專利名稱：文字裸眼三維化顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種顯示設(shè)備，尤其是涉及一種借助光學(xué)、電子學(xué)相結(jié)合，并將文 字從背景中分離凸顯，改善低視力患者和老年人閱讀、活動能力的文字裸眼三維化顯示設(shè) 備。
背景技術(shù)：
低視力人群，尤其是弱視和老花眼等患者在閱讀書籍、報紙等普通印刷品的時候 存在著各種程度的障礙，而傳統(tǒng)的放大鏡、老花鏡等產(chǎn)品存在放大倍數(shù)不夠、清晰程度差、 文字邊緣識別困難，邊緣變形等問題，嚴(yán)重的影響了低視力人群的閱讀活動和日常生活。但 現(xiàn)有技術(shù)往往都是基于光學(xué)性能形式，或者是簡單的二維放大設(shè)備，不能實現(xiàn)與用戶的實 時閱讀相協(xié)調(diào)，并且速度、清晰度和文字邊緣辨識效果往往都不盡人意。而且對于另外一個 人群——色盲，傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備也無法為其提供有效的幫助。因此，有必要發(fā)明一種基于光學(xué)和電子相結(jié)合的，并可將文字凸顯的三維顯示放 大系統(tǒng)。中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局于2009年6月24日公開了公開號為 CN101466011A的文獻，名稱為改善低視力人群閱讀障礙的裝置，它包括攝像單元，圖像存儲 單元、視頻編碼單元及顯示單元；所述攝像單元用于采集圖像數(shù)據(jù)；圖像存儲單元用于保 存所述圖像數(shù)據(jù)；所述視頻編碼單元用于將所述圖像存儲單元保存的圖像數(shù)據(jù)編碼成視頻 信號；所述顯示單元用于顯示所述視頻信號。此方案的不足之處在于采用亮度和對比度的 變化使文字較為明顯，但是對于一些特殊的低視力群體僅靠亮度和對比度的變化得不到足 夠清晰的圖像。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的不能得到具有強烈對比度的圖像的技 術(shù)問題，提供一種能夠?qū)⑽淖忠詷O強對比度進行顯示的文字裸眼三維化顯示設(shè)備。本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種文字裸眼 三維化顯示設(shè)備，包括控制單元、圖像輸入單元、圖像預(yù)處理單元、文字識別單元、圖像三維 化單元、三維顯示單元和存儲單元，控制單元分別與圖像輸入單元、圖像預(yù)處理單元、文字 識別單元、圖像三維化單元、三維顯示單元連接，存儲單元分別與圖像輸入單元、圖像預(yù)處 理單元、圖像三維化單元連接，圖像預(yù)處理單元、文字識別單元、圖像三維化單元、三維顯示 單元順序連接。帶有文字的普通圖像經(jīng)過采集、處理以后可以通過三維顯示單元顯示出來， 得到對比度極為強烈的三維化數(shù)據(jù)，讓所有的低視力人群都能看清所顯示的文字。作為優(yōu)選，控制單元包括順序連接的按鍵、控制器模塊、系統(tǒng)流程控制模塊和圖像 輸出控制模塊。作為優(yōu)選，圖像輸入單元包括順序連接的鏡頭模塊、數(shù)字取像模塊和A/D轉(zhuǎn)換模 塊。[0009]作為優(yōu)選，鏡頭模塊 依序由防炫環(huán)、光學(xué)鏡頭、IR濾光鏡、影像傳感器的蓋玻片、 CMOS影像傳感器和CMOS圖像傳感器組成。作為優(yōu)選，圖像預(yù)處理單元包括順序連接的自動曝光模塊、自動增益控制模塊、自 動白平衡控制模塊、自動亮度控制模塊、顏色飽和度控制模塊、色調(diào)控制模塊、銳度控制模 塊、伽馬校正控制模塊和圖像質(zhì)量顯示模塊，圖像質(zhì)量顯示模塊與文字識別單元連接。作為優(yōu)選，圖像三維化單元包括順序連接的圖像二值化模塊、邊緣判別模塊和奇 偶三維圖像生成模塊，圖像二值化模塊與文字識別單元連接。作為優(yōu)選，三維顯示單元為采用視覺柵欄技術(shù)的顯示器。本實用新型的帶來的有益效果是，通過三維化顯示使文字具有極高的對比度，消 除了低視力人群的閱讀障礙，方便弱視和老花眼等患者閱讀書籍、報紙等普通印刷品，使視 力很差的特殊患者也能順利地學(xué)習(xí)和工作。

圖1是本實用新型的一種文字裸眼三維化顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的一種圖像輸入單元結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實用新型的一種圖像預(yù)處理單元結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本實用新型的一種圖像三維化單元結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本實用新型的一種控制器單元結(jié)構(gòu)框圖；圖中1、控制單元，2、圖像輸入單元，3、圖像預(yù)處理單元，4、文字識別單元，5、圖像 三維化單元，6、三維顯示單元，7、存儲單元，11、按鍵，12、控制器模塊，13、系統(tǒng)流程控制模 塊，14、圖像輸出模塊，21、鏡頭模塊，22、數(shù)字取像模塊，23、A/D轉(zhuǎn)換模塊，31、自動曝光控制 模塊，32、自動增益控制模塊，33、自動白平衡控制模塊，34、自動亮度控制模塊，35、顏色飽 和度控制模塊，36、色調(diào)控制模塊，37、銳度控制模塊，38、伽馬校正控制模塊，39、圖像質(zhì)量 顯示模塊，51、圖像二值化模塊，52、邊緣判別模塊，53、奇偶三維圖像生成模塊。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例如圖1所示，本實施例的文字裸眼三維化顯示設(shè)備的控制單元1分別與圖 像輸入單元2、圖像預(yù)處理單元3、文字識別單元3、圖像三維化單元4、三維顯示單元5相連 接，圖像輸入單元2與存儲單元7相連接，存儲單元7與圖像三維化單元5相連接，圖像預(yù) 處理單元3、文字識別單元4、圖像三維化單元5、三維顯示單元6順序連接。如圖5所示，控制單元1包括控制器模塊12、系統(tǒng)流程控制模塊13、圖像輸出控制 模塊14、按鍵11，按鍵11與控制器模塊12相連，系統(tǒng)流程控制模塊13與控制器模塊12、圖 像輸出控制模塊14相連。其中控制器模塊12，其主要功能是接受使用者的指令，并將這一 指令傳送到系統(tǒng)流程控制模塊13中去。在本實施例中，按鍵11共有8個，控制8個命令， 每一個命令對應(yīng)一個按鍵，分別是電源鍵、復(fù)位鍵、照明鍵、定格鍵、增加鍵、減小鍵、設(shè)置鍵 和模式鍵，使用者在閱讀過程中的任何控制命令都由按鍵11傳遞給控制器模塊12。系統(tǒng)流 程控制模塊13負(fù)責(zé)控制整個系統(tǒng)的運行，并發(fā)送當(dāng)前系統(tǒng)運行狀態(tài)給圖像輸出控制模塊 14。圖像輸出控制模塊14主要功能是合成當(dāng)前系統(tǒng)運行狀態(tài)的圖像，從而提示用戶當(dāng)前系統(tǒng)運行到哪一個狀態(tài)，這對于視障人士使用者是非常重要的。在本實施例中，系統(tǒng)流程控制 模塊13和圖像輸出控制模塊14均基于TI公司出品的TMS320DM6437ZWT6實現(xiàn)。如圖2所示，圖像輸入單元2的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為鏡頭模塊21、數(shù)字取像模塊 22、A/D轉(zhuǎn)換模塊23順序連接。在工作時鏡頭模塊21收集光線進入感應(yīng)光強度的數(shù)字取 像 模塊22，再由A/D轉(zhuǎn)換模塊23將圖像模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進入下一環(huán)節(jié)。本實施例中， 鏡頭模塊21依序由防雜散光的防炫環(huán)、光學(xué)鏡頭、IR濾光鏡、影像傳感器的蓋玻片、CMOS影 像傳感器和CMOS圖像傳感器組成。數(shù)字取像模塊22和A/D轉(zhuǎn)換模塊23采用OmniVision Technologies 公司出品的 0V88XX 系列的 0V8812-A67A。如圖3所示，圖像預(yù)處理單元3內(nèi)部模塊連接關(guān)系為自動曝光控制模塊31、自動 增益控制模塊32、自動白平衡控制模塊33、自動亮度控制模塊34順序連接，自動亮度控制 模塊34與顏色飽和度控制模塊35相連接，顏色飽和度控制模塊35、色調(diào)控制模塊36、銳度 控制模塊37、伽馬校正控制模塊38順序連接，伽馬校正控制模塊38與圖像質(zhì)量顯示模塊 39相連接。自動曝光控制模塊31的自動化程度最高，并且設(shè)置是自動決定，不能人為修改， 使用這種設(shè)置在大多數(shù)情況下能得到一張正常的圖像，這種設(shè)置是為了最大程度地減少操 作失誤而設(shè)計的，如測光模式、ISO設(shè)置等等都是由自己決定的。自動增益控制模塊32的 主要功能是從存儲單元7中讀取圖像輸入單元2存儲的圖像數(shù)據(jù)，并且去除圖像中的噪聲 點，以提高文字識別的準(zhǔn)確度。自動白平衡控制模塊33利用測色溫系統(tǒng)，測出紅光和藍光 的相對比例，再依據(jù)此數(shù)據(jù)調(diào)整曝光，產(chǎn)生紅、綠、藍電信號的增益，最終還原色彩。自動白 平衡最大的優(yōu)勢是；簡單、快潔。自動亮度控制模塊34的主要功能是將去除噪聲后的圖像 增強對比度，并根據(jù)圖像本身的特性自適應(yīng)的調(diào)整亮度，也是為了增加識別率。顏色飽和度 控制模塊35的主要功能是，當(dāng)光譜色摻入的白光成分較多，即不飽和時，或者當(dāng)物體對光 譜某一較窄波段的反射率高，而對其它波長的反射率很低或沒有反射，即顏色的飽和度過 高時，自動調(diào)節(jié)顏色的純潔性。當(dāng)圖像銳度高的時候，顯示文本、圖片時會讓你覺得邊緣特 別清晰銳利，但難免讓人覺得有些刺眼；當(dāng)圖像銳度低的時候，顯示文本、圖片時會讓你覺 得邊緣很不清晰。在圖像采集后，銳度控制模塊37能夠?qū)D像自動調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。色調(diào) 控制模塊36的功能是調(diào)整明亮度，即是將事物客觀存在的明度、色相的光源色經(jīng)過調(diào)節(jié)真 實的反應(yīng)出來。色調(diào)的范圍是O 255，共為256種色調(diào)。伽馬校正控制模塊38的功能是 使得整屏顯示均勻，色彩、白平衡平滑過渡，最大限度的減少馬賽克現(xiàn)象。增強畫面層次感、 均勻度，有效提高畫面質(zhì)量。如圖4所示，圖像三維化單元5內(nèi)部模塊連接關(guān)系為圖像二值化模塊51、邊緣判 別模塊52、奇偶三維圖像生成模塊53順序連接。對于文字識別單元4傳輸過來的圖像數(shù) 據(jù)，先由圖像二值化模塊51將其二值化，然后通過邊緣判別模塊52將文字的邊緣描述出 來，判斷需要凸顯的部分，然后利用雙眼視差法，將圖像分成左眼圖像和右眼圖像兩部分， 然后通過奇偶三維圖像生成模塊53將其交錯拼接后，輸出至三維顯示單元6上。雙眼視差 法是利用安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應(yīng)該由左眼看到 的圖像顯示在液晶屏上時，用不透明的條紋遮擋右眼；同理，應(yīng)該由右眼看到的圖像顯示在 液晶屏上時，用不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到 3D影像。幀間奇偶交錯技術(shù)將垂直頻率分割成奇數(shù)掃描線與偶數(shù)掃描線，奇數(shù)掃描線呈現(xiàn)左眼圖像，而偶數(shù)掃描線呈現(xiàn)右眼景象，利用高速交錯顯示奇、偶行掃描線的方法，即可持 續(xù)產(chǎn)生視差，從而達到左右眼觀看到不同影像的目的。在本實施例中，圖像預(yù)處理單元3、文字識別單元4、圖像三維化單元5均基于TI 公司的TMS320DM6437ZWT6芯片實現(xiàn)。存儲單元7由SAMSUNG存儲器K3F2808U0A-YCB0和 HYNIX 存儲器 HY57V281620HCT-H 實現(xiàn)。 三維顯示單元6采用夏普的視覺柵欄技術(shù)顯示器，可通過利用一些列視差隔板控 制光線路徑，使它們分別進入左右眼，以制造一種3D的視覺效果。
權(quán)利要求一種文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，包括控制單元、圖像輸入單元、圖像預(yù)處理單元、文字識別單元、圖像三維化單元、三維顯示單元和存儲單元，所述控制單元分別與所述圖像輸入單元、所述圖像預(yù)處理單元、所述文字識別單元、所述圖像三維化單元、所述三維顯示單元連接，所述存儲單元分別與所述圖像輸入單元、所述圖像預(yù)處理單元、所述圖像三維化單元連接，所述圖像預(yù)處理單元、所述文字識別單元、所述圖像三維化單元、所述三維顯示單元順序連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，所述控制單元包括 順序連接的按鍵、控制器模塊、系統(tǒng)流程控制模塊和圖像輸出控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，所述圖像輸入單 元包括順序連接的鏡頭模塊、數(shù)字取像模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，所述鏡頭模塊依序 由防炫環(huán)、光學(xué)鏡頭、IR濾光鏡、影像傳感器的蓋玻片、CMOS影像傳感器和CMOS圖像傳感器 組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，所述圖像預(yù)處理單 元包括順序連接的自動曝光模塊、自動增益控制模塊、自動白平衡控制模塊、自動亮度控制 模塊、顏色飽和度控制模塊、色調(diào)控制模塊、銳度控制模塊、伽馬校正控制模塊和圖像質(zhì)量 顯示模塊，所述圖像質(zhì)量顯示模塊與所述文字識別單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，所述圖像三維化 單元包括順序連接的圖像二值化模塊、邊緣判別模塊和奇偶三維圖像生成模塊，所述圖像 二值化模塊與所述文字識別單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文字裸眼三維化顯示設(shè)備，其特征在于，所述三維顯示單元 為采用視覺柵欄技術(shù)的顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種文字裸眼三維化顯示設(shè)備，旨在提供一種能夠?qū)⑽淖峙c背景分離并輸出三維化圖像的文字裸眼三維化顯示設(shè)備。它包括控制單元、圖像輸入單元、圖像預(yù)處理單元、文字識別單元、圖像三維化單元、三維顯示單元和存儲單元，控制單元分別與圖像輸入單元、圖像預(yù)處理單元、文字識別單元、圖像三維化單元、三維顯示單元連接，存儲單元分別與圖像輸入單元、圖像預(yù)處理單元、圖像三維化單元連接，圖像預(yù)處理單元、文字識別單元、圖像三維化單元、三維顯示單元順序連接。帶有文字的普通圖像經(jīng)過采集、處理以后可以通過三維顯示單元顯示出來，得到對比度極為強烈的三維化數(shù)據(jù)。本實用新型適用于老化、散光、弱視等所有的低視力人群。
文檔編號H04N13/04GK201742506SQ201020182990
公開日2011年2月9日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者李響 申請人:李響