专利名称：文字裸眼三维化显示设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种显示设备，尤其是涉及一种借助光学、电子学相结合，并将文 字从背景中分离凸显，改善低视力患者和老年人阅读、活动能力的文字裸眼三维化显示设 备。
背景技术：
低视力人群，尤其是弱视和老花眼等患者在阅读书籍、报纸等普通印刷品的时候 存在着各种程度的障碍，而传统的放大镜、老花镜等产品存在放大倍数不够、清晰程度差、 文字边缘识别困难，边缘变形等问题，严重的影响了低视力人群的阅读活动和日常生活。但 现有技术往往都是基于光学性能形式，或者是简单的二维放大设备，不能实现与用户的实 时阅读相协调，并且速度、清晰度和文字边缘辨识效果往往都不尽人意。而且对于另外一个 人群——色盲，传统的光学设备也无法为其提供有效的帮助。因此，有必要发明一种基于光学和电子相结合的，并可将文字凸显的三维显示放 大系统。中华人民共和国国家知识产权局于2009年6月24日公开了公开号为 CN101466011A的文献，名称为改善低视力人群阅读障碍的装置，它包括摄像单元，图像存储 单元、视频编码单元及显示单元；所述摄像单元用于采集图像数据；图像存储单元用于保 存所述图像数据；所述视频编码单元用于将所述图像存储单元保存的图像数据编码成视频 信号；所述显示单元用于显示所述视频信号。此方案的不足之处在于采用亮度和对比度的 变化使文字较为明显，但是对于一些特殊的低视力群体仅靠亮度和对比度的变化得不到足 够清晰的图像。
发明内容本实用新型主要是解决现有技术所存在的不能得到具有强烈对比度的图像的技 术问题，提供一种能够将文字以极强对比度进行显示的文字裸眼三维化显示设备。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种文字裸眼 三维化显示设备，包括控制单元、图像输入单元、图像预处理单元、文字识别单元、图像三维 化单元、三维显示单元和存储单元，控制单元分别与图像输入单元、图像预处理单元、文字 识别单元、图像三维化单元、三维显示单元连接，存储单元分别与图像输入单元、图像预处 理单元、图像三维化单元连接，图像预处理单元、文字识别单元、图像三维化单元、三维显示 单元顺序连接。带有文字的普通图像经过采集、处理以后可以通过三维显示单元显示出来， 得到对比度极为强烈的三维化数据，让所有的低视力人群都能看清所显示的文字。作为优选，控制单元包括顺序连接的按键、控制器模块、系统流程控制模块和图像 输出控制模块。作为优选，图像输入单元包括顺序连接的镜头模块、数字取像模块和A/D转换模 块。[0009]作为优选，镜头模块 依序由防炫环、光学镜头、IR滤光镜、影像传感器的盖玻片、 CMOS影像传感器和CMOS图像传感器组成。作为优选，图像预处理单元包括顺序连接的自动曝光模块、自动增益控制模块、自 动白平衡控制模块、自动亮度控制模块、颜色饱和度控制模块、色调控制模块、锐度控制模 块、伽马校正控制模块和图像质量显示模块，图像质量显示模块与文字识别单元连接。作为优选，图像三维化单元包括顺序连接的图像二值化模块、边缘判别模块和奇 偶三维图像生成模块，图像二值化模块与文字识别单元连接。作为优选，三维显示单元为采用视觉栅栏技术的显示器。本实用新型的带来的有益效果是，通过三维化显示使文字具有极高的对比度，消 除了低视力人群的阅读障碍，方便弱视和老花眼等患者阅读书籍、报纸等普通印刷品，使视 力很差的特殊患者也能顺利地学习和工作。
图1是本实用新型的一种文字裸眼三维化显示设备结构框图；图2是本实用新型的一种图像输入单元结构框图；图3是本实用新型的一种图像预处理单元结构框图；图4是本实用新型的一种图像三维化单元结构框图；图5是本实用新型的一种控制器单元结构框图；图中1、控制单元，2、图像输入单元，3、图像预处理单元，4、文字识别单元，5、图像 三维化单元，6、三维显示单元，7、存储单元，11、按键，12、控制器模块，13、系统流程控制模 块，14、图像输出模块，21、镜头模块，22、数字取像模块，23、A/D转换模块，31、自动曝光控制 模块，32、自动增益控制模块，33、自动白平衡控制模块，34、自动亮度控制模块，35、颜色饱 和度控制模块，36、色调控制模块，37、锐度控制模块，38、伽马校正控制模块，39、图像质量 显示模块，51、图像二值化模块，52、边缘判别模块，53、奇偶三维图像生成模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。实施例如图1所示，本实施例的文字裸眼三维化显示设备的控制单元1分别与图 像输入单元2、图像预处理单元3、文字识别单元3、图像三维化单元4、三维显示单元5相连 接，图像输入单元2与存储单元7相连接，存储单元7与图像三维化单元5相连接，图像预 处理单元3、文字识别单元4、图像三维化单元5、三维显示单元6顺序连接。如图5所示，控制单元1包括控制器模块12、系统流程控制模块13、图像输出控制 模块14、按键11，按键11与控制器模块12相连，系统流程控制模块13与控制器模块12、图 像输出控制模块14相连。其中控制器模块12，其主要功能是接受使用者的指令，并将这一 指令传送到系统流程控制模块13中去。在本实施例中，按键11共有8个，控制8个命令， 每一个命令对应一个按键，分别是电源键、复位键、照明键、定格键、增加键、减小键、设置键 和模式键，使用者在阅读过程中的任何控制命令都由按键11传递给控制器模块12。系统流 程控制模块13负责控制整个系统的运行，并发送当前系统运行状态给图像输出控制模块 14。图像输出控制模块14主要功能是合成当前系统运行状态的图像，从而提示用户当前系统运行到哪一个状态，这对于视障人士使用者是非常重要的。在本实施例中，系统流程控制 模块13和图像输出控制模块14均基于TI公司出品的TMS320DM6437ZWT6实现。如图2所示，图像输入单元2的内部模块连接关系为镜头模块21、数字取像模块 22、A/D转换模块23顺序连接。在工作时镜头模块21收集光线进入感应光强度的数字取 像 模块22，再由A/D转换模块23将图像模拟信号转换成数字信号进入下一环节。本实施例中， 镜头模块21依序由防杂散光的防炫环、光学镜头、IR滤光镜、影像传感器的盖玻片、CMOS影 像传感器和CMOS图像传感器组成。数字取像模块22和A/D转换模块23采用OmniVision Technologies 公司出品的 0V88XX 系列的 0V8812-A67A。如图3所示，图像预处理单元3内部模块连接关系为自动曝光控制模块31、自动 增益控制模块32、自动白平衡控制模块33、自动亮度控制模块34顺序连接，自动亮度控制 模块34与颜色饱和度控制模块35相连接，颜色饱和度控制模块35、色调控制模块36、锐度 控制模块37、伽马校正控制模块38顺序连接，伽马校正控制模块38与图像质量显示模块 39相连接。自动曝光控制模块31的自动化程度最高，并且设置是自动决定，不能人为修改， 使用这种设置在大多数情况下能得到一张正常的图像，这种设置是为了最大程度地减少操 作失误而设计的，如测光模式、ISO设置等等都是由自己决定的。自动增益控制模块32的 主要功能是从存储单元7中读取图像输入单元2存储的图像数据，并且去除图像中的噪声 点，以提高文字识别的准确度。自动白平衡控制模块33利用测色温系统，测出红光和蓝光 的相对比例，再依据此数据调整曝光，产生红、绿、蓝电信号的增益，最终还原色彩。自动白 平衡最大的优势是；简单、快洁。自动亮度控制模块34的主要功能是将去除噪声后的图像 增强对比度，并根据图像本身的特性自适应的调整亮度，也是为了增加识别率。颜色饱和度 控制模块35的主要功能是，当光谱色掺入的白光成分较多，即不饱和时，或者当物体对光 谱某一较窄波段的反射率高，而对其它波长的反射率很低或没有反射，即颜色的饱和度过 高时，自动调节颜色的纯洁性。当图像锐度高的时候，显示文本、图片时会让你觉得边缘特 别清晰锐利，但难免让人觉得有些刺眼；当图像锐度低的时候，显示文本、图片时会让你觉 得边缘很不清晰。在图像采集后，锐度控制模块37能够将图像自动调节到最佳状态。色调 控制模块36的功能是调整明亮度，即是将事物客观存在的明度、色相的光源色经过调节真 实的反应出来。色调的范围是O 255，共为256种色调。伽马校正控制模块38的功能是 使得整屏显示均勻，色彩、白平衡平滑过渡，最大限度的减少马赛克现象。增强画面层次感、 均勻度，有效提高画面质量。如图4所示，图像三维化单元5内部模块连接关系为图像二值化模块51、边缘判 别模块52、奇偶三维图像生成模块53顺序连接。对于文字识别单元4传输过来的图像数 据，先由图像二值化模块51将其二值化，然后通过边缘判别模块52将文字的边缘描述出 来，判断需要凸显的部分，然后利用双眼视差法，将图像分成左眼图像和右眼图像两部分， 然后通过奇偶三维图像生成模块53将其交错拼接后，输出至三维显示单元6上。双眼视差 法是利用安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到 的图像显示在液晶屏上时，用不透明的条纹遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在 液晶屏上时，用不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到 3D影像。帧间奇偶交错技术将垂直频率分割成奇数扫描线与偶数扫描线，奇数扫描线呈现左眼图像，而偶数扫描线呈现右眼景象，利用高速交错显示奇、偶行扫描线的方法，即可持 续产生视差，从而达到左右眼观看到不同影像的目的。在本实施例中，图像预处理单元3、文字识别单元4、图像三维化单元5均基于TI 公司的TMS320DM6437ZWT6芯片实现。存储单元7由SAMSUNG存储器K3F2808U0A-YCB0和 HYNIX 存储器 HY57V281620HCT-H 实现。 三维显示单元6采用夏普的视觉栅栏技术显示器，可通过利用一些列视差隔板控 制光线路径，使它们分别进入左右眼，以制造一种3D的视觉效果。
权利要求一种文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，包括控制单元、图像输入单元、图像预处理单元、文字识别单元、图像三维化单元、三维显示单元和存储单元，所述控制单元分别与所述图像输入单元、所述图像预处理单元、所述文字识别单元、所述图像三维化单元、所述三维显示单元连接，所述存储单元分别与所述图像输入单元、所述图像预处理单元、所述图像三维化单元连接，所述图像预处理单元、所述文字识别单元、所述图像三维化单元、所述三维显示单元顺序连接。
2.根据权利要求1所述的文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，所述控制单元包括 顺序连接的按键、控制器模块、系统流程控制模块和图像输出控制模块。
3.根据权利要求1或2所述的文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，所述图像输入单 元包括顺序连接的镜头模块、数字取像模块和A/D转换模块。
4.根据权利要求3所述的文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，所述镜头模块依序 由防炫环、光学镜头、IR滤光镜、影像传感器的盖玻片、CMOS影像传感器和CMOS图像传感器 组成。
5.根据权利要求1所述的文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，所述图像预处理单 元包括顺序连接的自动曝光模块、自动增益控制模块、自动白平衡控制模块、自动亮度控制 模块、颜色饱和度控制模块、色调控制模块、锐度控制模块、伽马校正控制模块和图像质量 显示模块，所述图像质量显示模块与所述文字识别单元连接。
6.根据权利要求1或5所述的文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，所述图像三维化 单元包括顺序连接的图像二值化模块、边缘判别模块和奇偶三维图像生成模块，所述图像 二值化模块与所述文字识别单元连接。
7.根据权利要求1所述的文字裸眼三维化显示设备，其特征在于，所述三维显示单元 为采用视觉栅栏技术的显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种文字裸眼三维化显示设备，旨在提供一种能够将文字与背景分离并输出三维化图像的文字裸眼三维化显示设备。它包括控制单元、图像输入单元、图像预处理单元、文字识别单元、图像三维化单元、三维显示单元和存储单元，控制单元分别与图像输入单元、图像预处理单元、文字识别单元、图像三维化单元、三维显示单元连接，存储单元分别与图像输入单元、图像预处理单元、图像三维化单元连接，图像预处理单元、文字识别单元、图像三维化单元、三维显示单元顺序连接。带有文字的普通图像经过采集、处理以后可以通过三维显示单元显示出来，得到对比度极为强烈的三维化数据。本实用新型适用于老化、散光、弱视等所有的低视力人群。
文档编号H04N13/04GK201742506SQ201020182990
公开日2011年2月9日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者李响 申请人:李响