专利名称：显示器及显示方法
技术领域：
本技术涉及一种显示器及显示方法，其中，利用其间存在视差的多个视差图像实现立体显示。
背景技术：
实现立体显示的技术包括眼镜系统(其中使用了用于立体视觉的眼镜)以及裸眼系统(可无需佩戴用于立体视觉的眼镜，通过裸眼即能实现立体视觉)。典型的眼镜系统是一种使用了带有左眼快门和右眼快门的快门眼镜的快门眼镜系统。在该快门眼镜系统中，左眼视差图像和右眼视差图像以帧序列方式高速交替被显示在二维显示面板上。从而，左眼快门和右眼快门同步于视差图像的切换而被交替开启和关闭，于是允许左眼视差图像和右眼视差图像分别只进入观看者的左眼和右眼，从而实现立体视觉。
另一方面，典型的裸眼系统包括视差屏障系统和双凸透镜系统。在视差屏障系统和双凸透镜系统中，用于立体视觉的视差图像(在双视点情况下为右眼图像和左眼图像)在空间上彼此分离，并被显示在二维显示面板上，且视差图像通过视差分离结构而在水平方向上视差分离，从而实现了立体视觉。在视差屏障系统中，作为视差分离结构，使用了具有狭缝状开口的视差屏障。在双凸透镜系统中，作为视差分离结构，使用了包括平行配置的多个柱面分割透镜的双凸透镜。
发明内容
在进行上述立体显示的情况下，观看者感受到的立体视觉的景深感知(depthperception)(景深感知量)根据视差图像之间的视差量而改变。日本待审查专利申请公开第H9-121370号和第2004-289527号公开了优化视差量的技术；然而，这些优化技术未必是最佳的。期望提供一种能够不依赖于观看距离而进行例如具有预定景深感知量的良好的立体显示的显示器和显示方法。根据本技术的实施方式，提供了一种显示器，包括基于立体图像数据显示立体图像的显示部；检测观看者的观看距离的检测部；以及将立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量的调整部，其中，该调整部基于所检测到的观看距离来修正第一视差量与第二视差量之间的对应关系。根据本技术的实施方式，提供了一种显示方法，包括检测观看距离；将立体图像数据的视差量从第一视差量修正至第二视差量；以及基于修正后的立体图像数据显示立体图像，其中，在向第二视差量的修正中，基于所检测到的观看距离来修正第一视差量和第二视差量之间的对应关系。在根据本技术实施方式的显示器或显示方法中，将立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量。此时，视差量被调整，以允许根据观看距离来修正第一视差量与第二视差量之间的对应关系。因此，例如，根据观看距离来修正立体图像数据的视差量，以补偿观看者的景深感知敏感度的下降。在根据本技术实施方式的显示器或显示方法中，将立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量，并且此时，根据观看距离来修正第一视差量与第二视差量之间的对应关系；因此，例如，允许根据观看距离来修正立体图像数据的视差量，以补偿观看者的景深感知敏感度的下降。因此，允许不依赖于观看距离而进行例如具有预定景深感知量 的良好的立体显示。应理解，以上的总述和下面的详述均为示例性的，且意在提供对所要求权利的本技术的更进一步的说明。
包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图合并到本说明书中并成为本说明书的一部分。附图示例性示出了实施方式，并与说明书一同用来阐明本技术的原理。图I是示出根据本技术实施方式的立体显示器的整体结构的实例的框图。图2是视差量与景深感知量之间的几何关系的说明性示图。图3是关于视差量调整方法的第一实例的视差量与景深感知量之间的对应关系的说明性示图。图4是关于视差量调整方法的第二实例的视差量与景深感知量之间的对应关系的说明性示图。
具体实施例方式下文中，将对照附图对本技术的优选实施方式进行详细描述。[立体显示器的整体结构]图I示例性示出了根据本技术实施方式的立体显示器的结构实例。该立体显示器包括显示部10、摄像机11、距离估计部21、校正因子保存部22、双目视差调整计算部23、双目视差调整部24、图像生成部25以及显示控制部26。显示部10由诸如液晶显示面板、电致发光显示面板或等离子体显示器等二维显示器构成。多个像素以二维形式被配置在显示部10的显示屏上。根据立体显示器的立体显示系统，图像被显示在显示部10的显示屏上。对立体显示器的立体显示系统无特别限定。例如，可使用诸如快门眼镜系统的眼镜系统或者诸如视差屏障系统或双凸透镜系统的裸眼系统。例如，在快门眼镜系统的情况下，对应于双视点(即，左、右视点)的视差图像(左眼视差图像和右眼视差图像)以时分方式被交替显示在显示部10上。另外，例如，在裸眼系统中，通过将对应于多个视点的视差图像(对应于双视点(即左、右视点)的视差图像或对应于多个视点的视差图像)合并在同一屏幕中而生成的视差合成图像被显示在显示部10上。换句话说，显示了空间上彼此分离的多个视差图像。摄像机11检测观看者I并拍摄观看者I的图像。距离估计部21通过分析摄像机11拍摄到的图像来估计和检测观看者I的观看距离。例如，允许通过面部追踪技术对观看距离进行检测。值得注意的是，观看距离通常是指从显示部10的显示面板到观看者I双眼之间的中心位置的距离。
校正因子保存部22保存用于调整视差量的数据。校正因子保存部22保存表示在不考虑景深感知敏感度的下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系的第一关系数据(从下文即将描述的图3所示的几何估计值获得的数据)。校正因子保存部22同时也保存表示在考虑了景深感知敏感度的下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系的第二关系数据(从下文即将描述的图3所示的实际测量值获得的数据)，该下降取决于观看距离。双目视差调整计算部23、双目视差调整部24以及图像生成部25根据观看距离对输入的立体图像数据的视差量进行调整以补偿观看者I的景深感知敏感度的下降，从而生成将被实际显示在显示部10上的立体图像数据。输入的立体图像数据是根据立体显示系统的包括多个视差图像的图像数据。双目视差调整计算部23基于存储在校正因子保存部22中的视差量与景深感知量之间的对应关系，为输入的立体图像数据的视差量计算出调整值。基于为视差量计算出的调整值，双目视差调整部24允许图像生成部25生成具有经调整的视差量的立体图像数据。更具体地，双目视差调整计算部23基于第一关系数据(下文即将描述的几何估计值)，计算出与调整前的立体图像数据的第一视差量对应的景深感知量，并且从第二关系数据(下文即将描述的实际测量值)获得与所计算出的景深感知量对应的第二视差量，作为视差量的调整值。双目视差调整部24控制图像生成部25将输入的立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量。显示控制部26允许由图像生成部25生成的具有经调整的视差量的立体图像数据被显示在显示部10上。[观看距离与景深感知量之间的关系]图2示例性示出了视差量与景深感知量之间的几何关系。在图2中，示意性示出了在L (左眼)图像2L和R(右眼)图像2R作为视差图像被显示在显示部10上的情况下的立体视觉的原理。立体图像的可视性(立体效果，深度感)根据视差量的不同而改变。假设左眼图像2L和右眼图像2R被定位在一基准平面(显示部10的图像显示面)上的同一像素位置上，而且视差量为零，则观看者I的左眼IL和右眼IR看到的是图像显示面上的同一像素位置，而且这实质上与二维(2D)显示相同。在该情况下，所显示的图像之间不具有视差，而且观看者观看的是实像。另一方面，图2示例性示出了其间具有视差的左眼图像2L和右眼图像2R被显示的情况。具体地，在图2中，右眼图像2R被定位在基准面(图像显示面)上左眼图像2L的左侧。在该情况下，观看者I感受到了立体视觉，它让观看者I观看到了呈现在图像显示面前方的虚像。在该情况下，将获得使图像呈现在图像显示面前方的立体效果。在在图像显示面前方感受到图像的状态下，深度量例如被定义为+方向，获得了该+方向上的深度的绝对量越大、图像显得越接近观看者I的立体效果。值得注意的是，尽管未示出，在左眼图像2L和右眼图像2R的显示位置与图2中相反(即，右眼图像2R被定位在图像显示面上左眼图像2L的右侧)的情况下，观看者I也会感受到立体视觉，但它让观看者I观看到呈现在图像显示面后方的虚像。 如图2所示，根据几何关系，从图像显示面到由观看者I观看到的虚像的位置(几何估计位置)Pi的距离由下面的公式表示，其中，ZO是观看距离(从图像显示面到观看者I双眼之间的中心位置的距离)，d是左眼IL与右眼IR之间的距离(瞳距)，以及X是图像显示面上左眼图像2L与右眼图像2R的显示位置之间的差(视差量)。Z(x) = ZO · x/(x+d)......(I)
上述Z(X)是几何估计的理论景深感知量；然而，景深感知敏感度根据人的视觉特性而基于观看距离ZO而改变。在图2中，Pl'是考虑了人的视觉特性的实际观看到的视觉图像的位置，而且Z'是实际的景深感知量。图3示例性示出了视差量与景深感知量之间的对应关系。横轴表示双目视差量(图2中的视差量X)，而纵轴表示从图像显示面到呈现在图像显示面前方的图像的距离(图2中的景深感知量Z或Z')。在图3中，每条实线均代表几何估计的理论景深感知量与视差量之间的关系(估计值)。每个诸如黑色三角形标记等的标定点均代表实际感受到的景深感知量与视差量之 间的关系(实际测量值)。具体地，观看距离为6. Om的情况下的实际测量值用带有黑色菱形标记和虚线的曲线表示。视差量和景深感知量之间的对应关系根据观看距离(图2中的观看距离Z0)而改变。图3用曲线示例性示出了在观看距离为
I.5m,3. 0m、4. 5m、6. Om和7. 5m的情况下的估计值和实际值。值得注意的是，图3示出的是在尺寸为40英寸的显示部10具有全高清(1920X1080)分辨率、而且观看者的瞳距取典型值65mm的情况下的结果。图3示例性示出了当以不同的距离观看具有一定视差的对象时，该对象所呈现的与观看者I的靠近程度。很明显有这样一种趋势观看距离越大，观看者能感受到的呈现在图像显示面前方的对象的深度的可能性越小。因此，例如，在观看距离为6. Om的情况下，为了让观看者I切实感受到在视差量为20像素的情况下估计出来的景深感知量，必须将视差量增大到25像素。[立体显示器的操作]从图3明显可以看出，为能够切实感受到预定的深度量，必须根据观看距离调整视差量，从而补偿观看者I的景深感知敏感度的下降。因此，在立体显示器中，摄像机11每当需要时就拍摄观看者I的图像。之后，距离估计部21通过分析由摄像机11拍摄到的图像来检测出观看者I的观看距离。接下来，双目视差调整计算部23基于表示视差量与景深感知量之间的对应关系的数据，为输入的立体图像数据的视差量计算出调整值，并将其存入校正因子保存部22。基于为视差量计算出的调整值，双目视差调整部24允许图像生成部25生成具有经调整的视差量的立体图像数据。表示在不考虑景深感知敏感度下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系的第一关系数据(从图3所示的几何估计值获得的数据)预先被保存在校正因子保存部22中。表示在考虑了景深感知敏感度根据观看距离而下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系的第二关系数据(从图3所示的实际测量值获得的数据)也被预先保存在校正因子保存部22中。双目视差调整计算部23基于第一关系数据(几何估计值)，计算出对应于立体图像数据的第一待调整视差量的景深感知量，而且从第二关系数据(实际测量值)获得对应于所计算出的景深感知量的第二视差量，作为视差量的调整值。双目视差调整部24控制图像生成部25将输入的立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量。更具体地，例如，如图3所示，在待调整视差量(第一视差量)为20像素、观看距离为6. Om的情况下,调整后的视差量(第二视差量)变为25像素。因此,可以为观看者I实现具有预定景深感知量的立体显示。[视差量调整的变形例]当立体图像数据的待调整视差量(第一视差量)等于或大于预定最大值时，为了以上述方式调整视差量，在对观看者的景深感知敏感度的下降进行补偿的同时，景深感知量可被固定。例如，如图2所示，假设视差量为X时的几何估计的景深感知量为Z(X)，且实际景深感知量为Z'，例如，在视差量X为30像素以上的情况下，实际景深感知量Z'被固定为Z' =Z(30)。如图4所示，在尺寸为40英寸的显示部10具有全高清(1920X1080)分辨率、且观看者I的瞳距d为65mm的观看条件下，例如，在观看距离为I. 5m的情况下，视差量X为30像素时的几何估计的景深感知量Z(X)为263mm。而且，在同样的观看条件下，例如，在观看距离为6. Om的情况下，视差量X为30像素时的几何估计的景深感知量Z(X)为1053mm。例如，在观看距离为6. 0m、且输入的立体图像数据的视差量x为30像素以上的情况下，视差量被修正为将实际景深感知量Z'固定至1053mm处。在该情况下，基于从图4所示的实际测量值获得的数据来确定经修正的视差量(第二视差量)。换句话说，当待调整视差量(第一视差量)等于或大于预定最大值(例如，30像素)时，双目视差调整计算部23将经调整的视差量(第二视差量)保持为对应于预定最大值的固定值。值得注意的是，景深感知量的固定值例如也可基于立体显示器的生产商或观看者的偏好而确定。[调整值计算的第一变形例]
在以上描述中，表示视差量与景深感知量之间的对应关系的第一和第二关系数据被保存在校正因子保存部22中，且双目视差调整计算部23基于这两种关系数据计算第二视差量；然而，第二视差量也可不直接使用景深感知量而被计算出。例如，下文表I所示的查找表作为关系数据被保存在校正因子保存部22中。表I所示的关系数据表示的是观看距离Z0、第一视差量x(待调整视差量)以及第二视差量X'(经调整的视差量)之间的相互对应关系。第二视差量X'是通过将调整值Ax与第一视差量X相加而获得的值。调整值λX是由从图3所示的几何估计值所获得的数据和从图3所示的实际测量值所获得的数据来预先确定的。因此，第二视差量X'是被优化以对第一视差量X补偿观看者的景深感知敏感度的下降的值，该下降取决于观看距离Ζ0。第一视差量X与第二视差量V之间的对应关系根据观看距离ZO而改变。在双目视差调整计算部23中，用于输入的立体图像数据的视差量的调整值(第二视差量X')基于表I所示的关系数据而被计算。基于所计算出的第二视差量V，双目视差调整部24允许图像生成部25生成具有经调整的视差量的立体图像数据。[表 I]
权利要求
1.一种显不器，包括 显示部，基于立体图像数据显示立体图像； 检测部，检测观看者的观看距离；以及 调整部，将所述立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量， 其中，所述调整部根据所检测到的观看距离来修正所述第一视差量与所述第二视差量之间的对应关系。
2.根据权利要求I所述的显示器，其中， 所述第二视差量是被优化以对所述第一视差量补偿观看者的景深感知敏感度的下降的值，所述下降取决于所述观看距离。
3.根据权利要求I所述的显示器，还包括存储部，所述存储部存储表示所述观看距离、所述第一视差量以及所述第二视差量之间的相互对应关系的关系数据， 其中，所述调整部基于所述关系数据将所述立体图像数据的视差量从所述第一视差量修正为所述第二视差量。
4.根据权利要求I所述的显示器，其中， 当所述第一视差量等于或大于预定最大值时，所述调整部将所述第二视差量保持为对应于所述预定最大值的固定值。
5.根据权利要求I所述的显示器，还包括存储部，所述存储部存储第一关系数据和第二关系数据，所述第一关系数据表示在不考虑景深感知敏感度的下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系，所述第二关系数据表示在考虑了景深感知敏感度的下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系，所述下降取决于所述观看距离， 其中，所述调整部基于所述第一关系数据计算出对应于所述第一视差量的景深感知量，并且从所述第二关系数据获得对应于所计算出的景深感知量的所述第二视差量。
6.根据权利要求I所述的显示器，其中， 所述检测部还检测观看者的瞳距，并且 所述调整部根据所检测到的观看距离和所检测到的瞳距来修正所述第一视差量与所述第二视差量之间的对应关系。
7.根据权利要求6所述的显示器，还包括存储部，所述存储部存储表示所述瞳距、所述观看距离、所述第一视差量以及所述第二视差量之间的相互对应关系的关系数据， 其中，所述调整部基于所述关系数据将所述立体图像数据的视差量从所述第一视差量修正为所述第二视差量。
8.根据权利要求I所述的显示器，还包括存储部，所述存储部存储表示所述观看距离、所述第一视差量、调整值以及所述第二视差量之间的相互对应关系的关系数据， 其中，所述第二视差量是通过将所述调整值与所述第一视差量相加而获得的值，所述调整值根据第一关系数据和第二关系数据而被预先确定，所述第一关系数据表示在不考虑景深感知敏感度的下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系，所述第二关系数据表示在考虑了景深感知敏感度的下降的情况下的视差量与景深感知量之间的对应关系，所述下降取决于所述观看距离， 其中，所述调整部基于所述关系数据将所述立体图像数据的视差量从所述第一视差量修正为所述第二视差量。
9.一种显不器,包括 显示部，基于图像数据显示图像； 检测部，对观看者进行检测；以及 调整部，修正所述图像数据的视差量， 其中，所述调整部根据到观看者的距离来修正所述图像数据的视差量，以补偿观看者的景深感知敏感度的下降。
10.一种显不方法,包括 检测观看距离； 将立体图像数据的视差量从第一视差量修正至第二视差量；以及 基于修正后的立体图像数据来显示立体图像， 其中，在向所述第二视差量的修正中，基于所检测到的观看距离来修正所述第一视差量和所述第二视差量之间的对应关系。
全文摘要
本发明提供了一种显示器及显示方法，允许不依赖于观看距离而进行具有预定景深感知量的良好的立体显示。该显示器包括基于立体图像数据显示立体图像的显示部；检测观看者的观看距离的检测部；以及将立体图像数据的视差量从第一视差量修正为第二视差量的调整部，其中，该调整部根据所检测到的观看距离来修正第一视差量与第二视差量之间的对应关系。
文档编号H04N13/00GK102638695SQ201110451879
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年2月10日
发明者吉藤一成, 小森谷阳多, 石川庆太, 石川贵规, 高桥修一 申请人:索尼公司