三維圖像顯示裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種H維（3D)圖像顯示裝置和方法，更具體地講，涉及一種使用不規(guī) 則像素進行H維圖像顯示的H維圖像顯示裝置及其H維圖像顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D影像通常具有水平方向上的連續(xù)視差變化或者具有水平和垂直方向上的連續(xù) 視差變化。裸眼3D顯示則是一項可W讓用戶無需佩戴眼鏡就能裸眼觀看自然的3D影像的 技術(shù)。近些年隨著電子科技技術(shù)的進步，裸眼3D顯示技術(shù)開始向?qū)嵱没~進。大部分的裸 眼3D顯示系統(tǒng)包括一塊高分辨率的顯示面板和一個光線方向調(diào)制裝置（例如，微透鏡陣 列）。在顯示面板上可顯示被稱為交錯圖像的二維圖像。通過光線方向調(diào)制裝置，顯示面板 上顯示的交錯圖像中的不同部分被折射到H維空間中的不同方向從而形成3D圖像。
[0003] 交錯圖像中通常包含多個視角的圖像信息，并且交錯圖像中的相鄰像素通常代表 不同角度的圖像信息，因此需要通過透鏡的折射來分離相鄰像素所呈現(xiàn)的圖像。然而，由于 相鄰像素之間的光線容易彼此干擾，因此觀看者可能不能清晰的觀看分離出來的圖像，送 種由于圖像未完全分離而產(chǎn)生的現(xiàn)象稱為串擾（crossta化）。盡管目前市場上已開發(fā)出裸 眼3D顯示器，但目前的裸眼3D顯示器由于送種串擾現(xiàn)象而導致顯示質(zhì)量較差。串擾嚴重 時，顯示的H維圖像上會出現(xiàn)疊影錯誤，導致顯示質(zhì)量低下；而串擾現(xiàn)象較輕時，也會導致 顯示的H維圖像模糊，繼而影響顯示畫面的清晰度，降低用戶的人眼感知分辨率。即使在理 想情況下（即，多個視角的圖像可W通過透鏡的折射作用完全分離），從像素發(fā)出的光線在 傳播過程中也會發(fā)生擴散，導致光束的寬度發(fā)生改變，使得相鄰光束之間發(fā)生相互干擾作 用，影響所顯示內(nèi)容的分辨率。
[0004] 此外，在裸眼3D顯示系統(tǒng)中，由于物理光線傳播的因素，所能顯示的H維內(nèi)容的 深度范圍有限，并且H維內(nèi)容的顯示分辨率也和其所在的深度平面有關(guān)系。
[0005] 可使用3D內(nèi)容的顯示分辨率和深度范圍來衡量一個裸眼3D顯示系統(tǒng)的性能。可 使用調(diào)制傳輸函數(shù)（MTF;Mo化Iation化ansfer化nction)來量化H維內(nèi)容的顯示分辨率。 MTF可通過測定1毫米（mm)的范圍內(nèi)能呈現(xiàn)出多少條線來度量分辨率。MTF值=(照度的 最大值-照度的最小值）/(照度的最大值+照度的最小值）。因此，MTF值總是介于0和1 之間。MTF值越大，說明當前顯示H維內(nèi)容的分辨率越高，反之則越低。
[0006] 圖1是示出用于估計顯示分辨率的調(diào)制傳輸函數(shù)的示例的示意圖。在該示例中， 采用亮度隨正弦變化的周期圖形（即，"正弦光柵"）作為H維顯示的內(nèi)容進行測試。測試中 的正弦光柵具有不同的頻率和不同的深度平面，MTF的測試結(jié)果可見圖1。從圖1可看出， 裸眼3D顯示系統(tǒng)具有一個中必深度平面（CDP;CentralD巧thPlane),在該中必深度平面 上，具有最高的顯示分辨率，而隨著遠離該深度平面，裸眼3D顯示系統(tǒng)所具備的顯示分辨 率逐漸下降，會發(fā)生串擾錯誤和模糊現(xiàn)象。也就是說，裸眼3D顯示系統(tǒng)由于物理光線傳播 的因素，所能顯示的3D內(nèi)容的深度范圍值OF;D巧thOfField)有限。
[0007] 現(xiàn)在市場上的裸眼3D顯示器通常具有較低的顯示分辨率和有限的深度范圍。更 為致命的是，現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品不能很好的消除串擾現(xiàn)象，導致"畫質(zhì)差"，送是制約裸眼3D顯示器的應用發(fā)展的主要原因。
[0008] 因此，需要一種提供能夠較好地消除串擾錯誤，并具備高分辨率和大深度范圍的 3D圖像顯示裝置和方法來滿足日益增長的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種H維圖像顯示裝置，所述裝置包括；深度層劃分 單元，用于將H維圖像劃分為多個深度層；像素確定單元，用于確定與每個深度層相應的不 規(guī)則像素；H維圖像產(chǎn)生單元，用于使用像素確定單元確定的與每個深度層相應的不規(guī)則 像素，產(chǎn)生與每個深度層相應的H維圖像；H維圖像合成單元，用于將H維圖像產(chǎn)生單元產(chǎn) 生的H維圖像合成為最終的H維顯示圖像。
[0010] 所述深度層劃分單元可使用深度剝離算法將H維圖像劃分為多個深度層。
[0011] 可基于所述H維圖像顯示裝置的光線方向調(diào)制裝置的光學特性設(shè)置多個深度平 面，所述像素確定單元可基于每個深度層所屬的深度平面來確定與每個深度層相應的不規(guī) 則像素。
[0012] 所述H維圖像顯示裝置還可包括；輪廓細節(jié)提取單元，用于從所述H維圖像提取 輪廓細節(jié)特征，并確定所述輪廓細節(jié)特征的頻率方向和頻率大小。像素確定單元可基于與 每個深度層相應的輪廓細節(jié)的頻率方向、與每個深度層相應的輪廓細節(jié)的頻率大小和每個 深度層所屬的深度平面中的至少一個來確定與每個深度層相應的不規(guī)則像素。
[0013] 所述H維圖像產(chǎn)生單元可基于H維圖像顯示裝置的多視角圖像信息，使用所確定 的與每個深度層相應的不規(guī)則像素來繪制多個多視角圖像，并對繪制的所述多個多視角圖 像進行像素重排來產(chǎn)生與每個深度層相應的H維圖像。
[0014] 所述多視角圖像信息包括視點的位置信息和視線張角大小信息中的至少一個。
[0015] 所述H維圖像合成單元可確定H維圖像產(chǎn)生單元產(chǎn)生的與所述多個深度層分別 相應的多個H維圖像中的不同部分在深度方向上的前后位置關(guān)系，并按照所確定的前后位 置關(guān)系，按照從后到前的覆蓋順序來合成所述多個H維圖像，W形成最終的H維顯示圖像。
[0016] 所述像素確定單元可從預設(shè)的多種不規(guī)則像素中為每個深度層選擇至少一種不 規(guī)則像素。
[0017] 所述不規(guī)則像素可W是由多個相鄰的規(guī)則像素或子像素組成的像素塊。
[0018] 所述不規(guī)則像素可具有與規(guī)則像素不同的形狀或尺寸。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種H維圖像顯示裝置的H維圖像顯示方法，所 述方法包括；將H維圖像劃分為多個深度層；確定與每個深度層相應的不規(guī)則像素；使用 確定的與每個深度層相應的不規(guī)則像素，產(chǎn)生與每個深度層相應的H維圖像；將產(chǎn)生的H 維圖像合成為最終的H維顯示圖像。
[0020] 劃分深度層的步驟可包括；使用深度剝離算法將H維圖像劃分為多個深度層。
[0021] 可基于所述H維圖像顯示裝置的光線方向調(diào)制裝置的光學特性設(shè)置多個深度平 面，確定不規(guī)則像素的步驟可基于每個深度層所屬的深度平面來確定與每個深度層相應的 不規(guī)則像素。
[0022] 所述方法還可包括；從所述H維圖像提取輪廓細節(jié)特征，并確定所述輪廓細節(jié)特 征的頻率方向和頻率大小。確定不規(guī)則像素的步驟可基于與每個深度層相應的輪廓細節(jié)的 頻率方向、與每個深度層相應的輪廓細節(jié)的頻率大小和每個深度層所屬的深度平面中的至 少一個來確定與每個深度層相應的不規(guī)則像素。
[0023] 產(chǎn)生H維圖像的步驟可包括：基于所述H維圖像顯示裝置的多視角圖像信息，使 用所確定的與每個深度層相應的不規(guī)則像素來繪制多個多視角圖像，并對繪制的所述多個 多視角圖像進行像素重排來產(chǎn)生與每個深度層相應的H維圖像。
[0024] 所述多視角圖像信息可包括視點的位置信息和視線張角大小信息中的至少一個。 [00巧]合成H維圖像的步驟可包括：確定在產(chǎn)生H維圖像的步驟中產(chǎn)生的與所述多個深 度層分別相應的多個H維圖像中的不同部分在深度方向上的前后位置關(guān)系，并按照所確定 的前后位置關(guān)系，按照從后到前的覆蓋順序來合成所述多個H維圖像，W形成最終的H維 顯示圖像。
[0026] 確定不規(guī)則像素的步驟可包括；從預設(shè)的多種不規(guī)則像素中為每個深度層選擇至 少一種不規(guī)則像素。
[0027] 所述不規(guī)則像素可W是由多個相鄰的規(guī)則像素或子像素組成的像素塊。
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