專利名稱：基于灰度屏的全分辨率多視點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)明涉及多視點自由立體顯示技 術(shù)。
背景技術(shù)：
多視點自由立體顯示技術(shù)是指能為觀看者在多個位置提供裸眼觀看立體畫面的 立體顯示技術(shù)。多視點自由立體顯示裝置結(jié)構(gòu)簡單，無需佩戴立體眼鏡，給觀看者帶來方 便。多視點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，一個立 體場景的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，對于這類基于柱面光柵或狹縫光柵的多視點自由立體顯示裝置，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)分別表示立體場景的左視差圖像第i行第j列像 素的紅、綠、藍顏色分量，Rr(i，j)、Gr(i，j)、Br(i，j)分別表示立體場景右視差圖像第i行 第j列像素的紅、綠、藍顏色分量。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)由下式計算得到
4
(2b)其中H1G, j)、H2(i，j) ^P H1 (i, j+1)任意一個取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 電致發(fā)光顯示屏和投影屏等。圖像顯示屏以像素為單位，每個像素包含紅、綠、藍三個子像 素，用于顯示彩色信息?；叶绕罥和灰度屏II是任何光強透過型的顯示屏，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，這就實現(xiàn)了全分辨率的多視點自由立體顯
7J\ O
四

附圖1為基于灰度屏的全分辨率多視點自由立體顯示裝置。附圖2為立體場景的左視差圖。附圖3為立體場景的右視差圖。附圖4為實例中的彩色顯示屏顯示的內(nèi)容。附圖5為實例中的灰度屏I顯示的內(nèi)容。附圖6為實例中的灰度屏II顯示的內(nèi)容。附圖7為基于灰度屏的全分辨率多視點自由立體顯示裝置的一個實例。附圖8為觀看者觀看實例裝置實際看到的左視差圖像。附圖9為觀看者觀看實例裝置實際看到的右視差圖像。上述附圖中的圖示標號為(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。
五具體實施例方式下面詳細說明利用本發(fā)明基于灰度屏的全分辨率多視點自由立體顯示裝置的一個典型實施例，對本發(fā)明進行進一步的描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于本發(fā) 明做進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述 發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明提出了一種基于灰度屏的全分辨率多視點自由立體顯示裝置，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 下公式計算確定
(la)
(lb)
(Ic)式中，R1G, j) ,G1(I5J) ,B1(IjJ)分別表示立體場景的左視差圖像第i行第j列像 素的紅、綠、藍顏色分量，Rr(i，j)、Gr(i，j)、Br(i，j)分別表示立體場景右視差圖像第i行 第j列像素的紅、綠、藍顏色分量。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)由下式計算得到
(2b)其中H1G, j)、H2(i，j) ^P H1 (i, j+1)任意一個取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，所述節(jié)距為該像素的邊長； 當(dāng)圖像顯示屏的像素為長方形時，所述節(jié)距為該像素的長度或?qū)挾?；?dāng)圖像顯示屏的像素 為圓形時，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 電致發(fā)光顯示屏或投影屏等。圖像顯示屏以像素為單位，每個像素包含紅、綠、藍三個子像 素，用于顯示彩色信息?；叶绕罥和灰度屏II是任何光強透過型的顯示屏，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，這就實現(xiàn)了全分辨率的多視點自由立體顯示。取某個立體場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例裝 置實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)可以由以下計算公式得到 其中，R1 (i，j)、G1 (i, j)、B1 (i, j)分別表示立體場景的左視差圖像第i行第j列像素 的紅、綠、藍顏色分量，Rr (i, j)、Gr(i，j)、Br(i，j)分別表示立體場景的右視差圖像第i行 第j列像素的紅、綠、藍顏色分量。
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，所述節(jié)距為該像素的邊長；當(dāng)所述圖像顯示屏的 像素為長方形時，所述節(jié)距為該像素的長度或?qū)挾?；?dāng)所述圖像顯示屏的像素為圓形時，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，并確保三者的對應(yīng)像素在垂直投影方向上對齊；圖像顯示屏的第i行第j列像素顯示的紅、綠、藍顏色分量分別為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)。該裝置實現(xiàn)了立體分辨率不降低的多視點自由立體顯示。
文檔編號H04N13/00GK101917640SQ20101025272
公開日2010年12月15日 申請日期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 申請人:四川大學(xué)