本發(fā)明涉及圖像顯示領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)采用平面的顯示裝置向用戶展現(xiàn)二維平面的圖像，由于顯示圖像為平面圖形，用戶從任何角度觀看屏幕所看到的圖像都是相同的，在三維體驗和交互感上存在明顯的缺陷。而目前的三維顯示技術(shù)采用全息投影技術(shù)，其只有四個面的信息，三維顯示效果不連續(xù)，且成本高，占用面積大，對于外界環(huán)境的光線敏感，亮度和色彩上具有明顯缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)及方法，通過實時追蹤用戶眼部的相對于顯示屏的位置，在平面顯示屏上顯示三維物體朝向用戶眼部方向的投影信息。

為了達到上述的目的，本發(fā)明實施例采用的技術(shù)方案如下所述：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括顯示屏、攝像裝置和圖像處理器，所述攝像裝置和顯示屏均與所述圖像處理器電連接，所述攝像裝置用于獲取拍攝對象的色彩圖像和深度信息，并將獲取的色彩圖像和深度信息傳送至所述圖像處理器；所述圖像處理器用于根據(jù)接收到的深度信息和色彩圖像按照預設的特征匹配算法提取出拍攝對象的眼部位置，并計算拍攝對象的眼部位置與所述顯示屏的偏移位置，依據(jù)所述偏移位置按照預設的算法計算出顯示屏顯示的三維物體相對于拍攝對象眼部方向的投影信息，控制顯示屏顯示所述投影信息。

優(yōu)選地，所述攝像裝置包括深度相機，所述深度相機用于獲取拍攝對象的深度信息并將獲取的深度信息發(fā)送至所述圖像處理器。

優(yōu)選地，所述攝像裝置還包括RGB相機，所述RGB相機用于獲取拍攝對象的色彩圖像并將所述色彩圖像發(fā)送至所述圖像處理器。

優(yōu)選地，所述顯示屏為平面顯示器。

優(yōu)選地，所述圖像處理器計算拍攝對象的眼部位置與所述顯示屏的中心位置的偏移位置。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示方法，該方法包括：

獲取拍攝對象的深度信息和色彩圖像；

對所述深度信息和色彩圖像按照預設的特征匹配算法提取出拍攝對象的眼部位置；

計算拍攝對象的眼部位置與一顯示屏的偏移位置；

依據(jù)所述偏移位置按照預設的算法計算出顯示屏顯示的三維物體相對于拍攝對象眼部方向的投影信息；

顯示所述投影信息。

優(yōu)選地，所述獲取拍攝對象的深度信息和色彩圖像的步驟之前還包括：

判斷所述顯示屏前是否有拍攝對象的步驟，如果是，則執(zhí)行獲取拍攝對象的深度信息和色彩圖像的步驟。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

跟蹤所述拍攝對象的眼部位置，實時計算拍攝對象的眼部位置與一顯示屏的偏移位置。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

判斷所述拍攝對象是否產(chǎn)生移動，如果是，則重新獲取拍攝對象的深度信息和色彩圖像。

優(yōu)選地，所述計算拍攝對象的眼部位置與一顯示屏的偏移位置的步驟包括：計算拍攝對象的眼部位置與一顯示屏的中心位置的偏移位置。

本發(fā)明提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)及方法，通過攝像裝置獲取觀眾的色彩圖像和深度信息，圖像處理器分析攝像裝置獲取的色彩圖像和深度信息，以獲得觀眾的眼部位置以及眼部與顯示屏的位置關(guān)系，從而計算出顯示屏朝向觀眾眼睛的方向應該顯示的投影信息，然后在顯示屏上顯示該投影信息。顯示屏上顯示的投影信息會隨著觀眾眼部位置的變化而變化，使得在二維的顯示屏上能夠讓觀眾體驗到三維的場景，觀眾的觀影感受和體驗感更強。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)100的組成示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示方法的流程圖。

圖3-圖5是本發(fā)明實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示方法的實際應用示意圖。

主要元件符號說明：

顯示屏110、深度相機120、RGB相機130、圖像處理器140。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

請參照圖1，是本發(fā)明實施例提供的一種基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)100的組成示意圖。該系統(tǒng)包括顯示屏110、攝像裝置和圖像處理器140，其中，攝像裝置包括深度相機120和RGB(Red Green Blue)相機130。深度相機120、RGB相機130以及顯示屏110均與所述圖像處理器140電連接。該顯示屏110為平面顯示屏。

深度相機120用于獲取顯示屏110前方拍攝對象(觀眾)的深度信息。深度相機120獲取觀眾的深度信息可以采用TOF(Time of Flight，飛行時間)技術(shù)、結(jié)構(gòu)光、雙目視覺多角成像等技術(shù)獲得。其中，結(jié)構(gòu)光的技術(shù)原理為，加載一個激光投射器，在激光投射器外面放一個刻有特定圖樣的光柵，激光通過光柵進行投射成像時會發(fā)生折射，從而使得激光最終在物體表面上的落點產(chǎn)生位移。當物體距離激光投射器比較近的時候，折射而產(chǎn)生的位移就較??；當物體距離較遠時，折射而產(chǎn)生的位移也就會相應的變大。這時使用一個攝像頭來檢測采集投射到物體表面上的圖樣，通過圖樣的位移變化，就能用算法計算出物體的位置和深度信息。

TOF技術(shù)的原理為，加載一個發(fā)光元件，發(fā)光元件發(fā)出的光子在碰到物體表面后會反射回來。使用一個特別的CMOS圖像傳感器來捕捉這些由發(fā)光元件發(fā)出、又從物體表面反射回來的光子，就能得到光子的飛行時間。根據(jù)光子飛行時間進而可以推算出光子飛行的距離，也就得到了物體的深度信息。

對于雙目視覺原理的多角成像的基本原理，是使用兩個或者兩個以上的攝像頭同時攝取圖像，通過比對這些不同攝像頭在同一時刻獲得的圖像的差別，使用算法來計算深度信息。

深度相機120獲取觀眾的深度信息之后，將獲取到的深度信息發(fā)送至圖像處理器。

RGB相機130用于獲取拍攝對象的色彩圖像并將所述色彩圖像發(fā)送至所述圖像處理器140。

圖像處理器140在接收到深度相機120發(fā)送的深度信息后，對該深度信息進行分析，識別出觀眾的頭部位置，再結(jié)合RGB相機130發(fā)送的色彩圖像，通過特征匹配算法提取出觀眾的眼部的位置。圖像處理器140提取到觀眾的眼部后，計算觀眾眼部與顯示屏110的偏移位置，優(yōu)選地，該偏移位置為觀眾眼部與顯示屏110中心位置的距離。

得到偏移位置后，圖像處理器140依據(jù)該偏移位置按照預設的算法計算出顯示屏顯示的三維物體相對于拍攝對象眼部方向的投影信息并控制顯示屏110顯示所述投影信息。由于對于立體的物體，從不同的角度觀看，看到的該物體的圖像均不相同，對于傳統(tǒng)的顯示屏，觀眾不管從什么角度觀影，顯示屏顯示的圖像均為一個物體的一個面，一個視角圖像，沒有三維的效果。在本發(fā)明實施例中，圖像處理器140根據(jù)觀眾的眼部與顯示屏110的位置關(guān)系，計算出觀眾眼部在該位置觀看到顯示的物體應該顯示的圖像，得到該圖像的投影信息，將該圖像信息通過顯示屏110進行顯示，則觀眾能夠從平面的顯示屏得到三維顯示的體驗。應該說明的是，本發(fā)明實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三圍顯示系統(tǒng)主要用于單個客戶的觀影。

請參照圖2，是本發(fā)明實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示方法的流程圖。在本實施例中，該方法應用于上述的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)100。本實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示方法包括以下步驟：

步驟S201：判斷顯示屏前是否有拍攝對象。

在本實施例中，步驟S201可以通過攝像裝置和圖像處理器140共同執(zhí)行。在獲取深度信息和色彩信息之前，需要先確定顯示屏前是否有觀眾，如果有，則執(zhí)行步驟S202。

步驟S202：獲取拍攝對象的深度信息和色彩圖像。

在本實施例中，步驟S202通過攝像裝置執(zhí)行，具體的，通過深度相機120獲取觀眾的深度信息，通過RGB相機130獲取觀眾的色彩圖像。

步驟S203：對所述深度信息和色彩圖像按照預設的特征匹配算法提取出拍攝對象的眼部位置。

在本實施例中，步驟S203通過圖像處理器140執(zhí)行。

步驟S204：計算拍攝對象的眼部位置與一顯示屏的偏移位置。

在本實施例中，步驟S204通過圖像處理器140執(zhí)行。該偏移位置為觀眾眼部與顯示屏110中心位置的距離。

步驟S205：跟蹤所述拍攝對象的眼部位置，實時計算拍攝對象的眼部位置與顯示屏的偏移位置。

在本實施例中，通過攝像裝置和圖像處理器140實時拍攝和計算，以得到拍攝對象的眼部位置與顯示屏110的偏移位置。

步驟S206：依據(jù)所述偏移位置按照預設的算法計算出顯示屏顯示的三維物體相對于拍攝對象眼部方向的投影信息。

本實施例中，步驟S206通過圖像處理器140執(zhí)行。得到偏移位置后，圖像處理器140依據(jù)該偏移位置按照預設的算法計算出顯示屏顯示的三維物體相對于拍攝對象眼部方向的投影信息并控制顯示屏110顯示所述投影信息。由于對于立體的物體，從不同的角度觀看，看到的該物體的圖像均不相同，對于傳統(tǒng)的顯示屏，觀眾不管從什么角度觀影，顯示屏顯示的圖像均為一個物體的一個面，一個視角圖像，沒有三維的效果。

步驟S207：判斷所述拍攝對象是否產(chǎn)生移動。

本實施例中，步驟S207可以通過圖像處理器140執(zhí)行。當判斷出觀眾沒有產(chǎn)生移動，則執(zhí)行步驟S208，如果觀眾產(chǎn)生移動，則重新執(zhí)行步驟S202。

步驟S208：顯示所述投影信息。

當觀眾沒有移動，則將計算得到的投影信息通過顯示屏110顯示。在本發(fā)明實施例中，圖像處理器140根據(jù)觀眾的眼部與顯示屏110的位置關(guān)系，計算出觀眾眼部在該位置觀看到顯示的物體應該顯示的圖像，得到該圖像的投影信息，將該圖像信息通過顯示屏110顯示，則觀眾能夠從平面的顯示屏得到三維顯示的體驗。

為了便于理解，請參照圖3-圖5，其中，圖3是觀眾位于顯示屏中間位置時，顯示屏顯示的畫面情況。圖4是觀眾位于顯示屏左側(cè)位置時，顯示屏顯示的另一角度的畫面情況。圖5是觀眾位于顯示屏右側(cè)時，顯示屏顯示的另一角度的畫面情況?？梢岳斫?，在其他情況下，觀眾位于顯示屏前其他的位置時，顯示屏顯示的信息隨用戶眼部的位置變化。

需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示方法所示的流程或步驟，兩個連續(xù)的步驟實際上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)及方法。該基于視覺追蹤技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)包括顯示屏、攝像裝置和圖像處理器。通過攝像裝置獲取觀眾的色彩圖像和深度信息，圖像處理器分析攝像裝置獲取的色彩圖像和深度信息，以獲得觀眾的眼部位置以及眼部與顯示屏的位置關(guān)系，從而計算出顯示屏朝向觀眾眼睛的方向應該顯示的投影信息，然后在顯示屏上顯示該投影信息。顯示屏上顯示的投影信息會隨著觀眾眼部位置的變化而變化，使得在二維的顯示屏上能夠讓觀眾體驗到三維的場景，觀眾的觀影感受和體驗感更強。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。