专利名称：一种裸眼立体显示器及其干扰区的优化方法
技术领域：
本发明涉及立体显示技术，尤其涉及一种裸眼立体显示器以及该裸眼立体显示器的干扰区的优化方法。
背景技术：
裸眼3D立体显示器又称多视角裸眼立体显示器，其主要原理是利用人眼视差特性，在多个用户同时裸眼观看(无须佩带头盔、偏光镜等辅助设备)的条件下呈现出具有空间深度且影像悬浮于屏幕外的逼真立体影像。例如，该多视角裸眼立体显示器采用透镜阵列技术，通过摩尔纹干涉测量法精确对位，通过在水平方向上改变光线的传输方向为双眼提供有细微差异的透视图像，从而利用左右眼的视差实现立体效果。在现有技术中，一些厂商运用柱状透镜式3D技术(lenticular lens)，并结合了裸眼3D技术解决方案，已开发出无须配戴3D眼镜的全视角(dead zone free)笔记本电脑和3D液晶屏，以提供消费者更方便且更舒适的3D视觉体验。就裸眼全视角3D显示技术来说，其突破了传统裸眼3D显示的视角限制，以眼球追踪(Eye-Tracking)技术抓取用户眼球移动的位置，使用户无论站在哪个位置，均能看到相同效果的3D影像。如此一来，用户不仅能够看到画面效果更优异的3D影像，而且还没有视角限制。然而，目前的眼球追踪技术仅仅应用在单个用户观看3D影像的裸眼3D技术上，对于两个或两个以上的用户观看时仍然缺乏行之有效的解决方案。有鉴于此，如何设计一种新颖的裸眼立体显示器，以便多个用户在绝大多数视角位置上能够看到正确的3D影像，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的裸眼立体显示器在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的、裸眼立体显示器及其干扰区的优化方法。依据本发明的一个方面，提供了一种裸眼立体显示器，适于在多个用户观看立体图像时调节其干扰区(dead zone)的位置，包括:人脸检测模组，用于检测所述多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量;位移计算模组，用于根据所述多个用户各自的位置坐标，计算并输出所述裸眼立体显示器的干扰区的位移量；视图移动模组，用于根据所计算的位移量移动所述裸眼立体显示器的视图，使所述干扰区对应一预设视图位置；以及图像输出模组，根据移动后的视图来输出一立体图像，使所述多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。在其中的一实施例中，所述位移计算模组还用于计算任意相邻的两个用户之间的最大位置坐标间隔，并将所述最大位置坐标间隔的中间位置作为所述干扰区的目标位置。
在其中的一实施例中，所述位移计算模组根据所述干扰区的目标位置以及所述干扰区的初始位置各自的视图编号从而得到所述位移量。在其中的一实施例中，所述裸眼立体显示器对应于九视图(9-view)坐标系统，所述位移计算模组根据如下关系式计算所述位移量:SV=9- (N+l/2*Gmax)其中，SV表示所述干扰区的位移量，N表示对应于最大位置坐标间隔的用户坐标，Gmax表示所述最大位置坐标间隔。在其中的一实施例中，当所述最大位置坐标间隔Gmax小于4.5。在其中的一实施例中，用户总数量设置为小于或等于5。依据本发明的另一个方面，提供了一种用于上述裸眼立体显示器的干扰区(deadzone)的优化方法,包括如下步骤:检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量；根据所述多个用户各自的位置坐标，计算任意相邻的两个用户之间的位置坐标间隔;将每一位置坐标间隔与一间隔阈值进行比较，当至少一位置坐标间隔不小于所述间隔阈值时，根据所述多个用户各自的位置坐标以及最大位置坐标间隔，计算并输出所述裸眼立体显示器的干扰区的位移量；根据所计算的位移量移动所述裸眼立体显示器的视图，使所述干扰区对应一预设视图位置；以及根据移动后的视图来输出一立体图像，使所述多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。在其中的一实施例中，所述裸眼立体显示器对应于九视图(9-view)坐标系统，所述干扰区的位移量根据如下关系式计算:SV=9- (N+l/2*Gmax)其中，SV表示所述干扰区的位移量，N表示对应于最大位置坐标间隔的用户坐标；Gmax表示所述最大位置坐标间隔。在其中的一实施例中，用户总数量设置为小于或等于5，所述间隔阈值为3。采用本发明的裸眼立体显示器及其干扰区的优化方法，通过人脸检测模组检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量，然后分别利用位移计算模组和视图移动模组来计算和输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量，并根据该位移量来移动裸眼立体显示器的视图，使干扰区对应一预设视图位置，从而让多个用户的每一用户均能看到正确的立体图像。相比于现有技术，本发明可自动侦测多个用户的数量及位置，计算最佳位移量并转移干扰区，藉由转移后的干扰区对应于任意相邻的两个用户之间的最大位置坐标间隔的中间位置，使得用户在原地即可看到正确的3D立体影像，并距离转移后的干扰区最远。
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式
以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，图1示出依据本发明的一实施方式的裸眼立体显示器的结构组成示意图2示出图1的裸眼立体显示器对干扰区进行位置优化时的状态示意图；图3示出依据本发明的另一实施方式，裸眼立体显示器对其干扰区进行位置优化的方法流程示意图；图4A示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像的第一实施例中，未采用图3的优化方法时的效果示意图；图4B示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像的第一实施例中，采用图3的优化方法后的效果示意图；图5A示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像的第二实施例中，未采用图3的优化方法时的效果示意图；以及图5B示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像的第二实施例中，采用图3的优化方法后的效果示意图。
具体实施例方式为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。如前所述，在裸眼全视角3D显示领域，通过采用眼球追踪(Eye-Tracking)技术可抓取用户眼球移动的位置，使单个用户无论站在哪个位置，均能看到相同效果的3D影像。但是，上述眼球追踪技术仅应用在单用户的裸眼3D技术上，对于两个或两个以上的用户观看时，现有技术仍未较理想的解决方案。图1示出依据本发明的一实施方式的裸眼立体显示器的局部结构组成示意图。参照图1，本发明的裸眼立体显示器包括一人脸检测模组100、一位移计算模组102、一视图移动模组104和一图像输出模组106。具体地，人脸检测模组100用来检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量。位移计算模组102与人脸检测模组100相连接，该位移计算模组102用于根据多个用户各自的位置坐标，计算并输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量。视图移动模组104接收来自位移计算模组102的位移量，并根据该位移量来移动裸眼立体显示器的视图，使裸眼立体显示器的干扰区对应一预设视图位置。最后，图像输出模组106根据移动后的视图来输出一立体图像，使多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。在一具体实施例中，位移计算模组102还用于计算任意相邻的两个用户之间的最大位置坐标间隔，并将最大位置坐标间隔的中间位置作为干扰区的目标位置。例如，用户UserU User2、User3和User4在不同的位置观看裸眼立体显示器输出的图像时,相邻的用户Userl与User2之间具有位置坐标间隔D1，相邻的用户User2与User3之间具有位置坐标间隔D2,相邻的用户User3与User4之间具有位置坐标间隔D3,以及相邻的用户User4与Userl之间具有位置坐标间隔D4，则位移计算模组102选择位置坐标间隔Dl、D2、D3和D4中的最大值，并将所选择的最大位置坐标间隔Max (Dl, D2, D3, D4)的中间位置作为干扰区的最优目标位置，此时，用户Userl至User4中的每一用户均距离干扰区最远。较佳地，位移计算模组102根据干扰区的目标位置以及干扰区的初始位置各自的视图编号从而得到位移量。在一具体实施例中，裸眼立体显示器对应于九视图(9-view)坐标系统，该位移计算模组102根据如下关系式计算干扰区的实际位移量:SV=9- (N+l/2*Gmax)其中，SV表示干扰区的位移量，N表示对应于最大位置坐标间隔的用户坐标，Gfflax表示相邻用户之间的最大位置坐标间隔。例如，当N等于6且Gmax等于4时，位移量SV为
I。又如，当N等于5且Gmax等于2时，位移量SV为3。应当理解，对于九视图坐标系统来说，由于相邻用户的最大坐标间隔为4.5，则其最大位置坐标间隔Gmax也应当小于4.5。此夕卜，在该坐标系统中，干扰区(Dead Zone)一般设定为对应视图坐标小于1.5或者大于7.5。在一具体实施例中，用户总数量设置为小于或等于5。据实验数据统计表明，若干扰区位置移动的最小分辨率为0.5坐标单位，当用户数为3，测试5832次的成功率为100% ；当用户数为4时，测试104976次的成功率为99% ;当用户数为5时，测试1889568次的成功率为94%。也就是说，当观看裸眼立体显示器的用户数量保持在5位或5位以下时，每个用户均能看到正确的3D图像的概率高达90%以上。为了进一步说明上述九视图坐标系统，图2示出图1的裸眼立体显示器对干扰区进行位置优化时的状态示意图。参照图2，裸眼立体显示器对应3位用户，S卩，N1、N2和N3。其中，用户NI与N2相邻，二者间具有位置坐标间隔Gapl。用户N2与N3相邻，二者间具有位置坐标间隔Gap2。用户N3与NI相邻，二者间具有位置坐标间隔(Gap31+Gap32)。应当指出，用户N3与NI的位置坐标间隔虽然也可标记为(Gap2+Gapl)，但是，鉴于用户N2刚好介于间隔(Gap2+Gapl)一侧，一旦干扰区DeadZone位于间隔(Gap2+Gapl)中的某一位置时，用户N2与干扰区DeadZone之间的间隔距离将会非常近，容易导致用户N2看不到正确的立体图像。由此可知，干扰区Dead Zone较佳地设置于最大位置坐标间隔(Gap31+Gap32)的中间位置，例如，间隔Gap31等于间隔Gap32。图3示出依据本发明的另一实施方式，裸眼立体显示器对其干扰区进行位置优化的方法流程示意图。参照图3，在对干扰区进行位置优化的方法中，首先执行步骤S11，检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量。接着，在步骤S13中，根据多个用户各自的位置坐标，计算任意相邻的两个用户之间的位置坐标间隔。在步骤S15中，将每一位置坐标间隔与一间隔阈值进行比较，当至少一位置坐标间隔不小于该间隔阈值时，根据多个用户各自的位置坐标以及最大位置坐标间隔，计算并输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量。然后，执行步骤S17中，根据所计算的位移量移动裸眼立体显示器的视图，使干扰区对应一预设视图位置。最后，在步骤S19中，根据移动后的视图来输出一立体图像，使多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。在一具体实施例中，裸眼立体显示器对应于九视图(9-view)坐标系统，干扰区的位移量根据如下关系式计算:SV=9- (N+l/2*Gmax)其中，SV表示干扰区的位移量，N表示对应于最大位置坐标间隔的用户坐标；Gmax表示所述最大位置坐标间隔。进一步，用户总数量设置为小于或等于5，所述间隔阈值为3。
结合图3和图2，检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量(N1、N2和N3)。接着，根据多个用户各自的位置坐标，计算任意相邻的两个用户之间(NI与N2之间、N2与N3之间以及N3与N2之间)的位置坐标间隔。将每一位置坐标间隔Gapl、Gap2和(Gap31+Gap32)与一间隔阈值进行比较，当至少一位置坐标间隔不小于该间隔阈值时，根据多个用户各自的位置坐标以及最大位置坐标间隔，计算并输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量。然后，根据所计算的位移量移动裸眼立体显示器的视图，使干扰区Dead Zone对应一预设视图位置。最后，根据移动后的视图来输出一立体图像，使多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。图4A和图4B分别示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像时，采用图3的优化方法前后的效果示意图。在图4A中，裸眼立体显示器对应4个用户，其中，用户NI对应于视图坐标1，用户N2对应于视图坐标3，用户N3对应于视图坐标5，用户N4对应于视图坐标6，而干扰区DZl对应于视图坐标9。由前述可知，干扰区的视图坐标一般定义为小于1.5或大于7.5，则该实施例中，用户NI无法看到正确的立体图像，用户N2、N3和N4均能够看到正确的立体图像。在采用图3的优化方法时，首先，检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量，图4A中，用户的位置坐标依次为1、3、5和6，用户总数为4 ;接着，根据多个用户各自的位置坐标，计算任意相邻的两个用户之间的位置坐标间隔，图4A中，用户NI与N2之间的位置坐标间隔为2,用户N2与N3之间的位置坐标间隔为2,用户N3与N4之间的位置坐标间隔为I,而用户N4与NI之间的位置坐标间隔为4 ;然后,将每一位置坐标间隔与一间隔阈值(例如，坐标间隔3)进行比较，当至少一位置坐标间隔不小于该间隔阈值时，根据多个用户各自的位置坐标以及最大位置坐标间隔4，计算并输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量1，计算公式为9- (6+1/2*4)，也就是说，干扰区所对应的视图坐标应当从9移动至8 ;最后，根据所计算的位移量移动裸眼立体显示器的视图，使干扰区对应一预设视图位置(即，视图坐标8)。如此一来，在图4B中，虽然4个用户的位置并未发生变化，但是，用户NI对应于视图坐标2，用户N2对应于视图坐标4，用户N3对应于视图坐标6，用户N4对应于视图坐标7，干扰区DZ2依然对应于视图坐标9。由于干扰区的视图坐标一般定义为小于1.5或大于
7.5，则优化结束时，用户N1、N2、N3和N4均能够看到正确的立体图像。图5A示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像的第二实施例中，未采用图3的优化方法时的效果示意图。图5B示出4个用户在不同的视图位置观看立体图像的第二实施例中，采用图3的优化方法后的效果示意图。在图5A中，用户NI对应于视图坐标2，用户N2对应于视图坐标4，用户N3对应于视图坐标6，用户N4对应于视图坐标8.5，而干扰区DZl对应于视图坐标9。由于干扰区的视图坐标一般定义为小于1.5或大于7.5，则该实施例中，用户N4无法看到正确的立体图像，用户N1、N2和N3均能够看到正确的立体图像。在采用图3的优化方法时，首先，检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量，图5A中，用户的位置坐标依次为2、4、6和8.5，用户总数为4 ;接着，根据多个用户各自的位置坐标，计算任意相邻的两个用户之间的位置坐标间隔，图5A中，用户NI与N2之间的位置坐标间隔为2,用户N2与N3之间的位置坐标间隔为2,用户N3与N4之间的位置坐标间隔为2.5,用户N4与NI之间的位置坐标间隔为2.5 ;然后,将每一位置坐标间隔与一间隔阈值(例如，坐标间隔3)进行比较，由于所有的位置坐标间隔都小于该间隔阈值3，则该优化方法即使对视图进行移动也无法使所有的用户都能看到正确的立体图像。例如，为了使新的干扰区对应于用户N3的视图坐标与用户N4的视图坐标之间的间隔的中间位置，将视图逆时针移动1.75个坐标单位，计算公式为9- (6+1/2*2.5)。如图4B所示，用户NI对应于视图坐标3.75，用户N2对应于视图坐标5.75，用户N3对应于视图坐标7.75，用户N4对应于视图坐标1.25，干扰区DZ2依然对应于视图坐标9。由于干扰区的视图坐标一般定义为小于1.5或大于7.5，则优化结束时，用户N1、N2均能够看到正确的立体图像，而用户N3和N4则无法看到正确的立体图像。由此可知，任意相邻的两个用户之间的位置坐标间隔必须至少有一个位置坐标间隔不小于预设的间隔阈值，才能实现优化。采用本发明的裸眼立体显示器及其干扰区的优化方法，通过人脸检测模组检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量，然后分别利用位移计算模组和视图移动模组来计算和输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量，并根据该位移量来移动裸眼立体显示器的视图，使干扰区对应一预设视图位置，从而让多个用户的每一用户均能看到正确的立体图像。相比于现有技术，本发明可自动侦测多个用户的数量及位置，计算最佳位移量并转移干扰区，藉由转移后的干扰区对应于任意相邻的两个用户之间的最大位置坐标间隔的中间位置，使得用户在原地即可看到正确的3D立体影像，并距离转移后的干扰区最远。上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式
。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式
作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
权利要求
1.一种裸眼立体显示器，适于在多个用户观看立体图像时调节其干扰区(dead zone)的位置，其特征在于，所述裸眼立体显示器包括: 人脸检测模组，用于检测所述多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量； 位移计算模组，用于根据所述多个用户各自的位置坐标，计算并输出所述裸眼立体显示器的干扰区的位移量； 视图移动模组，用于根据所计算的位移量移动所述裸眼立体显示器的视图，使所述干扰区对应一预设视图位置；以及 图像输出模组，根据移动后的视图来输出一立体图像，使所述多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。
2.根据权利要求1所述的裸眼立体显示器，其特征在于，所述位移计算模组还用于计算任意相邻的两个用户之间的最大位置坐标间隔，并将所述最大位置坐标间隔的中间位置作为所述干扰区的目标位置。
3.根据权利要求2所述的裸眼立体显示器，其特征在于，所述位移计算模组根据所述干扰区的目标位置以及所述干扰区的初始位置各自的视图编号从而得到所述位移量。
4.根据权利要求3所述的裸眼立体显示器，其特征在于，所述裸眼立体显示器对应于九视图(9-view)坐标系统，所述位移计算模组根据如下关系式计算所述位移量:SV=9- (N+l/2*Gmax) 其中，SV表示所述干扰区的位移量，N 表示对应于最大位置坐标间隔的用户坐标，Gfflax表示所述最大位置坐标间隔。
5.根据权利要求4所述的裸眼立体显示器，其特征在于，当所述最大位置坐标间隔Gmax小于4.5。
6.根据权利要求1所述的裸眼立体显示器，其特征在于，所述用户总数量设置为小于或等于5。
7.一种用于如权利要求1所述的裸眼立体显示器的干扰区(dead zone)的优化方法，其特征在于，该优化方法包括: 检测多个用户中的每一用户的位置坐标并确定用户总数量； 根据所述多个用户各自的位置坐标，计算任意相邻的两个用户之间的位置坐标间隔； 将每一位置坐标间隔与一间隔阈值进行比较，当至少一位置坐标间隔不小于所述间隔阈值时，根据所述多个用户各自的位置坐标以及最大位置坐标间隔，计算并输出所述裸眼立体显示器的干扰区的位移量； 根据所计算的位移量移动所述裸眼立体显示器的视图，使所述干扰区对应一预设视图位置；以及 根据移动后的视图来输出一立体图像，使所述多个用户中的每一用户均能看到正确的立体图像。
8.根据权利要求7所述的优化方法，其特征在于，所述裸眼立体显示器对应于九视图(9-view)坐标系统，所述干扰区的位移量根据如下关系式计算:SV=9- (N+l/2*Gmax) 其中，SV表示所述干扰区的位移量，N表示对应于最大位置坐标间隔的用户坐标；Gmax表示所述最大位置坐标间隔。
9.根据权利要求8所述的优化方法，其特征在于，所述用户总数量设置为小于或等于5，所述间隔阈值为 3。
全文摘要
本发明提供了一种裸眼立体显示器及其干扰区的优化方法。该裸眼立体显示器包括人脸检测模组，用于检测每一用户的位置坐标并确定用户总数量；位移计算模组，用于计算并输出裸眼立体显示器的干扰区的位移量；视图移动模组，用于根据所计算的位移量移动视图，使干扰区对应一预设视图位置；以及图像输出模组，根据移动后的视图来输出一立体图像，使每一用户均能看到正确的立体图像。相比于现有技术，本发明可自动侦测多个用户的数量及位置，计算最佳位移量并转移干扰区，藉由转移后的干扰区对应于任意相邻的两个用户之间的最大位置坐标间隔的中间位置，使得用户在原地即可看到正确的3D立体影像，并距离转移后的干扰区最远。
文档编号H04N13/00GK103152595SQ201310074560
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者严忆婷, 陈境升, 蔡富全, 和家璞 申请人:友达光电股份有限公司