專利名稱：基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自由立體顯示技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及多視點(diǎn)自由立體顯示技 術(shù)。
背景技術(shù)：
多視點(diǎn)自由立體顯示技術(shù)是指能為觀看者在多個(gè)位置提供裸眼觀看立體畫面的 立體顯示技術(shù)。多視點(diǎn)自由立體顯示裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需佩戴立體眼鏡，給觀看者帶來方 便。多視點(diǎn)自由立體顯示裝置一般由圖像顯示屏與柱面光柵或狹縫光柵構(gòu)成，一個(gè)立 體場(chǎng)景的N(N大于等于2)幅視差圖像合成后顯示在圖像顯示屏上，利用柱面光柵的折射或 狹縫的擋光將圖像顯示屏上的視差圖像的光線在觀看區(qū)域分開，形成立體觀看區(qū)域，觀看 者兩眼分別接受其中的兩幅視差圖像(左視差圖像和右視差圖像)，從而產(chǎn)生立體感。眾所 周知，對(duì)于這類基于柱面光柵或狹縫光柵的多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，觀看者看到的立體 圖像的分辨率是圖像顯示屏分辨率的1/N。顯然，立體圖像的分辨率大大降低了，很難滿足 觀看者對(duì)高清晰立體圖像的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，如附圖1所 示，該裝置包括一圖像顯示屏、灰度屏I和灰度屏II組成，灰度屏I和灰度屏II依次放置 在圖像顯示屏前方，灰度屏I與圖像顯示屏緊貼放置，灰度屏II與灰度屏I間隔X放置，并 且圖像顯示屏的像素與灰度屏I和灰度屏II的像素相同，并確保三者的對(duì)應(yīng)像素在垂直投 影方向上重合。優(yōu)選地，在該所述裝置中，所述圖像顯示屏的第i行第j列像素顯示的紅、綠、藍(lán)顏 色分量分別為R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)，其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)的值可由下式計(jì)算 得到RQK——^^——+ ——^^——)/2x255 (la)G(i,j) = (——^^——+ ——^^——)/2x255 (lb)
yRl(Uj)+ Gl(IiJ)+ Bl(Uj) Rr(i,j) + Gr{i J) +BriiJYB(U) = i——^^——+ ——^^——)/2x255 (Ic)
KRl{i,j) + Gtii,j) + Bl{i,j) RrQ, j) + Gr{i,j) +BriUjY式中R1G, j) ,^(i, j) ,B^i, j)分別表示立體場(chǎng)景的左視差圖像第i行第j列像 素的紅、綠、藍(lán)顏色分量，Rr(i，j)、Gr(i，j)、Br(i，j)分別表示立體場(chǎng)景右視差圖像第i行 第j列像素的紅、綠、藍(lán)顏色分量。優(yōu)選地，在該所述裝置中，所述灰度屏I和灰度屏II的第i行第j列像素顯示的 灰度值分別為Hi(i，j)和吐(土，j)，其中，Hi(i，j)由下式計(jì)算得到
4
(2b)其中H1G, j)、H2(i，j) ^P H1 (i, j+1)任意一個(gè)取0 1中的任意數(shù)值。優(yōu)選地，在該所述裝置中，所述灰度屏I和灰度屏II之間的距離χ的計(jì)算公式為
V X J
χ =」，其中，d為觀看者眼睛與所述灰度屏II之間的距離，s為圖像顯示屏的像素節(jié)距， e-s
e為觀看者雙眼間距。本發(fā)明的圖像顯示屏就是指能顯示彩色圖像的液晶顯示屏、等離子顯示屏、有機(jī) 電致發(fā)光顯示屏和投影屏等。圖像顯示屏以像素為單位，每個(gè)像素包含紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像 素，用于顯示彩色信息?；叶绕罥和灰度屏II是任何光強(qiáng)透過型的顯示屏，它們的透光程 度依賴于灰度值的大小，灰度值越大，透過的光越多；反之，灰度值越小，透過的光越少?；?度屏I和灰度屏II以像素為單位，不包含子像素。觀看者在圖像顯示屏的正前方距離灰度屏II的距離為d的地方透過灰度屏I和 灰度屏II觀看圖像顯示屏?xí)r，在觀看者雙眼中產(chǎn)生的疊加效果圖像就是相應(yīng)的立體場(chǎng)景 的左視差圖像和右視差圖像，從而使觀看者產(chǎn)生立體感。由于人眼看到的圖像分辨率等于 灰度屏的分辨率，而灰度屏的分辨率等于立體場(chǎng)景的左視差圖像和右視差圖像的分辨率， 所以左右眼看到的立體圖像沒有分辨率的損失，這就實(shí)現(xiàn)了全分辨率的多視點(diǎn)自由立體顯
7J\ O
四

附圖1為基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置。附圖2為立體場(chǎng)景的左視差圖。附圖3為立體場(chǎng)景的右視差圖。附圖4為實(shí)例中的彩色顯示屏顯示的內(nèi)容。附圖5為實(shí)例中的灰度屏I顯示的內(nèi)容。附圖6為實(shí)例中的灰度屏II顯示的內(nèi)容。附圖7為基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置的一個(gè)實(shí)例。附圖8為觀看者觀看實(shí)例裝置實(shí)際看到的左視差圖像。附圖9為觀看者觀看實(shí)例裝置實(shí)際看到的右視差圖像。上述附圖中的圖示標(biāo)號(hào)為(1)灰度屏I，⑵灰度屏II，(3)圖像顯示屏，⑷眼睛應(yīng)該理解上述附圖只是示意性的，并沒有按比例繪制。
五具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明利用本發(fā)明基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置的一個(gè)典型實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。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 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。本發(fā)明提出了一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，如附圖1所 示，其中，該裝置包括一圖像顯示屏、灰度屏I和灰度屏II組成，灰度屏I和灰度屏II依次 放置在圖像顯示屏前方，灰度屏I與圖像顯示屏緊貼放置，灰度屏II與灰度屏I間隔X放 置，并且圖像顯示屏的像素與灰度屏I和灰度屏II的像素相同，并確保三者的對(duì)應(yīng)像素在 垂直投影方向上重合。在該所述裝置中，所述圖像顯示屏的第i行第j列像素顯示的紅、綠、藍(lán)顏色分量 分別為R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)，其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)的值可以但不唯一地由以 下公式計(jì)算確定
(la)
(lb)
(Ic)式中，R1G, j) ,G1(I5J) ,B1(IjJ)分別表示立體場(chǎng)景的左視差圖像第i行第j列像 素的紅、綠、藍(lán)顏色分量，Rr(i，j)、Gr(i，j)、Br(i，j)分別表示立體場(chǎng)景右視差圖像第i行 第j列像素的紅、綠、藍(lán)顏色分量。在該裝置中，灰度屏I和灰度屏II的第i行第j列像素顯示的灰度值分別為H1 (i， j) ΡΗ2( ,」)，其中，氏(士，j)、H2(i，j)由下式計(jì)算得到
(2b)其中H1G, j)、H2(i，j) ^P H1 (i, j+1)任意一個(gè)取0至1中的任意數(shù)值。在該裝置中，所述灰度屏I和灰度屏II之間的距離χ可以但不唯一地由以下公式
確定:x =——，其中，d為觀看者眼睛與所述灰度屏II之間的距離，s為圖像顯示屏的像素 e-s
的節(jié)距，e為觀看者雙眼間距。當(dāng)圖像顯示屏的像素為正方形時(shí)，所述節(jié)距為該像素的邊長(zhǎng)； 當(dāng)圖像顯示屏的像素為長(zhǎng)方形時(shí)，所述節(jié)距為該像素的長(zhǎng)度或?qū)挾?；?dāng)圖像顯示屏的像素 為圓形時(shí)，所述節(jié)距為該像素的直徑。本發(fā)明的圖像顯示屏可以使能顯示彩色圖像的液晶顯示屏、等離子顯示屏、有機(jī) 電致發(fā)光顯示屏或投影屏等。圖像顯示屏以像素為單位，每個(gè)像素包含紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像 素，用于顯示彩色信息?；叶绕罥和灰度屏II是任何光強(qiáng)透過型的顯示屏，它們的透光程 度依賴于灰度值的大小，灰度值越大，透過的光越多；反之，灰度值越小，透過的光越少。灰 度屏I和灰度屏II以像素為單位，不包含子像素。
觀看者在圖像顯示屏的正前方距離灰度屏II的距離為d的地方透過灰度屏I和 灰度屏II觀看圖像顯示屏?xí)r，在觀看者雙眼中產(chǎn)生的疊加效果圖像就是相應(yīng)的立體場(chǎng)景 的左視差圖像和右視差圖像，從而使觀看者產(chǎn)生立體感。由于人眼看到的圖像分辨率等于 灰度屏的分辨率，而灰度屏的分辨率等于立體場(chǎng)景的左視差圖像和右視差圖像的分辨率， 所以左右眼看到的立體圖像沒有分辨率的損失，這就實(shí)現(xiàn)了全分辨率的多視點(diǎn)自由立體顯示。取某個(gè)立體場(chǎng)景的左視差圖像和右視差圖像，如附圖2和附圖3所示，它們的分辨 率為608X480，圖像顯示屏的正方形像素的節(jié)距為0. 282mm，普通人的雙眼間距是65mm，設(shè) 觀看者的觀看距離為230mm，由式(Ia)-(Ic)計(jì)算得到圖像顯示屏顯示的彩色圖像如附圖4 所示。由式(2a)-(2b)計(jì)算得到灰度屏I和灰度屏II顯示的灰度圖像分別如附圖5和附 圖6所示。由式(3)計(jì)算得到灰度屏I和灰度屏II的間距為1mm，將圖像顯示屏與灰度屏 I緊貼，并在距離灰度屏I的Imm處放置灰度屏II，這樣得到如附圖7所示的實(shí)例發(fā)明裝置， 觀看者看到分辨率為608X480的立體圖像。附圖8和附圖9分別為觀看者觀看該實(shí)例裝 置實(shí)際看到的左視差圖像和右視差圖像。
權(quán)利要求
一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其特征在于該裝置包括一圖像顯示屏、一灰度屏I和一灰度屏II，所述灰度屏I和所述灰度屏II依次放置在所述圖像顯示屏前方，灰度屏I與圖像顯示屏緊貼放置，所述灰度屏II與所述灰度屏I間距x放置；所述圖像顯示屏、所述灰度屏I和所述灰度屏II的像素相同，并且所述圖像顯示屏、所述灰度屏I和所述灰度屏II三者對(duì)應(yīng)的像素在垂直投影方向上重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其特 征在于，所述圖像顯示屏的第i行第j列像素顯示的紅、綠、藍(lán)顏色分量分別為R(i，j)、G(i， j)、B(i，j)，其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)可以由以下計(jì)算公式得到 其中，R1 (i，j)、G1 (i, j)、B1 (i, j)分別表示立體場(chǎng)景的左視差圖像第i行第j列像素 的紅、綠、藍(lán)顏色分量，Rr (i, j)、Gr(i，j)、Br(i，j)分別表示立體場(chǎng)景的右視差圖像第i行 第j列像素的紅、綠、藍(lán)顏色分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其特 征在于，所述灰度屏I和所述灰度屏II的第i行第j列像素顯示的灰度值分別為H1 (i，j) ΡΗ2( ,」)，其中，氏(±，j) ΡΗ2( , j)可以由以下計(jì)算公式得到 其中，H1 (i，j+1)取0至1中的任意數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其特征為，所述灰度屏I和所述灰度屏II之間的間距X的計(jì)算公式為x =s*d/e-s，其中，d為觀看者眼睛與所述灰度屏II之間的距離，S為所述圖像顯示屏的像素的節(jié)距，e為觀看者雙眼間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其 中，當(dāng)所述圖像顯示屏的像素為正方形時(shí)，所述節(jié)距為該像素的邊長(zhǎng)；當(dāng)所述圖像顯示屏的 像素為長(zhǎng)方形時(shí)，所述節(jié)距為該像素的長(zhǎng)度或?qū)挾?；?dāng)所述圖像顯示屏的像素為圓形時(shí)，所 述節(jié)距為該像素的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其特 征在于，所述圖像顯示屏是能顯示彩色圖像的液晶顯示屏、等離子顯示屏、有機(jī)電致發(fā)光顯 示屏或投影屏等顯示屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，其特 征在于，所述灰度屏I和所述灰度屏II是光強(qiáng)透過型的顯示屏，所述灰度屏I和所述灰度屏II的透光程度依賴于灰度值的大小，灰度值越大，透過的光越多。反之，灰度值越小，透 過的光越少。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置，該裝置包括一圖像顯示屏、灰度屏I和灰度屏II，灰度屏I和灰度屏II依次放置在圖像顯示屏前方，灰度屏I與圖像顯示屏緊貼放置，灰度屏II與灰度屏I間隔x放置，并且圖像顯示屏的像素與灰度屏I和灰度屏II的像素相同，并確保三者的對(duì)應(yīng)像素在垂直投影方向上對(duì)齊；圖像顯示屏的第i行第j列像素顯示的紅、綠、藍(lán)顏色分量分別為R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)；灰度屏I和灰度屏II的第i行第j列像素顯示的灰度值分別為H1(i，j)和H2(i，j)。該裝置實(shí)現(xiàn)了立體分辨率不降低的多視點(diǎn)自由立體顯示。
文檔編號(hào)H04N13/00GK101917640SQ20101025272
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者劉軍, 徐小清, 王瓊?cè)A, 谷俊, 陶宇虹 申請(qǐng)人:四川大學(xué)