專利名稱：一種三次元影像顯示的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種三次元影像顯示的方法，主要是針對(duì)裸眼視三次元影像顯示的缺失，尤其是對(duì)于利用一般平面顯示器屏幕與靜態(tài)視差光柵裝置以顯示三次元影像時(shí)，本發(fā)明提出一觀賞位置即時(shí)檢測(cè)的方法、一觀賞位置與視景最佳對(duì)位的方法、一動(dòng)態(tài)多視景3D影像合成的方法與一靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法，可于最佳可視面上，有效解決鬼影、假立體影像、與水平與垂直方向觀賞自由度不足的問(wèn)題，達(dá)到大幅提高3D影像品質(zhì)與使用方便性的目的。
背景技術(shù)：
如中國(guó)臺(tái)灣專利申請(qǐng)案號(hào):100114446專利所揭示的一種多視景三次元影像顯示的方法(Method of Displaying Mult1-View 3D Image),針對(duì)多視景裸眼式三次元影像的顯示，主要是提出一多視景3D影像合成的方法、與一傾斜條狀視差光柵(Slantwise StripParallax Barrier)最佳化的設(shè)計(jì)，可于最佳觀賞距離上，提供多個(gè)位置為固定的最佳視點(diǎn)，并于該最佳視點(diǎn)處，達(dá)到分別呈現(xiàn)單一視景影像的目的。由于該傾斜條狀視差光柵為一固定的結(jié)構(gòu)(以下統(tǒng)稱”靜態(tài)視差光柵裝置”)、且該多視景3D影像合成的方法，為一固定的合成程序(以下統(tǒng)稱”靜態(tài)多視景3D影像合成方法”)，于該單一的最佳視點(diǎn)上，僅能呈現(xiàn)單一且為固定的視景影像。雖然，通過(guò)縮減透光元件的開(kāi)口寬度，可達(dá)到增加水平觀賞自由度的目的。但是，縮減開(kāi)口寬度除造成影像亮度下降的外，由于所增加的水平觀賞自由度為有限，并不足以應(yīng)付較大幅度的觀賞位置的變化。亦即，于水平方向上，當(dāng)觀賞者的觀賞位置，偏離最佳視點(diǎn)、且超出該水平容許觀賞范圍時(shí)，觀賞者會(huì)觀看到鬼影(Ghost Image)、或者是左右影像顛倒的假立體影像(Pseudo Stereoscopic Image),最終造成使用方便性的嚴(yán)重不足。另外，對(duì)于存在同樣現(xiàn)象的垂直觀賞自由度，卻無(wú)任何探討與改善
發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于上述現(xiàn)有技藝的缺失，尤其是對(duì)于利用一靜態(tài)視差光柵裝置與一靜態(tài)多視景3D影像合成方法，以呈現(xiàn)三次元影像的缺失，本發(fā)明主要提出一靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法、一動(dòng)態(tài)多視景3D影像合成的方法，并配合一觀賞位置即時(shí)檢測(cè)方法、與一觀賞位置與視景最佳對(duì)位的方法，可于最佳可視面上，有效解決鬼影、假立體影像、與水平與垂直方向觀賞自由度不足的問(wèn)題，達(dá)到大幅提高3D影像品質(zhì)與使用方便性的目的。為了上述目的，本發(fā)明提供一種三次元影像顯示的方法，針對(duì)裸眼視三次元影像顯示的缺失，通過(guò)以下方法與元件的實(shí)施，其包括有:一觀賞位置即時(shí)檢測(cè)的方法，是利用一對(duì)左、右攝影裝置，通過(guò)攝影、影像處理，于左、右影像坐標(biāo)系下，從左、右攝影裝置所取出的2D影像中，以檢測(cè)出左、右眼球或者是瞳孔的中心位置(i^、iUK)、與右眼球或者是瞳孔的中心位置(iK,D iK,K)，再利用一左右影像對(duì)應(yīng)的程序、一三次元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算的程序、與一觀賞條件最佳化的程序，于屏幕坐標(biāo)系下，可取得及輸出一左眼三次元的位置El = (XL, Ye, Z0)、與右眼三次元的位置Ek = (XE, Ye,Z0);一觀賞位置與視景最佳對(duì)位的方法，是根據(jù)該左、右眼三次元位置EpEK，通過(guò)一左右眼的特征坐標(biāo)計(jì)算的程序、一最佳觀賞線上最佳視點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的程序、與一視點(diǎn)與視景對(duì)位的程序，以計(jì)算取得及輸出一橫向位移相位Λ ;—?jiǎng)討B(tài)多視景3D影像合成的方法，是對(duì)于一多視景影像，根據(jù)該橫向位移相位Λ與一多視景3D影像合成的程序，以產(chǎn)生一多視景3D合成影像Σ η ；一平面顯示器屏幕，是接收與顯示該多視景3D合成影像Σ η;以及一靜態(tài)視差光柵裝置，為一靜態(tài)視景分離裝置，對(duì)于該多視景3D合成影像Σ η，可于最佳觀賞距離上，提供一最佳觀賞面，并于該最佳觀賞面上，提供多個(gè)最佳視點(diǎn)，可于該最佳視點(diǎn)處，作視景分離的光學(xué)作用，達(dá)到分別呈現(xiàn)單一視景影像的目的；上述視差光柵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，是通過(guò)一靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法與一觀賞自由度最佳化的方法。


圖1所示是一般R、G、B次畫素為水平條狀排列平面顯示器屏幕的示意圖；圖2 9所示是各種具右傾斜特征的多視景3D合成影像；圖10所示是不具傾特征的多視景3D合成影像；圖11所示是具左傾斜特征的多視景3D合成影像；圖12所示是雙視景用傾斜條狀視差光柵結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13所示是最佳觀賞面上最佳視點(diǎn)分布的示意圖；圖14所示是雙視景3D合成影像顯示原理的示意圖；圖15所示是n = 2、m = 3、且k = O時(shí),最佳視點(diǎn)Pk,i,j(x。，y。，Z0)中1、j定義的示意圖；圖16所示是n = 2、m = 3、且k = O時(shí),各水平最佳視點(diǎn)的坐標(biāo)；圖17所示是n = 4、m = 3、且k = O時(shí),最佳視點(diǎn)Pk,i,j(x。，y。，Z0)中1、j定義的示意圖；圖18所示是n = 4、m = 3、且k = O時(shí),各水平最佳視點(diǎn)的坐標(biāo)；圖19所示是ΔΒΗ = Βη/2時(shí)，ΔΒΗ與AXvf關(guān)系的示意圖；圖20所示是Λ Bh = 2Βη/3時(shí)，Λ Bh與Λ Xvf關(guān)系的示意圖；圖21 26所不是由各種多視景3D合成影像的不意圖；圖27所示是雙視景用傾斜條狀視差光柵垂直方向光學(xué)作用的示意圖；圖28所示是ΛΒν = Βν/2時(shí)，ABv與AYvf關(guān)系的示意圖；圖29所示是ΛΒν = 2Βν/3時(shí)，ABv與AYvf關(guān)系的示意圖；圖30所示是具水平與垂直容許觀賞范圍特征的最佳視點(diǎn)的示意31所示是具傾斜角Θ分布特征的容許觀賞范圍與鬼影區(qū)的示意圖；圖32 37所不是各種具不同Δ值的雙視景3D合成影像的不意圖；圖38 43所示是Λ與Pk, "(χ。，y。，Z0)關(guān)系的示意圖；圖44所示是Δ = O時(shí)，中心線、邊界線位置的示意圖；圖45所示是Δ = I時(shí)，中心線、邊界線位置改變的示意圖；圖46所示是Δ = O與A = I的中心線、邊界線位置做重疊處理的示意圖47 48所示是立體攝影構(gòu)成與裝置位置坐標(biāo)的示意圖；圖49A、49B所示是立體攝影裝置的示意圖；圖50 52所示是最佳觀賞條件設(shè)定的示意圖；圖53所示是Λ = 0、1、2時(shí)Υμ,δ(χ，7)的示意圖；圖54 所示是 Δ = O、-1、-2 時(shí) Y^j, Δ (x, y)的示意圖；圖55A、55B 所示是 Λ =0、1、2 與 Λ =-O、-1、_2 時(shí)，計(jì)算取得 Yi,Δ (x，y)與 X軸交點(diǎn)坐標(biāo)值X(i，j，Δ)的圖表；圖56A、56B、56C所示是于| Δ |≤m的條件下,主最佳視點(diǎn)x(i = O, j = O, Δ =O)位置變化的圖表；圖57所示是通過(guò)該左右眼位置(X。yL, zL)、(xE, yE, zE)的斜線Lp Le的示意圖；圖58所示是最佳可視面構(gòu)成的示意圖；圖59所示是最佳可視面所對(duì)應(yīng)最大水平可視區(qū)編號(hào)的示意圖；圖60所示是最佳可視面所對(duì)應(yīng)最大垂直可視區(qū)編號(hào)的示意圖；圖61所示是對(duì)于雙視景顯示(n = 2、m = 3)、且于i = O、j = O的可視區(qū)為條件，x(i，j, Δ)構(gòu)成的示意圖；圖62所示是對(duì)于四視景顯示(n = 4、m = 3)、且于i = O、j = O、與i = 1、j = O的可視區(qū)為條件，x(i, j，Δ)構(gòu)成的示意圖；圖63所示是對(duì)于四視景顯示(n = 4、m = 3)、且于i = O、j = 2的可視區(qū)為條件，x(i，j, Δ)構(gòu)成的示意圖；圖64所示是本發(fā)明實(shí)施例的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1 平面顯示器屏幕；2 各次畫素間的黑色間隔；3 裸眼視三次元影像顯示器屏幕；10 左眼；11 右眼；20 左攝影裝置；21 右攝影裝置；23 立體攝影裝置；24 平面顯示器屏幕框架；310 雙視景用傾斜條狀視差光柵；311 傾斜條狀透光元件；312 傾斜條狀遮蔽元件；321 水平容許觀賞范圍；322、323 水平鬼影區(qū)；331 垂直容許觀賞范圍；332 垂直鬼影區(qū)；341 傾斜帶狀的容許觀賞范圍；342 傾斜帶狀的鬼影區(qū)；345 容許觀賞區(qū)重疊的區(qū)域；350 最佳可視面；400 本發(fā)明的實(shí)施例；410 觀賞位置即時(shí)檢測(cè)方法；412 一對(duì)左、右攝影裝置；414 左右影像對(duì)應(yīng)的程序；416 三次元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算的程序；418 觀賞條件最佳化的程序；420 觀賞位置與視景最佳對(duì)位的方法；422 左右眼的特征坐標(biāo)計(jì)算的程序；424 最佳觀賞線上最佳視點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的程序；426 視點(diǎn)與視景對(duì)位的程序；430 動(dòng)態(tài)多視景3D影像合成的方法；432 多視景影像；434 多視景3D影像合成的程序；440 平面顯示器屏幕；450 靜態(tài)視差光柵裝置；452 靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法；454 觀賞自由度最佳化的方法；ΧΥΖ 屏幕坐標(biāo)系；x、Y、Z 坐標(biāo)軸方向.Α ~ X軸的單位向量；R 紅色；G 綠色；B 藍(lán)色；W 白色；N 顯示器屏幕水平方向次畫素的總數(shù)；M 顯示器屏幕垂直方向次畫素的總數(shù)；j、i 單一個(gè)次畫素的水平與垂直位置編號(hào)；PH 次畫素的水平寬度；PV 次畫素的垂直高度；HX V 單一個(gè)次畫素有效發(fā)光尺寸；Vk 單一視景影像；k、A、0、1、2、3 視景編號(hào)數(shù)；
~ Vk影像中位于(i，j)位置的次畫素影像數(shù)據(jù)；Σ n 多視景3D合成影像；Σ n(t) 以時(shí)間為變數(shù)的多視景3D合成影像；n 總視景數(shù);m 橫向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目；Q 縱向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目.Λ 橫向位移相位；Λ (t) 以時(shí)間為變數(shù)的橫向位移相位；t 時(shí)間；Π 橫向位移振幅；int系 取整數(shù)的函數(shù)；Mod 取余數(shù)的函數(shù)；BH 透光元件的水平寬度'Sh ~遮蔽元件的水平寬度；ABh 透光元件開(kāi)口水平寬度的縮減量；BV 透光元件垂直開(kāi)口寬度；△ Bv 透光元件開(kāi)口垂直寬度的縮減量；AXvf 水平容許觀賞范圍；Λ Yvf 垂直容許觀賞范圍；RX 水平觀賞自由度；RY 垂直觀賞自由度；Θ 傾斜條狀視差光柵的傾斜角度<1。 最佳觀賞距離；Lb 傾斜條狀視差光柵的裝置距離；υχ。，y。，Z0) 最佳視點(diǎn)、主最佳視點(diǎn)；P’ u.jU’。，y。，Z0) 移動(dòng)后的最佳視點(diǎn)、次最佳視點(diǎn)；P。,-1,1、P。,。,。、P。,(I,1、Po,1,0 最佳視點(diǎn)的位置；x。 最佳視點(diǎn)的X坐標(biāo)；y。 最佳視點(diǎn)的I坐標(biāo)；Λχ。 最佳視點(diǎn)可調(diào)變間距；Axcfl 最佳視點(diǎn)可調(diào)變最小間距；ΛΧ% 容許觀賞區(qū)重疊區(qū)域的寬度；i 水平可視區(qū)編號(hào)；j 視景數(shù)編號(hào)；k 垂直可視區(qū)編號(hào)；Lh 水平最佳視點(diǎn)間距；LV 垂直最佳視點(diǎn)間距；(0) ~左影像；① 右影像；HPk,^/(χ,+ Δχ,, yc,Z0) 水平容許觀賞范圍右端點(diǎn)的位置(Xe-Axpyc^Zci) 水平容許觀賞范圍左端點(diǎn)的位置；Λ χΗ 半水平容許觀賞范圍wP^j+U^yjAy^Z。) 垂直容許觀賞范圍右端點(diǎn)的位置WP1^i(XdyrAywZtl) 垂直容許觀賞范圍左端點(diǎn)的位置；Ayv 半垂直容許觀賞范圍；Yi,j(x，y) >Yi,j, Δ =Ci(χ，y) 主中心線'V UJ(x, y) ^Yijjj Δ兵0(x，y) 次中心線；f 左、右攝影機(jī)的焦距；S 左、右攝影機(jī)光軸間距；H 左、右攝影機(jī)裝置高度；XlYlZl 左影像坐標(biāo)系；XKYKZK 右影像坐標(biāo)系；P(XP，Yp, Zp) 物點(diǎn)坐標(biāo)；Il(Xl，Yl, O) 物點(diǎn)左成像位置；IK(xK，yK，0) 物點(diǎn)右成像位置El= (Xl, Yl, Zl) XYZ坐標(biāo)系中左眼的坐標(biāo)Ek = (XE, Ye, Ze) XYZ坐標(biāo)系中右眼的坐標(biāo)；iu = (XL,L, YLjL,0) X1JA坐標(biāo)系中左眼球中心的坐標(biāo)；iu = (XL, E, YL, E, O) X1J1A坐標(biāo)系中右眼球中心的坐標(biāo)；iR, L = ( , l，YEjLO) XkYkZk坐標(biāo)系中左眼球中心的坐標(biāo)；iK,K = (xE,E,yE,E,0) XkYkZk坐標(biāo)系中右眼球
中心的坐標(biāo) 可容許 最佳觀賞距離的偏差量；Δφ ~可容許水平觀賞角度的偏差量；Δ P 可容許傾斜觀賞角度的偏差量；ΥΕ 最佳觀賞條件下，左右眼的Y軸坐標(biāo)；X(i，j，δ=O) 主最佳視點(diǎn)；x(i, j, Δ ^ O) 次最佳視點(diǎn)；Κ、Lk 通過(guò)左右眼位置的斜線；χω、Xr0 U、Lk與X軸交會(huì)點(diǎn)的坐標(biāo)；Xmax、Ymax 最佳可視面的范圍；ΩΗ 水平可視角；Ων 垂直可視角；i_ 最佳可視面所對(duì)應(yīng)的最大水平可視區(qū)編號(hào)；kMX 最佳可視面所對(duì)應(yīng)的最大垂直可視區(qū)編號(hào)。
具體實(shí)施例方式1.靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法如圖1所示，是一般R、G、B次畫素為水平條狀排列(Horizontal StripConfiguration)平面顯示器屏幕的示意圖。該平面顯示器屏幕1，可為一般的液晶屏幕、電漿屏幕、或是OLED屏幕，由NXM個(gè)R、G、B次畫素所構(gòu)成，并具有水平條狀排列的特征。其中，N為構(gòu)成該顯示器屏幕水平方向(χ軸)次畫素的總數(shù)、M則為構(gòu)成該顯示器屏幕垂直方向(Y軸)次畫素的總數(shù)；j、i則各為單一個(gè)次畫素水平與垂直位置的編號(hào)，其中，O彡j彡N-1 ;0彡i彡M-10該單一個(gè)次畫素具有PhXPv的大小，其中，Ph為次畫素的水平寬度、Pv為次畫素的垂直高度?？鄢鞔萎嬎亻g的黑色間隔2 (通常由不發(fā)光材料所構(gòu)成并呈黑色，例如液晶顯示面板上，是由黑色光阻所構(gòu)成，并稱為Black Matrix)，該單一個(gè)次畫素有效發(fā)光尺寸則為HX V。所謂水平條狀排列，是指對(duì)于任意一條水平掃描線上，該R、G、B次畫素是沿水平方向、且依R、G、B的排列次序，以構(gòu)成一具顏色分布的條狀結(jié)構(gòu)物；而于≤垂直方向，則由同一顏色的次畫素，以構(gòu)成一單色的條狀結(jié)構(gòu)物。為了后文的圖示說(shuō)明，定義一坐標(biāo)系XYZ，令該坐標(biāo)系的X軸是設(shè)置于水平的方向、Y軸是設(shè)置于垂直的方向、Z軸則以垂直于該顯示器屏幕I的方向設(shè)置，且該三軸的方向遵守右手定則(Right-hand rule)。另外，該坐標(biāo)系XYZ的原點(diǎn)，是可設(shè)置于該屏幕的中心。以下，該坐標(biāo)系XYZ，簡(jiǎn)稱為屏幕坐標(biāo)系。當(dāng)使用R、G、B次畫素為水平條狀排列的平面顯示器以顯示三次元影像時(shí)，根據(jù)前述的專利，對(duì)于任一多視景影像，是可由η(n≥2)個(gè)單一視景影像Vk所構(gòu)成。因此，n即為總視景數(shù)。另外，可如下定義該單一視景影像Vk:
權(quán)利要求
1.種三次元影像顯示的方法，其特征在于，針對(duì)裸眼視三次元影像顯示的缺失，通過(guò)以下方法與元件的實(shí)施，其包括有: 一觀賞位置即時(shí)檢測(cè)的方法，是利用一對(duì)左、右攝影裝置，通過(guò)攝影、影像處理，于左、右影像坐標(biāo)系下，從左、右攝影裝置所取出的2D影像中，以檢測(cè)出左、右眼球或者是瞳孔的中心位置(iu、U、與右眼球或者是瞳孔的中心位置(iu、iK,K)，再利用一左右影像對(duì)應(yīng)的程序、一三次元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算的程序、與一觀賞條件最佳化的程序，于屏幕坐標(biāo)系下，可取得及輸出一左眼三次元的位置El = (Xl，YE，Z。)、與右眼三次元的位置Ek = (XE, Ye, Z0)；一觀賞位置與視景最佳對(duì)位的方法，是根據(jù)該左、右眼三次元位置EpEK，通過(guò)一左右眼的特征坐標(biāo)計(jì)算的程序、一最佳觀賞線上最佳視點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的程序、與一視點(diǎn)與視景對(duì)位的程序，以計(jì)算取得及輸出一橫向位移相位Λ ； 一動(dòng)態(tài)多視景3D影像合成的方法，是對(duì)于一多視景影像，根據(jù)該橫向位移相位Λ與一多視景3D影像合成的程序，以產(chǎn)生一多視景3D合成影像Σ η ； 一平面顯示器屏幕，是接收與顯示該多視景3D合成影像Σ η ;以及一靜態(tài)視差光柵裝置，為一靜態(tài)視景分離裝置，對(duì)于該多視景3D合成影像Σ η，可于最佳觀賞距離上，提供一最佳觀賞面，并于該最佳觀賞面上，提供多個(gè)最佳視點(diǎn)，可于該最佳視點(diǎn)處，作視景分離的光學(xué)作用，達(dá)到分別呈現(xiàn)單一視景影像的目的；上述視差光柵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，是通過(guò)一靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法與一觀賞自由度最佳化的方法。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該平面顯示器屏幕，由一般的液晶屏幕、電漿屏幕、或是OLED屏幕所構(gòu)成；該屏幕是由NXM個(gè)RGB次畫素、或是NXM個(gè)RGBW次畫素所構(gòu)成，其中，N為構(gòu)成該顯示器屏幕水平方向次畫素的總數(shù)、M則為構(gòu)成該顯示器屏幕垂直方向次畫素的總數(shù)、R為紅色、G為綠色、B為藍(lán)色、W為白色；該單一個(gè)次畫素具有PhXPv的大小，其中，Ph為次畫素的水平寬度、PvS次畫素的垂直高度。另外，設(shè)置一屏幕坐標(biāo)系ΧΥΖ，令該屏幕坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是設(shè)置于該屏幕的中心；該屏幕坐標(biāo)系的X軸，是設(shè)置于水平的方向；該屏幕坐標(biāo)系的Y軸，是設(shè)置于垂直的方向；該屏幕坐標(biāo)系的Z軸，則以垂直于該顯示器屏幕的方向設(shè)置。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該次畫素的排列，為RGB為水平條狀條狀排列、RGB為垂直條狀條狀排列、RGB為馬賽克排列、RGB為三角狀排列、或RGBW為Pentile的排列。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該多視景影像，是由η個(gè)單一視景影像Vk所構(gòu)成，并可根據(jù)以下公式表示:M-1 N-1/=0 ;=0 其中，各參數(shù)如下定義: Kj ~ Vk影像中位于a，j)位置的次畫素影像數(shù)據(jù)； N 顯示器屏幕水平方向次畫素的總數(shù)； M 顯示器屏幕垂直方向次畫素的總數(shù)； j、i 單一個(gè)次畫素水平與垂直位置的編號(hào),且O ( j ( N-UO ^ i ^ M-1 ； η 總視景數(shù)，且η彡2 ; k 視景編號(hào)數(shù)，且O < k < η。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該多視景3D影像合成的程序，是對(duì)于該多視景影像，通過(guò)以下公式，以產(chǎn)生該多視景3D合成影像Σ n:
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該多視景3D影像合成的程序，是對(duì)于該多視景影像，通過(guò)以下公式，以產(chǎn)生該多視景3D合成影像Σ n:
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法，是根據(jù)以下公式，以設(shè)計(jì)產(chǎn)生其水平方向的基本光學(xué)結(jié)構(gòu):
8.據(jù)權(quán)利要求7所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該水平最佳視點(diǎn)間距LH與雙眼平均間距LE，是具有以下的關(guān)系:T = TLhLe ο
9.據(jù)權(quán)利要求7所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該透光元件開(kāi)口水平寬度BH的最佳化設(shè)計(jì)，是通過(guò)作一透光元件開(kāi)口水平寬度縮減的處理，以取得一水平容許觀賞范圍AXvf，該水平容許觀賞范圍AXvf與該透光元件開(kāi)口水平寬度縮減量ABh，是具有以下的關(guān)系:
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法，是根據(jù)以下公式，以設(shè)計(jì)產(chǎn)生其垂直方向的基本光學(xué)結(jié)構(gòu):Bv:^^mQPv ； L _ mQPyBy.v~ mQPv-Bv ’ 其中，各參數(shù)的定義如下: Bv 透光元件垂直開(kāi)口寬度； Lv 垂直最佳視點(diǎn)間距； Z0 最佳觀賞距離； Lb 傾斜條狀視差光柵的裝置距離； m 橫向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目； Q 縱向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目； Pv 次畫素的垂直高度。
11.據(jù)權(quán)利要求10所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該透光元件垂直開(kāi)口寬度Bv與透光元件的水平寬度Bh，具有以下的關(guān)系: Bh Ph 其中，各參數(shù)的定義如下: Q 縱向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目 Pv 次畫素的垂直高度； Ph 次畫素的水平寬度。
12.據(jù)權(quán)利要求10所述的一種三次元影像顯示的方法，其特征在于，該垂直最佳視點(diǎn)間距Lv與水平最佳視點(diǎn)間距Lh，具有以下的關(guān)系: TPhL = Q^JL； Lh V Ph T Lh 其中，各參數(shù)的定義如下: Q 縱向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目； Pv 次畫素的垂直高度； Ph 次畫素的水平寬度； Θ 傾斜條狀視差光柵的傾斜角度。
13.據(jù)權(quán)利要求10所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該透光元件開(kāi)口垂直寬度Bv的最佳化設(shè)計(jì)，是通過(guò)作一透光元件開(kāi)口垂直寬度縮減的處理，以取得一垂直容許觀賞范圍Λ Yvf，該垂直容許觀賞范圍Λ Yvf與該透光元件開(kāi)口垂直寬度縮減量Λ Bv，是具有以下的關(guān)系: Δ Yvf = Ry X Lv ； 其中， Ry = Δ Βν/Βν ； 其中，各參數(shù)的定義如下: Ry 垂直觀賞自由度，且O彡Rx彡I ;Lv 垂直最佳視點(diǎn)間距。
14.據(jù)權(quán)利要求13所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該垂直觀賞自由度Ry與水平觀賞自由度Rx，是具有以下的關(guān)系:Ry = Rx。
15.據(jù)權(quán)利要求13所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該垂直容許觀賞范圍Δ Yvf與水平容許觀賞范圍Δ Xvf，具有以下的關(guān)系:
16.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該觀賞自由度最佳化的方法，是令相鄰兩容許觀賞區(qū)間的重疊區(qū)域?qū)挾華Xa,具有下式的關(guān)系:
17.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該靜態(tài)視差光柵的裝置，是由具有垂直條狀式視差光柵、傾斜條狀式視差光柵、或傾斜格狀式視差光柵的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。
18.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該多個(gè)最佳視點(diǎn)的位置，于屏幕坐標(biāo)系中，是通過(guò)Pk, U。，y。，Z0)表示，并具有下式的關(guān)系:
19.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該一對(duì)左、右攝影裝置，是具有相同的光學(xué)成像系統(tǒng)，即具有相同焦距f的光學(xué)成像透鏡、與相同的影像感應(yīng)器，于該左、右攝影裝置上，分別設(shè)置一左影像坐標(biāo)系、一右影像坐標(biāo)系XkYkZk ;令該兩影像坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是分別設(shè)置于該左、右攝影裝置影像感應(yīng)器的中心，且該兩影像坐標(biāo)系與屏幕坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸，具有平行的關(guān)系，于屏幕坐標(biāo)系下，令該兩影像坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)，系分別為(_S/2，H，0)、(S/2，H，O)，其中，S為該左、右攝影裝置光軸間距，H則為裝置高度；另外，令4、Zk是分別設(shè)置于該左、右攝影裝置光軸上，亦即，該左、右攝影裝置的光軸，是平行于Z軸，該左、右眼球的(或者是瞳孔)中心坐標(biāo)，是可如下式表示: 于左影像坐標(biāo)系中，該左眼球(或者是瞳孔)中心的坐標(biāo): 1l, L 一(xL, L^ Yh, L^ O)； 于左影像坐標(biāo)系中，該右眼球(或者是瞳孔)中心的坐標(biāo): 1l, E 一(XL, R，Yh, R，O); 于右影像坐標(biāo)系中，左眼球(或者是瞳孔)中心的坐標(biāo): Ir, l 一(xr, L^ Jr, L^ O)； 于右影像坐標(biāo)系中，右眼球(或者是瞳孔)中心的坐標(biāo): Ir, E 一(XR, R，Ye, R，O)； 另外，因該左、右攝影裝置具有同樣光學(xué)特征，可令yUL = yE,L = Yl、且yu = υε,ε = yR。
20.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該左右影像對(duì)應(yīng)的程序，是指將左、右影像坐標(biāo)系中的左、右眼球中心坐標(biāo)、與屏幕坐標(biāo)系中的左、右眼三次元坐標(biāo)，作一對(duì)應(yīng)的處理，亦即，左眼位置K系由iu與iK, L所對(duì)應(yīng)；而右眼位置Ek則由iu與iK,K所對(duì)應(yīng)。
21.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該三次元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算的程序，是通過(guò)一影 像坐標(biāo)系與屏幕坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將成像于影像坐標(biāo)系上的左眼坐標(biāo)Li與轉(zhuǎn)換成屏幕坐標(biāo)系上的三次元坐標(biāo)El= (Xl, Yl, ZJ，以及，將右眼坐標(biāo)iL,E> iR,R，轉(zhuǎn)換成影像坐標(biāo)系上的三次元坐標(biāo)Ek = (XE, Ye, Ze)。
22.據(jù)權(quán)利要求21所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該影像坐標(biāo)系與屏幕坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，是具有以下的關(guān)系: 左眼三次元的坐標(biāo): xL=-(^—+bs； XR，L — XL,L 2 Yl =--^^S + H； XR,L — XL，L Zl= 1 + ^^ /； _ XR,L — XL，L _ 右眼三次元的坐標(biāo): xR=-(—^^+\)s； XR，R XL，R ^ Yr =--^^S + H； XR,R — XL,R Zr = 1 + ^^。
_ XR,R ~ XL,R _
23.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該觀賞條件最佳化的程序，主要是由以下最佳的觀賞條件所構(gòu)成: 一觀賞距離最佳化 的條件，是由下式條件所構(gòu)成:Zl-Z0 I < AZ0 ；Zk-Z0 I < AZ0 ； 其中，Λ Ztl為可容許最佳觀賞距離的偏差量，亦即，Zp Z1^ Ztl的差距，需小于Λ Ztl;以及 一正視屏幕最佳化的條件，是由下式條件所構(gòu)成:Ter - el , ^ Λcos —--.μχ < Αφ ；V -^E J -E ) _1-1—八A cos —-~%ux < Ap ； VJ 其中，Δφ為可容許水平觀賞角度的偏差量、Λ P為可容許傾斜觀賞角度的偏差量、火為X軸的單位向量，亦即，左右眼需正視屏幕，且水平觀賞角度的偏差量，需小于Δφ、且傾斜觀賞角度的偏差量，需小于Λ P ； 因此，上述的條件，更可簡(jiǎn)化且如下表示:Yl = Yr = Ye ；Zl = Zr = Z0 ; 亦即，該觀賞條件的最佳化，是規(guī)范該觀賞者的觀賞位置，當(dāng)該觀賞位置可滿足:(a)讓雙眼維持在同樣的最佳觀賞距離、(b)讓雙眼保持同樣的高度(即保持水平狀態(tài))、(C)需讓雙眼正視屏幕等條件時(shí)，即可觀賞到具最佳品質(zhì)的3D影像。
24.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該左、右攝影裝置，是以內(nèi)藏的方式、或者因此外掛的方式，裝置于行動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、攝影機(jī)、游戲機(jī)、平板點(diǎn)腦、筆記型電腦、監(jiān)視器、電視、3D電視等裝置的機(jī)殼之上。
25.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該左右眼特征坐標(biāo)計(jì)算的程序，其計(jì)算的方法是令具有同樣傾斜角度Θ的斜線U、LK，分別通過(guò)該左、右眼的位置％，YL, Zl)、(XE, Ye, Ze)，并與X軸分別交會(huì)于χω、χΕ0,該χω、χΕ0具有以下的關(guān)系: 對(duì)于具右傾斜結(jié)構(gòu)的視差光柵裝置，該Χω、Xeo是如下計(jì)算取得:
26.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該最佳觀賞線上最佳視點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的程序，是通過(guò)以下的公式，以計(jì)算該最佳視點(diǎn)的坐標(biāo)x(i，j，Δ):
27.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該視點(diǎn)與視景對(duì)位的程序，當(dāng)以左眼位置為基準(zhǔn)時(shí)，系由以下步驟所構(gòu)成: 步驟一、確認(rèn)左右眼的位置(Xy YE, Z0)、(XE, Ye, Zci)，是否存在于最佳可視面的范圍內(nèi)。如果，滿足下式的關(guān)系，則跳至步驟二 ；若不滿足下式的關(guān)系，則宣告觀賞位置偏離最佳可視面范圍，跳至步驟五；xlo=xlxro=xr 步驟二、設(shè)定起始值,如下式: i=-imax j = O ； 步驟三、計(jì)算x(i, j, Δ)； 步驟四、比對(duì)xL0與x(i，j，Δ),如下式:
28.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其中該視點(diǎn)與視景對(duì)位的程序，當(dāng)以右眼位置為基準(zhǔn)時(shí)，是由以下步驟所構(gòu)成: 步驟一、確認(rèn)左右眼的位置(Xy YE, Z0)、(XE, Ye, Zci)，是否存在于最佳可視面的范圍內(nèi)。如果，滿足下式的關(guān)系，則跳至步驟二 ；若不滿足下式的關(guān)系，則宣告觀賞位置偏離最佳可視面范圍，跳至步驟五； Xl I ^ Xmax ; I Xr I < Xmax ; YE I ( Ymax ； 步驟二、設(shè)定起始值,如下式: iimax j = I ; 步驟三、計(jì)算x(i, j, Δ)； 步驟四、比對(duì)xK0與x(i，j，Δ),如下式:I χκο-χ (i, j, Δ) I 彡 LH/2m (10) 情況1:若找到一組(i，j，Δ)參數(shù)，符合式(10)的關(guān)系，則將Λ代入式(I)、或(2)、并宣告3D眼睛追蹤成功，跳至步驟五； 情況2:若找不到一組(i，j, Δ)參數(shù)，符合式(4)的關(guān)系，則令 j = j+2 ； 若j < η (即j未超出i可視區(qū))，則跳至步驟三；若j彡η(即j已超出i可視區(qū))，則令 i = i+Ι ； j = I ; 若i ( imax，跳至步驟三; 若i > imax，宣告觀賞位置偏離最佳可視面圍，跳至步驟五； 步驟五、結(jié)束比對(duì) 其中，各參數(shù)的定義如下: xmax、ymax 該最佳可視面的范圍； Ifflax 最佳可視面所對(duì)應(yīng)的最大水平可視區(qū)編號(hào)； i 水平可視區(qū)編號(hào)； j 視景數(shù)編號(hào)； η 總視景數(shù)； m 橫向最小顯示單元次畫素構(gòu)成的數(shù)目； Δ 橫向位移相位； Lh 水平最佳視點(diǎn)間距。
29.據(jù)權(quán)利要求1所述的三次元影像顯示的方法，其特征在于，該最佳可視面系指于該最佳觀賞面上存在一面積為有限的可視面，于該面上只存在數(shù)量為有限的多個(gè)最佳視點(diǎn)，該多個(gè)最佳視 點(diǎn)，是對(duì)于左右眼，各自提供一具有低鬼影、與影像亮度接近的單一視景影像，該有限數(shù)量的最佳視點(diǎn)所構(gòu)成的面，即為最佳可視面，對(duì)于存在于該最佳可視面上的任一位置，其X，y的坐標(biāo)值，是具有以下的關(guān)系:^max X ^max ; Ymax ^ Y ^ Ymax ; 其中，x_、ymax即規(guī)范該最佳可視面的范圍；另外，是于最佳觀賞面上，通過(guò)對(duì)3D影像作實(shí)際cross-talk與亮度的量測(cè),可取得該xmax、ymax的值；根據(jù)該xmax、ymax，亦可如下式，以計(jì)算取得一水平可視角ΩΗ、與一垂直可視角Ων: Ω η = 2 X tarT1 (xmax/Z0)； Ω V = 2 X tarT1 (ymax/Z0)； 其中，Z0為最佳觀賞距離；該xmax、ymax的值，亦可各自對(duì)應(yīng)一 imax、kmax,使得存在于最佳可視面上的最佳可視點(diǎn)Pk,u，該P(yáng)k,u中的水平可視區(qū)編號(hào)1、垂直可視區(qū)編號(hào)k，是可具有以下的關(guān)系: Iil^1-1丄 I丄 max， I k I < kmax ； 其中，ymax與、Knax、系具有以下的關(guān)系:Xmax = imax^n^LE ； ymax — kmas X Ly ο
全文摘要
本發(fā)明為一種三次元影像顯示的方法，主要是針對(duì)裸眼視三次元影像顯示的缺失，尤其是對(duì)于利用一般平面顯示器屏幕與靜態(tài)視差光柵裝置以顯示三次元影像時(shí)，本發(fā)明提出一觀賞位置即時(shí)檢測(cè)的方法、一觀賞位置與視景最佳對(duì)位的方法、一動(dòng)態(tài)多視景3D影像合成的方法與一靜態(tài)視差光柵裝置設(shè)計(jì)的方法，可于最佳可視面上，有效解決鬼影、假立體影像、與水平與垂直方向觀賞自由度不足的問(wèn)題，達(dá)到大幅提高3D影像品質(zhì)與使用方便性的目的。
文檔編號(hào)H04N13/00GK103091849SQ201210018060
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者林明彥 申請(qǐng)人:原創(chuàng)奈米科技股份有限公司