專利名稱：：一種減小柱面光柵自由立體顯示器圖像串?dāng)_的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光柵式自由立體顯示技術(shù)。二
背景技術(shù)：
：基于雙目視差的柱面光柵自由立體顯示器是一種重要的立體顯示器，一般由普通平板顯示器和傾斜放置的柱面光柵構(gòu)成。柱面光柵自由立體顯示器具有多個(gè)獨(dú)立的視點(diǎn)，在不同的視點(diǎn)上可以觀察到不同的畫面。柱面光柵自由立體顯示器的顯示內(nèi)容來自于從多個(gè)方向?qū)ν粓?chǎng)景拍攝的圖像，每個(gè)視點(diǎn)顯示一個(gè)方向拍攝到的圖像。理想情況下，視點(diǎn)之間是完全獨(dú)立的，觀看者看到的任意兩個(gè)視點(diǎn)之間顯示圖像是無串?dāng)_的。實(shí)際上理想情況是不存在的，各個(gè)視點(diǎn)之間顯示圖像存在串?dāng)_，這使得觀看者看到的立體圖像模糊，觀看舒適度下降，從而導(dǎo)致柱面光柵自由立體顯示器的性能不佳。通常通過重新設(shè)計(jì)柱面光柵的參數(shù)來減小串?dāng)_，但這需要改變現(xiàn)有的相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，難度大，成本高。對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)獨(dú)立視點(diǎn)的柱面光柵自由立體顯示器，如附圖1，一個(gè)柱面光柵單元的寬度等于平板顯示器上n個(gè)子像素的寬度，這n個(gè)子像素構(gòu)成一個(gè)立體像素。如附圖2,每一個(gè)柱面光柵單元覆蓋的平板顯示器區(qū)域里面都可畫出n條不是實(shí)際存在的平行的直線，每條直線水平間距等于一個(gè)子像素的寬度，方向和柱面光柵傾斜的方向一致，這n條直線分別對(duì)應(yīng)著柱面光柵自由立體顯示器的n個(gè)獨(dú)立視點(diǎn)，如附圖3，每條直線上的發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過柱面光柵單元的折射，將射向?qū)?yīng)的視點(diǎn)，可將這樣的直線叫做聚焦線。每個(gè)視點(diǎn)在每個(gè)柱面光柵單元后面都有一條對(duì)應(yīng)的聚焦線。由于在柱面光柵自由立體顯示器中，光柵大多采用傾斜放置的方式，再加上平板顯示器子像素形狀大多為長方形或魚鱗形，柱面光柵單元在對(duì)一個(gè)立體像素分光的時(shí)候，某個(gè)視點(diǎn)N對(duì)應(yīng)的聚焦線除了主要跨越對(duì)應(yīng)的子像素，也必定部分跨越其它子像素，這就產(chǎn)生了視點(diǎn)之間顯示圖像的串?dāng)_。此時(shí)，該立體像素上所有子像素將以一定比例成分向視點(diǎn)N發(fā)射光線，我們稱該比例成分為串?dāng)_系數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種減小柱面光柵自由立體顯示器圖像串?dāng)_的方法，該方法將立體像素的子像素間串?dāng)_系數(shù)循環(huán)移位排列構(gòu)成系數(shù)矩陣，理想無串?dāng)_情況下視點(diǎn)之間顯示圖像的顯示灰度作為常數(shù)項(xiàng)，實(shí)際立體像素各個(gè)子像素顯示灰度作為未知數(shù)，這樣組成線性方程組，求解該方程組即可得到此立體像素在等效無串?dāng)_情況下各個(gè)子像素實(shí)際顯示灰度。將該實(shí)際顯示灰度賦予顯示器進(jìn)行圖像顯示，觀看者就看到視點(diǎn)之間顯示圖像串?dāng)_減少的立體效果。如附圖4所示，對(duì)于一臺(tái)具有n個(gè)視點(diǎn)的柱面光柵自由立體顯示器，光柵單元為了分光，相鄰視點(diǎn)聚焦線的間距固定為一個(gè)子像素的寬度。因?yàn)樗幸朁c(diǎn)對(duì)應(yīng)的光柵聚焦線有一定的傾斜角度，所以視點(diǎn)圖像間存在串?dāng)_。在一個(gè)立體像素中，第一個(gè)子像素對(duì)n個(gè)視點(diǎn)的串?dāng)_系數(shù)分別為(ai，a2，…，an)，表示第一個(gè)子像素發(fā)射的光線有出的成分到達(dá)第i個(gè)視點(diǎn)，有32的成分到達(dá)第2個(gè)視點(diǎn)，……，有an的成分到達(dá)第n個(gè)視點(diǎn)，其中ai+a2+...+an=100%，具體數(shù)值為不同視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聚焦線跨越第一個(gè)子像素的長度的比值。由于柱面光柵和子像素排列具有周期性，如附圖5所示，對(duì)第二個(gè)子像素來說，第一個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線跨越第二個(gè)子像素的長度等于第n個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線跨越第一個(gè)子像素的長度，第二個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線跨越第二個(gè)子像素的長度等于第一個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線跨越第一個(gè)子像素的長度，……，第n個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線跨越第二個(gè)子像素的長度等于第n-l個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線跨越第一個(gè)子像素的長度。第二個(gè)子像素對(duì)n個(gè)視點(diǎn)的串?dāng)_系數(shù)分別為an，ai，a2…，an-i,即第一個(gè)子像素的串?dāng)_系數(shù)循環(huán)向右移一位。依此類推，任意子像素的串?dāng)_系數(shù)都是前一個(gè)子像素的串?dāng)_系數(shù)循環(huán)向右移一位。若各子像素實(shí)際顯示灰度為(Xl，X2,…，Xn)，那么第一個(gè)視點(diǎn)的等效顯示灰度為，(aixXl+32XX2+…+an-lxXn-l+3nXXn)。第2，3，…，n個(gè)視點(diǎn)的等效顯示灰度分別為(&xX,+a,xX2+a2xX3+…+a^xXn)，(an-lXXl+anXX2+aiXX3+…+an-2XXn)，."，(82xXi+aaXX2+…+anXXn-l+aiXXn)。在無串?dāng)_情況下，各個(gè)視點(diǎn)理想顯示灰度為(^,^，...,&)。如果各個(gè)視點(diǎn)等效顯示灰度等于它的理想顯示灰度，那么視點(diǎn)之間顯示圖像的串?dāng)_即被消除，即有如下關(guān)系4aiXXl+S2XX2+…+an-lXXn-l+anXXn=AlanXXl+aiXX2+a2XX3+…+an-lXXn=A2<an-lXXl+anXX2+aiXX3+…+an-2XXn=A3(1)02xX1+a3xX2+…+anxXn-i+aixX=An此為一線性方程組，當(dāng)己知串?dāng)_系數(shù)和理想顯示灰度時(shí)，可求解出各子像素實(shí)際顯示灰度。由f每個(gè)立體像素具有相同的結(jié)構(gòu)，光柵的排列也具有周期性，所以在每一個(gè)立體像素中，第一個(gè)子像素的串?dāng)_系數(shù)都為(&，32，...，30)，其余子像素的串?dāng)_系數(shù)都是前一個(gè)子像素串?dāng)_系數(shù)的循環(huán)右移一位。所以在求解各個(gè)立體像素中子像素實(shí)際顯示灰度時(shí)，建立的方程組應(yīng)當(dāng)采用同樣的系數(shù)矩陣。求解方程組(i)得到的實(shí)際顯示灰度(^，:^，...,:^)中出現(xiàn)負(fù)數(shù)或大于顯示器能夠顯示的灰度最大值時(shí)，可以采取簡單將負(fù)數(shù)置0，將超過顯示器能夠顯示的灰度最大值的數(shù)置為顯示器能夠顯示的灰度最大值的方式處理。當(dāng)各子像素按照求解出的實(shí)際灰度進(jìn)行顯示的時(shí)候，雖然經(jīng)過視點(diǎn)間的串?dāng)_，但最終立體像素將顯示出一種等效于無串?dāng)_的效果，這樣就減小了視點(diǎn)之間顯示圖像的串?dāng)_。采用該方法可降低由柱面光柵光傾斜放置和平板顯示器子像素形狀不理想引起的串?dāng)_。該技術(shù)不改變現(xiàn)有柱面光柵的參數(shù)，不對(duì)現(xiàn)有平面顯示器結(jié)構(gòu)做改動(dòng)，因此，該方法簡單有效且成本低。四、附圖的說明附圖1為柱面光柵單元對(duì)一個(gè)立體像素分光的原理示意圖。附圖2為柱面光柵單元下各個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)聚焦線分布示意圖。附圖3為聚焦線產(chǎn)生原理示意圖。附圖4為一個(gè)立體像素中聚焦線分布情況對(duì)第一個(gè)子像素串?dāng)_系數(shù)的影響示意圖。附圖5為一個(gè)立體像素中聚焦線分布情況對(duì)第二個(gè)子像素串?dāng)_系數(shù)的影響示意圖。附圖6為實(shí)施例中聚焦線對(duì)一個(gè)立體像素第一個(gè)子像素串?dāng)_系數(shù)的影響示意圖。附圖7為實(shí)施例中使用本發(fā)明減小串?dāng)_的效果示意圖。上述附圖中的圖示標(biāo)號(hào)為柱面光柵單元，2子像素，3立體像素，4聚焦線，5經(jīng)過柱面光柵單元折射后的光線，6子像素發(fā)射的光線，7—個(gè)立體像素中第一個(gè)子像素，8—個(gè)立體像素中第二個(gè)子像素，9一個(gè)立體像素中第三個(gè)子像素，10—個(gè)立體像素中第n個(gè)子像素，11第一個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光柵聚焦線，12第二個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光柵聚焦線，13第三個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光柵聚焦線，14第n個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光柵聚焦線，15聚焦線跨越第一個(gè)子像素的情況，16聚焦線跨越第二個(gè)子像素的情況。五具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明利用本發(fā)明消除柱面自由立體顯示器圖像串?dāng)_的一個(gè)典型實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用于本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。一臺(tái)22寸基于液晶面板的具有9個(gè)獨(dú)立視點(diǎn)的柱面光柵自由立體顯示器，其光柵周期為0.7937mm，傾斜角度為21.3083度。液晶面板子像素水平寬度為0.0947mm,高度是寬度的3倍，形狀為長方形，能夠顯示的最大灰度值為255。如附圖6所示，根據(jù)9個(gè)視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聚焦線跨越第一個(gè)子像素的長度分別為(2.5467x10-、4.3361xl0—2，O，O，O，O，O，0,4.3361x10—2),單位為毫米。根據(jù)它們的比值計(jì)算出串?dāng)_系數(shù)為(0.7459，0.1270,0,0，0，0，0,0，0.1270)。根據(jù)視差圖像內(nèi)容確定第一個(gè)立體像素各個(gè)視點(diǎn)理想顯示灰度為(100，120，110，90，100，150,200，255，100)。求解方程組'0.7459Xi+0.1270X2+O.OOXs+0.00X4+O.OOXs+0.00X6+O.OOX+O.OOXn+0.1270X9=1000.1270Xi+0.7459X2+0.1270X3+0.00X4+O.OOXs+0.00X6+O.OOX7+O.OOXs+O.OOX9=120O.OOXi+0.1270X2+0.7459X3+0.1270X4+O.OOXs+0.00X6+O.OOX7+O.OOXs+0.00X9=110O.OOXi+0.00X2+0.1270X3+0.7459X4+0.1270X5+0.00X6+O.OOX+O.OOXs+O.OOX9=90<O.OOXi+O.OOX2+O.OOX3+0.1270X4+0J459Xs+0.1270X6+O.OOX7+O.OOXs+O.OOX9=100O.OOXi+O.OOX2+O.OOX3+0.00X4+0.1270X5+0.7459X6+0.1270X7+O.OOXs+O.OOX9=150O.OOXi+O.OOX2+O.OOXs+0.00X4+O.OOX5+0.1270X6+0.7459X7+0.1270X8+O.OOX9=200O.OOXi+O.OOX2+O.OOX3+0.00X4+O.OOXs+0.00X6+0.1270X7+0J459Xs+0.1270X9=2550.1270Xi+0.00X2+O.OOXs+0.00X4+O.OOXs+0.00X6+O.OOX7+0.1270X8+0.7459X9=100得到第一個(gè)立體像素對(duì)應(yīng)子像素實(shí)際顯示灰度為(102,125,112，86，93，153，191，298，66)。將大于255的數(shù)置為255，結(jié)果為(102,125，112,86，93,153，191，255，66)。在實(shí)際顯示中，由于串?dāng)_的存在，不采用該方法的時(shí)候，該立體像素視點(diǎn)之間顯示圖像灰度為(102.5300，116.1780，108.7190，93.8010,105.0700，149.9850,200.6150，228.3045，119.6750)，采用該方法后為(100.3388,120.4155，110.3378，90.1824,99.7217150.1907,194.2829，222.8435，94.5684),與理想值的比較如附圖7所示，可見該方法減小了串?dāng)_。采用同樣的串?dāng)_系數(shù)矩陣，通過對(duì)每個(gè)立體像素的子像素的實(shí)際顯示灰度和理想顯示灰度建立方程組并求解，得到液晶面板上所有子像素顯示灰度。將理想顯示灰度和實(shí)際顯示灰度分別賦予該柱面光柵自由立體顯示器。前者顯示的立體圖像明顯存在串?dāng)_，圖像略顯模糊且觀看不舒適；后者顯示的立體圖像串?dāng)_減小，圖像清晰且觀看舒適。權(quán)利要求1、一種減小柱面光柵自由立體顯示器圖像串?dāng)_的方法，其步驟為首先，在具有n個(gè)獨(dú)立視點(diǎn)的柱面光柵自由立體顯示器中，根據(jù)柱面光柵參數(shù)和平板顯示器的子像素形狀，計(jì)算出立體像素第一個(gè)子像素對(duì)各個(gè)視點(diǎn)的串?dāng)_系數(shù)(a1，a2，...，an)，其次，根據(jù)立體顯示內(nèi)容，得到無串?dāng)_情況下該立體像素n個(gè)子像素各個(gè)視點(diǎn)上理想顯示灰度(A1，A2，...，An)，最后通過求解方程組<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mi>n</mi></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>A</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mi>n</mi></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>A</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>a</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mi>n</mi></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>3</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>A</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>a</mi><mi>n</mi></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mi>n</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><msub><mi>X</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mi>An</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced>]]></math></maths>得到立體像素中n個(gè)子像素實(shí)際顯示灰度(X1，X2，...，Xn)，將該實(shí)際顯示灰度賦予顯示器進(jìn)行圖像顯示，得到視點(diǎn)圖像間串?dāng)_減小的立體顯示效果。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小柱面光柵自由立體顯示器圖像串?dāng)_的方法，其特征是，當(dāng)方程組出現(xiàn)負(fù)數(shù)解時(shí)，將對(duì)應(yīng)解的值置零。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小柱面光柵自由立體顯示器圖像串?dāng)_的方法，其特征是，當(dāng)方程組的解大于顯示器能夠顯示的灰度最大值時(shí)，將對(duì)應(yīng)解的值置為顯示器能夠顯示的灰度最大值。全文摘要本發(fā)明提出一種減小柱面光柵自由立體顯示器圖像串?dāng)_的方法，該方法將子像素間串?dāng)_系數(shù)循環(huán)移位排列構(gòu)成系數(shù)矩陣，理想無串?dāng)_情況下立體像素各個(gè)子像素對(duì)應(yīng)各個(gè)視點(diǎn)圖像的顯示灰度作為常數(shù)項(xiàng)，實(shí)際立體像素各個(gè)子像素顯示灰度作為未知數(shù)，這樣組成線性方程組，求解該方程組即可得到此立體像素在等效無串?dāng)_情況下各個(gè)子像素實(shí)際顯示灰度。將該實(shí)際顯示灰度賦予顯示器進(jìn)行圖像顯示，觀看者就看到視點(diǎn)圖像間無串?dāng)_的立體效果。文檔編號(hào)H04N13/00GK101621706SQ20091006006公開日2010年1月6日申請(qǐng)日期2009年7月21日優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日發(fā)明者李大海,王瓊?cè)A,俊谷,趙悟翔,陶宇虹申請(qǐng)人:四川大學(xué)