一种指向性背光立体显示的视区划分方法和显示系统与流程

本发明涉及立体显示领域，特别涉及一种指向性背光立体显示的显示方法和系统。

背景技术：

在医疗、航空航天、军事训练等领域，深度信息显得尤为重要。裸眼3D显示由于其可提供具有深度信息的图像，具有无可比拟的优势，经过若干年的发展，市场上逐步出现了以柱透镜技术、光栅技术和指向性背光技术为主流的裸眼3D显示方案，他们都是基于双目视差原理：即把两幅具有视差信息的图像通过时分或空分的方式分别单独传送到观看者的左右眼，观看者大脑处理后融合成具有深度视觉的立体影像。

其中，指向性背光技术的基本原理是：对应观看者的左右眼，存在两组独立的背光单元，配合指向性导光板或膜层、透镜等实现光的指向性投射。当屏幕播放左眼图像时，对应左眼的背光单元开启，右眼背光单元关闭，则观看者左眼看到左眼图像；播放右眼图像时，对应右眼的背光单元开启，左眼背光单元关闭，则观看者右眼看到右眼图像。观看者左右眼交替接收到来自屏幕的左右眼图像，经过大脑融像，则具有立体视觉。指向性背光的裸眼3D显示左右眼观看到的图像分辨率与屏幕源分辨率一致，并且无莫尔条纹，串扰率低，装配难度低，因而具有更好的发展前景。

指向性背光自由立体显示装置通过控制背光灯，成像于对应的区域。假设背光有22盏灯，形成连续的22个视区于最佳观看区域。立体视觉的形成需将左右眼图像正确投射到用户左右眼，需要通过摄像头采集图片并检测人眼位置，并判断其所在视区，从而控制背光灯正确的开灯状态。其中，判断人眼所在视区的前提是精准的视区边界划分。现有的主观地手动视区边界划分方法存在精确度不足、不宜进行批量化处理的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种指向性背光立体显示的视区划分方法和显示系统，旨在提高指向性背光自由立体显示中的视区边界划分的准确性及便捷性。

为实现上述目的，本发明提供了一种指向性背光立体显示的视区划分方法，所述视区划分方法包括以下步骤：

第一背光单元在一投影板上投射与所述第一背光单元对应的第一视区光斑，以及第二背光单元在所述投影板上投射与所述第二背光单元对应的第二视区光斑，其中，所述第一背光单元对应第一视区，所述第二背光单元对应于第二视区；

获取具有所述投影板和所述第一视区光斑的第一图像和具有所述投影板和所述第二视区光斑的第二图像；

检测所述第一图像中所述第一视区光斑的第一亮度峰值线在所述投影板中的位置和所述第二图像中所述第二视区光斑的第二亮度峰值线在所述投影板的位置；

根据所述第一亮度峰值线和第二亮度峰值线的相对位置确定所述第一视区光斑和所述第二视区光斑的边界线。

优选地，检测所述第一视区光斑的第一亮度峰值线包括：

检测所述第一视区光斑的视区亮斑的亮度峰值所在的位置为第一亮度峰值线，其中，所述第一视区光斑包括视区亮斑和视区暗斑。

优选地，检测所述第二视区光斑的第二亮度峰值线包括：

检测所述第二视区光斑的视区亮斑的亮度峰值所在的位置为第二亮度峰值线，其中，所述第二视区光斑包括视区亮斑和视区暗斑。

优选地，检测所述第一视区光斑的第一亮度峰值线包括：

在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点；

对选择的所述数据点利用局部多项式回归拟合对数据点进行平滑处理以获取所述数据点的峰值点；

对所述峰值点进行线性回归找出所述第一亮度峰值线。

优选地，在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点之前，还包括对所述亮度数据进行均衡化处理。

此外，本发明还提供了一种指向性背光立体显示的显示系统，包括控制模块，以及分别与所述控制模块电连接的摄像头模块、图像处理模块、背光灯调节模块，所述控制模块控制所述背光灯调节模块的第一背光单元在一投影板上投射与所述第一背光单元对应的第一视区光斑，以及第二背光单元在所述投影板上投射与所述第二背光单元对应的第二视区光斑，其中，所述第一背光单元对应第一视区，所述第二背光单元对应于第二视区；

所述摄像头模块获取具有所述投影板和所述第一视区光斑的第一图像和具有所述投影板和所述第二视区光斑的第二图像；

所述图像处理模块检测所述第一图像中所述第一视区光斑的第一亮度峰值线在所述投影板中的位置和所述第二图像中所述第二视区光斑的第二亮度峰值线在所述投影板的位置；

所述控制模块根据所述第一亮度峰值线和第二亮度峰值线的相对位置确定所述第一视区光斑和所述第二视区光斑的边界线。

优选地，所述投影板为白板，所述白板设置在所述显示系统的观看位置。

优选地，所述背光灯调节模块包括依次电连接的串口接收模块、现场可编程门阵列、信号调理电路；所述串口接收模块与所述控制模块连接，用于接收控制背光灯的信号；所述现场可编程门阵列与所述串口接收模块电连接，用于实现控制逻辑信号生成；所述信号调理电路与所述现场可编程门阵列电连接，用于输出信号至所述第一背光单元和第二背光单元。

优选地，所述图像处理模块检测所述第一视区光斑的视区亮斑的亮度峰值所在的位置为第一亮度峰值线，其中，所述第一视区光斑包括视区亮斑和视区暗斑。

优选地，所述图像处理模块检测所述第一视区光斑的第一亮度峰值线包括：

在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点；

对选择的所述数据点利用局部多项式回归拟合对数据点进行平滑处理以获取所述数据点的峰值点；

对所述峰值点进行线性回归找出所述第一亮度峰值线。

优选地，所述图像处理模块在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点之前，还对所述亮度数据进行均衡化处理。

本发明提供的指向性背光立体显示的视区划分方法和显示系统通过第一背光单元和第二背光单元在投影板上投射的第一视区光斑和第二视区光斑，检测第一视区光斑和第二视区光斑的第一亮度峰值线和第二亮度峰值线来确定第一视区光斑和第二视区光斑的边界线，从而可以根据确定的边界线来运行指向性背光自由立体显示上的人脸跟踪程序，并与背光灯调节模块通讯，从而实现自由立体显示，整个过程自动运行，简便准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明所述指向性背光立体显示的显示系统一实施方式的结构示意图；

图2为本发明所述指向性背光立体显示的视区划分方法一实施方式的流程图；

图3为本发明所述指向性背光立体显示的视区划分方法一实施方式中背光单元成像于投影屏示意图；

图4本发明所述指向性背光立体显示的视区划分方法一实施方式中第一背光单元的第一视区光斑第一亮度峰值线的示意图；

图5本发明所述指向性背光立体显示的视区划分方法一实施方式中第二背光单元的第二视区光斑的第二亮度峰值线的示意图；

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1为本发明所述指向性背光立体显示的显示系统一实施方式的结构示意图。图1示出的指向性背光立体显示的显示系统包括控制模块20，以及分别与所述控制模块20电连接的摄像头模块10、图像处理模块30、背光灯调节模块40，所述控制模块20控制所述背光灯调节模块40的第一背光单元在一投影板70上投射与所述第一背光单元对应的第一视区光斑，以及第二背光单元在所述投影板70上投射与所述第二背光单元对应的第二视区光斑，其中，其中，所述第一背光单元对应第一视区，所述第二背光单元对应于第二视区。本实施例中，其中，所述第一背光单元对应第一视区，所述第二背光单元对应于第二视区，所述第一背光单元与所述第二背光单元交错设置。

所述摄像头模块10获取具有所述投影板70和所述第一视区光斑的第一图像和具有所述投影板70和所述第二视区光斑的第二图像，将第一图像和第二图像输入至控制模块20。此外，摄像头模块10还用于拍摄观看指向性背光自由立体显示的用户的图像并从图像中进行人脸检测。

所述图像处理模块30用于处理第一图像和第二图像，以获得视区边界的信息并转换成对应的信号输入至所述控制模块20。具体而言，图像处理模块30检测所述第一图像中所述第一视区光斑的第一亮度峰值线在所述投影板70中的位置和所述第二图像中所述第二视区光斑的第二亮度峰值线在所述投影板70的位置；

所述控制模块20根据所述第一亮度峰值线和第二亮度峰值线的相对位置确定所述第一视区光斑和所述第二视区光斑的边界线。

所述背光灯调节模块40包括依次电连接的串口接收模块41、现场可编程门阵列42、信号调理电路43；所述串口接收模块41与所述控制模块20连接，用于接收控制背光灯的信号。具体的，所述串口接口模块可以是RS232接口模块，用于对传输的信号进行电平转换。在进行测试时，可通过接口模块410设置特定的背光灯模式及第一背光单元和第二背光单元的亮度级别。所述现场可编程门阵列42与所述串口接收模块41电连接，用于实现控制逻辑信号生成；所述信号调理电路43与所述现场可编程门阵列42电连接，用于实现脉冲电平信号的生成、功率增强及输出，输出信号至所述第一背光单元和第二背光单元。背光灯调节模块40接收所述控制模块20传输的控制信号后，调节显示系统中所述背光灯阵列60的开灯模式。

在本实施例中，所述显示系统还可以包括显示屏50，所述显示屏50用于显示计算机界面，进行人机交互。

在本实施方式中，所述投影板70为白板，所述白板设置在所述显示系统的观看位置。所述图像处理模块30检测所述第一视区光斑的视区亮斑的亮度峰值所在的位置为第一亮度峰值线，其中，所述第一视区光斑包括交错分布的视区亮斑和视区暗斑。所述图像处理模块30检测所述第一视区光斑的第一亮度峰值线包括：首先，还对所述亮度数据进行均衡化处理，然后，在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点，对选择的所述数据点利用局部多项式回归拟合对数据点进行平滑处理以获取所述数据点的峰值点；最后，对所述峰值点进行线性回归找出所述第一亮度峰值线。

本实施方式提供的指向性背光立体显示的显示系统通过第一背光单元和第二背光单元在投影板70上投射的第一视区光斑和第二视区光斑，检测第一视区光斑和第二视区光斑的第一亮度峰值线和第二亮度峰值线来确定第一视区光斑和第二视区光斑的边界线，从而可以根据确定的边界线来运行指向性背光自由立体显示上的人脸跟踪程序，并与背光灯调节模块40通讯，从而实现自由立体显示，整个过程自动运行，简便准确。

参见图2，图2为本发明所述指向性背光立体显示的视区划分方法一实施方式的流程图。图2示出的指向性背光立体显示的视区划分方法包括步骤S210～步骤S240。

步骤S210：第一背光单元在一投影板70上投射与所述第一背光单元对应的第一视区光斑，以及第二背光单元在所述投影板70上投射与所述第二背光单元对应的第二视区光斑，其中，其中，所述第一背光单元对应第一视区，所述第二背光单元对应于第二视区，所述第一背光单元与所述第二背光单元交错设置。请参见图3，图3为本发明所述指向性背光立体显示的视区划分方法一实施方式中背光单元成像于投影屏示意图。在指向式背光立体显示系统中，会设置多个背光单元对应相同数量的观看区域。例如第一背光单元和第二背光单元总计有7个背光单元，这7个背光单元对应7个视区，其中，第一背光单元中的背光单元11、背光单元13、背光单元15、背光单元17分别对应着视区71、视区73、视区75和视区77。第二背光单元中的背光单元12、背光单元14和背光单元16分别对应视区72、视区74和视区76。

在实施过程中，在显示屏50前有一个最佳观看位置，在此位置放置一块投影板70，该投影板70可以是白屏，使得背光单元的光投射于白屏之上形成光斑。第一背光单元

摄像头采集图像，会记录下白屏之上的视区光斑。本发明目的是划分出视区光斑的边界线。

步骤S220：获取具有所述投影板70和所述第一视区光斑的第一图像和具有所述投影板70和所述第二视区光斑的第二图像。

步骤S230：检测所述第一图像中所述第一视区光斑的第一亮度峰值线在所述投影板70中的位置和所述第二图像中所述第二视区光斑的第二亮度峰值线在所述投影板70的位置。

在本步骤中，检测所述第一视区光斑的第一亮度峰值线包括：检测所述第一视区光斑的视区亮斑的亮度峰值所在的位置为第一亮度峰值线，其中，所述第一视区光斑包括交错分布的视区亮斑和视区暗斑。检测所述第二视区光斑的第二亮度峰值线包括：检测所述第二视区光斑的视区亮斑的亮度峰值所在的位置为第二亮度峰值线，其中，所述第二视区光斑包括交错分布的视区亮斑和视区暗斑。

本实施方式中，进一步地，请结合参照图4，此为打开第一背光单元12、第一背光单元14、第一背光单元16时，摄像头所采集投射于投影屏上的第一图像。此时形成的第一图像的视区亮斑81、视区亮斑82、视区亮斑83，形成视区暗斑81b、视区暗斑81c、视区暗斑82b、视区暗斑83b，通过上述图像处理模块30计算出视区亮斑81，视区亮斑82，视区亮斑83对应的第一亮度峰值线81a、第一亮度峰值线82a和第一亮度峰值线83a。

进一步地，请结合参照图5，此为打开第二背光单元11、第二背光单元13、第二背光单元15、第二背光单元17时，摄像头模块10采集投射于投影屏上的第二图像。此时形成视区亮斑91、视区亮斑92、视区亮斑93、视区亮斑94，形成视区暗斑91b、视区暗斑92b、视区暗斑93b，通过所述图像处理模块30计算出第二视区亮斑91、第二视区亮斑92、第三视区亮斑93和第四视区亮斑94对应的第二亮度峰值线91a、第二亮度峰值线92a、第三亮度峰值线93a、第四亮度峰值线94a。

在上述的检测第一亮度峰值线和第二亮度峰值线的过程中，通过检测所述第一视区光斑的第一亮度峰值线包括：在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点；对选择的所述数据点利用局部多项式回归拟合对数据点进行平滑处理以获取所述数据点的峰值点；对所述峰值点进行线性回归找出所述第一亮度峰值线。在一些实施方式中，在所述第一视区光斑的亮度数据中选择若干行数据点之前，还包括对所述亮度数据进行均衡化处理。

步骤S240：根据所述第一亮度峰值线和第二亮度峰值线的相对位置确定所述第一视区光斑和所述第二视区光斑的边界线。

本实施方式提供的指向性背光立体显示的视区划分方法通过第一背光单元和第二背光单元在投影板70上投射的第一视区光斑和第二视区光斑，检测第一视区光斑和第二视区光斑的第一亮度峰值线和第二亮度峰值线来确定第一视区光斑和第二视区光斑的边界线，从而可以根据确定的边界线来运行指向性背光自由立体显示上的人脸跟踪程序，并与背光灯调节模块40通讯，从而实现自由立体显示，整个过程自动运行，简便准确。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。