燈臂之間的連接臂的長度，令空間一點M的直角坐標是(x,y)，其極坐標是(ρ，θ)，則令ρ²＝x²+y²，且其中x≠0；

(4)當通過角度或位移傳感器檢測到任意燈條位移一個燈珠的寬度b時，對各燈條進行一次顯示數(shù)據(jù)的刷新，刷新角度θ＝360/(2r/b)，即燈條每轉(zhuǎn)θ時，燈條刷新一組數(shù)據(jù)，進行刷新時，向各組燈條內(nèi)的所述四個燈臂分別分發(fā)數(shù)據(jù)1#LED數(shù)據(jù)、2#LED數(shù)據(jù)、3#LED數(shù)據(jù)和4#LED數(shù)據(jù)，這些LED數(shù)據(jù)是由像素點的色度數(shù)據(jù)被直接應(yīng)用到各個RGB LED燈珠的灰度數(shù)據(jù)后得到的LED數(shù)據(jù)，即發(fā)送數(shù)據(jù)給燈珠的時候，直接發(fā)送的是色度信息：

發(fā)送數(shù)據(jù)給1#LED燈臂：

發(fā)送數(shù)據(jù)給2#LED燈臂：

發(fā)送數(shù)據(jù)給3#LED燈臂：

發(fā)送數(shù)據(jù)給4#LED燈臂:

進一步地，所述3D全息雙面顯示裝置的顯示器區(qū)域大小為2πr²，分辨率為m*t，所述燈條的刷新頻率為2πr/b。

進一步地，所述電機的轉(zhuǎn)速為360.57轉(zhuǎn)/分，以達到24幀/秒的待顯示視頻圖像刷新率。

本發(fā)明是以完全不同于傳統(tǒng)led顯示原理，來實現(xiàn)一種3D顯示，解決背景為顯示畫面背景，讓背景畫面成為一種現(xiàn)實的背景，也就是顯示器所處環(huán)境的背景，讓顯示的主題浮現(xiàn)于現(xiàn)實的環(huán)境之中。此顯示器可實現(xiàn)全景360度顯示，顯示器前后通透，可讓顯示的內(nèi)容浮現(xiàn)于現(xiàn)實場景之中，給觀看者一種真實3D的效果。

本發(fā)明的有益效果包括：

(1)站在此顯示器的前后兩面，都可以觀看，即可以看到顯示器的顯示內(nèi)容，也可以通過顯示器看到對面，給觀看者一種真實3D的效果；

(2)本發(fā)明以完全不同于現(xiàn)有技術(shù)中的裸眼3D LED顯示原理，來實現(xiàn)一種3D顯示，能夠從根本上避免現(xiàn)有的裸眼3D LED顯示器在安裝和使用期間給用戶帶來的安裝和使用體驗差的問題；

(3)本發(fā)明不會出現(xiàn)現(xiàn)有裸眼3D LED顯示器在旋轉(zhuǎn)過程中離心作用對其面板內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力影響，從根本上提高了裸眼3D LED顯示器的壽命。

(4)本發(fā)明能夠讓背景畫面成為一種現(xiàn)實的背景，也就是顯示器所處環(huán)境的背景，讓顯示的主題浮現(xiàn)于現(xiàn)實的環(huán)境之中。此顯示器可實現(xiàn)全景360度顯示，顯示器前后通透，可讓顯示的內(nèi)容浮現(xiàn)于現(xiàn)實場景之中，給觀看者一種全新的、真實的3D效果。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置的組成框圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示方法的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置包括：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2，還包括兩組燈臂以及分別連接于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2和所述兩組燈臂之間的兩個連接臂3，所述連接臂3受所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2的驅(qū)動而帶動所述兩組燈臂在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2的相對兩側(cè)旋轉(zhuǎn)，形成3D全息雙面顯示。

優(yōu)選地，所述每組燈條均包括四根燈條，各根燈條均包括多個彼此呈線狀排列的RGB LED燈珠，各所述RGB LED燈珠均包括一組紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，且當所述RGB LED燈珠被點亮的部分為需要進行3D顯示的部分，沒有被點亮的部分在旋轉(zhuǎn)后使背景透出來，從而形成3D全息雙面。

優(yōu)選地，所述3D全息雙面顯示裝置還包括：兩個固定盤4，分別用于連接所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2和所述兩組連接臂3之一。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2包括依次串接的電機、減速箱、連軸器和內(nèi)置有控制器的固定盤4，所述固定盤4包括彼此間隔一定角度的條狀連接槽和設(shè)置于所述條狀連接槽之間的具有所述控制器的控制電路板，所述控制器用于對所述3D全息雙面顯示裝置內(nèi)的其他部件進行控制。根據(jù)本實施例，控制器采用ARM，其作為燈臂1的控制器，用作處理數(shù)據(jù)、電機以及整個系統(tǒng)的電源控制，以及安全檢測。

上述具有RGB LED燈珠的燈條被封裝成PCBA并被進一步封裝在型材內(nèi)，然后這四根型材被一一對應(yīng)地嵌入所述固定盤4內(nèi)的各連接槽并被通過螺絲固定于相對應(yīng)的所述連接槽內(nèi)。

優(yōu)選地，所述控制電路板還具有用于一一對應(yīng)地驅(qū)動所述燈條的全彩LED驅(qū)動芯片組。

優(yōu)選地，所述固定盤4的各個連接槽呈“十”字形設(shè)置于所述固定盤4且各連接槽的交點為所述固定盤4的中心。

優(yōu)選地，所述依次串接的固定盤4、伺服電機驅(qū)動電路、伺服電機以及減速箱被集成為一體地形成為所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元2。所述減速箱是直接配合電機使用的，屬于機械配合。

如圖2所示，根據(jù)上述基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示裝置，本發(fā)明提供了一種基于視覺暫留效應(yīng)的裸眼3D全息雙面顯示方法，包括如下步驟：

(1)將待顯示視頻劃分成多個幀圖片，所述幀圖片包括多個位圖數(shù)據(jù)塊，每一個位圖數(shù)據(jù)塊對應(yīng)于所述RGBLED燈珠；

(2)將所述各個位圖數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的幀圖片轉(zhuǎn)換成陣列，即轉(zhuǎn)換成使幀圖片的右上角對應(yīng)于該陣列的第一個像素點，幀圖片的左下角對應(yīng)于該陣列的最后一個像素點的格式，令各根燈臂1長均為n，其上的RGB LED燈珠寬度為b且燈珠數(shù)量為m，則該陣列表示為

RGB₀₀,RGB₀₁,RGB₀₂,RGB₀₃……RGB_0i……RGB_0m

……

RGB_j0,RGB_j1,RGB_j2,RGB_j3……RGB_ji……RGB_jm

……

RGB_n0,RGB_n1,RGB_n2,RGB_n3……RGB_ni……RGB_nm

其中i為與某組燈臂連接的固定盤4的中心點的橫坐標，j為與某組燈臂連接的固定盤4的中心點的縱坐標；

(3)將該陣列形式的直角坐標系下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成極坐標系下的數(shù)據(jù)；

其中r為從所述固定盤4到所述燈臂1之間的連接臂3的長度，令空間一點M的直角坐標是(x,y)，其極坐標是(ρ，θ)，則令ρ²＝x²+y²，且其中x≠0；

(4)當通過角度或位移傳感器檢測到任意燈條位移一個燈珠的寬度b時，對各燈條進行一次顯示數(shù)據(jù)的刷新，刷新角度θ＝360/(2r/b)，即燈條每轉(zhuǎn)θ時，燈條刷新一組數(shù)據(jù)，進行刷新時，向各組燈條內(nèi)的所述四個燈臂1分別分發(fā)數(shù)據(jù)1#LED數(shù)據(jù)、2#LED數(shù)據(jù)、3#LED數(shù)據(jù)和4#LED數(shù)據(jù)，這些LED數(shù)據(jù)是由像素點的色度數(shù)據(jù)被直接應(yīng)用到各個RGB LED燈珠的灰度數(shù)據(jù)后得到的LED數(shù)據(jù)，即發(fā)送數(shù)據(jù)給燈珠的時候，直接發(fā)送的是色度信息：

發(fā)送數(shù)據(jù)給1#LED燈臂：

發(fā)送數(shù)據(jù)給2#LED燈臂：

發(fā)送數(shù)據(jù)給3#LED燈臂：

發(fā)送數(shù)據(jù)給4#LED燈臂:

優(yōu)選地，所述3D全息雙面顯示裝置的顯示器區(qū)域大小為2πr²，分辨率為m*t，所述燈條的刷新頻率為2πr/b。

優(yōu)選地，所述電機的轉(zhuǎn)速為360.57轉(zhuǎn)/分，以達到24幀/秒的待顯示視頻圖像刷新率。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。