影像的显示方法及系统与流程

本申请涉及光学领域，具体而言，涉及一种影像的显示方法及系统。

背景技术

基于光场显示方法所形成的裸眼立体效果真实显著并且可以实时处理成像，所以被认为是三维显示领域最具有前景的技术之一。光场显示方法包括：集成成像、体三维显示技术、全息术等一切具有空间体像素构建能力的显示方法，通过该光场显示方法能拟合出目标物体原有的光场信息。

集成成像技术作为光场显示方法的一种，具有实现方法简单、显示效果突出的优点，其能提供水平和垂直运动视差并实现动态的立体展示效果。基于二维平面显示器和微透镜阵列，利用集成成像技术形成裸眼3d(three-dimensional)效果的结构原理图如图1所示，其基本原理为基于微透镜阵列和二维平面显示器，利用计算机编码得到的基元图像阵列光学再现出三维立体显示效果，该显示效果具有平滑的水平、垂直运动视差和正确的遮挡关系。光学再现的原理是利用微透镜阵列可以精确地控制从基元图像阵列发出的每一条光线的方向与强度信息，即在二维显示器上编码，使基元图像组成的阵列可以通过特定光学参数的、相对应位置的微透镜在空间中被解调叠加得到目标物体的空间光场信息，拟合出目标物体的自然光场信息，从而使观察者裸眼观察到真三维效果的物像。

但是，基于微透镜阵列和二维平面显示器的集成成像技术有以下不足：

(1)通过低像素密度的二维显示器难以形成明显的3d效果；

受二维平面显示器制作工艺的限制，现有主流显示器的像素密度普遍不超过120dpi，从而导致通过适配编码形成的基元图像分辨率低，从而由基元图像阵列通过微透镜阵列光学再现所产生的三维立体像在水平方向与垂直方向上的视点密度不足，3d效果不明显，同时导致像表面空间体像素颗粒感明显，严重影响观看体验。

(2)高像素密度、大尺寸显示器的高成本对集成成像技术大规模商用形成阻碍；

选择高像素密度的二维平面显示器来提升集成成像三维显示效果是个有效的方式，然而高像素密度(如200dpi～300dpi)的二维平面显示器尺寸普遍太小，同时满足像素密度较高且尺寸较大(30英寸以上)的显示器比市售主流显示器价格普遍高10倍以上。

针对相关技术中难以在低成本条件下实现超高分辨率真三维显示的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种影像的显示方法及系统，以解决相关技术中难以在低成本条件下实现超高分辨率真三维显示的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种影像的显示方法。该方法包括：根据二维平面显示器对影像显示系统中的控光组件进行光学再现参数的测量，并基于测量得到的光学再现参数获取第一分辨率的第一基元图像阵列；基于所述影像显示系统中的可打印式透光组件对所述第一基元图像阵列进行打印得到承载在可打印式透光组件上具有透光显示能力的打印内容；根据所述影像显示系统中散射背光源组件将所述打印内容通过所述控光组件发射到所述影像显示系统中的全息功能屏，并基于所述全息功能屏对从所述控光组件发射出的三维影像的光线进行二次光学并行解调处理得到待显示的影像。

可选地，所述根据二维平面显示器对影像显示系统中的控光组件进行光学再现参数的测量，获取第一分辨率的第一基元图像阵列包括：根据所述根据二维平面显示器对所述控光组件进行光学再现参数的测量得到第二基元图像阵列的节距，并基于所述节距得到所述第二基元图像阵列，其中，所述第一分辨率高于所述第二基元图像阵列的第二分辨率；分别对所述第二基元图像阵列中的单个像素进行扩充得到所述第一基元图像阵列中的像素。

可选地，所述基于所述影像显示系统中的可打印式透光组件对所述第一基元图像阵列进行打印得到承载在可打印式透光组件上具有透光显示能力的打印内容包括：设置承载在可打印式透光组件上的打印内容的宽度；根据所述宽度以及预设映射方法对所述第一基元图像阵列进行映射得到承载在可打印式透光组件上的打印内容。

可选地，所述预设映射方法为：

其中，w为所述打印内容的宽度，d为所述打印内容的数字显示横向像素数，rdpi为打印分辨率，λ为打印精度。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种影像的显示系统。该系统包括：散射背光源组件、控光组件、可打印式透光组件、全息功能屏；

所述控光组件，用于基于二维平面显示器对所述控光组件进行光学再现参数的测量得到光学再现参数，并基于所述光学再现参数获取第一分辨率的第一基元图像阵列；

所述可打印式透光组件，用于对所述第一基元图像阵列进行打印得到承载在可打印式透光组件上具有透光显示能力的打印内容；

所述全息功能屏，用于对从所述控光组件发射出的三维影像的光线进行二次光学并行解调处理得到待显示的影像，其中，从所述控光组件发射出的光线为基于所述散射背光源组件的背光得到的承载在所述可打印式透光组件上的打印内容的光线。

可选地，所述控光组件，还用于基于根据所述根据二维平面显示器对所述控光组件进行光学再现参数的测量得到第二基元图像阵列的节距获取所述第二基元图像阵列，并分别对所述第二基元图像阵列中的单个像素进行扩充得到所述第一基元图像阵列中的像素，其中，所述第一分辨率高于所述第二基元图像阵列的第二分辨率。

可选地，所述可打印式透光组件，所述用于设置承载在可打印式透光组件上的打印内容的宽度，并根据所述宽度以及预设映射方法对所述第一基元图像阵列进行映射得到承载在可打印式透光组件上的打印内容。

可选地，所述预设映射方法为：

其中，w为所述打印内容的宽度，d为所述打印内容的数字显示横向像素数，rdpi为打印分辨率，λ为打印精度。

通过本申请，采用以下步骤：根据二维平面显示器对影像显示系统中的控光组件进行光学再现参数的测量，并基于测量得到的光学再现参数获取第一分辨率的第一基元图像阵列；基于影像显示系统中的可打印式透光组件对第一基元图像阵列进行打印得到承载在可打印式透光组件上具有透光显示能力的打印内容；根据影像显示系统中散射背光源组件将打印内容通过控光组件发射到影像显示系统中的全息功能屏，并基于全息功能屏对从控光组件发射出的三维影像的光线进行二次光学并行解调处理得到待显示的影像，解决了相关技术中难以在低成本条件下实现超高分辨率真三维显示的问题，达到了用极低的显示成本实现超高分辨率真三维显示效果的目标。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中集成成像结构原理示意图；

图2是根据本申请实施例的影像的显示方法流程图；

图3是根据本发明实施例中影像的显示系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的低密度像素映射插值为高密度像素块原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

水平/垂直视差：采用立体相机在水平/垂直方向上从多个不同角度拍摄同一场景所获得的多幅稍有差异的图像称为视差图像，而这些视差图像所展现出来的二维显示信息的组合为水平/垂直视差。

基元图像阵列：由视差图像根据一定的规则和重复性原则编码合成得到的图像。

基元图像阵列的节距：基元图像阵列重复的像素编码周期。

视场角：在系统设计的最佳观看距离区域内，能够完整观察图像的范围与图像所成角度。

根据本申请的实施例，提供了一种影像的显示方法。图2是根据本申请实施例的影像的显示方法流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤s201，根据二维平面显示器对影像显示系统中的控光组件进行光学再现参数的测量，并基于测量得到的光学再现参数获取第一分辨率的第一基元图像阵列；

步骤s202，基于影像显示系统中的可打印式透光组件对第一基元图像阵列进行打印得到承载在可打印式透光组件上具有透光显示能力的打印内容；

步骤s203，根据影像显示系统中散射背光源组件将打印内容通过控光组件发射到影像显示系统中的全息功能屏，并基于全息功能屏对从控光组件发射出的三维影像的光线进行二次光学并行解调处理得到待显示的影像。

下面先对本实施例中涉及到的影像显示系统中的散射背光源组件，控光组件，可打印式透光组件，全息功能屏的材质和作用进行相关的说明；

在本实施例中散射背光源组件的可选适用条件为：散射点光源阵列，要求散射角范围：水平方向≥100°，垂直方向≥100°。要求亮度≥200cd/m²。可选led背光板、高亮度灯泡等一系列符合条件的器件作为背光源。

控光组件是具有水平向和/或垂直向分光控光能力的光学组件，可选地，在本实施例中可以是柱透镜阵列、微透镜阵列、小孔阵列以及狭缝光栅等所有符合条件的控光结构。

可打印式透光组件是具有可打印性能的透光材料的组件，在本实施例中，可选透光印纸、玻璃、塑料、胶片、透光灯片等作为该可打印式透光组件。

对于本实施例中全息功能屏，其作用是对携带光场信息的光线进行进一步复用，提高单眼分辨率；对从控光组件出射的光线进行二次光学并行解调处理，使三维光场信息快速成像，进而辅助人眼成像。图3是根据本发明实施例中影像的显示系统的结构示意图，如图3所示，该全息功能屏置于控光结构的正前方。

另外，需要说明的是，本实施例中涉及到的二维平面显示器可以是现有任一低分辨率的二维平面显示器，例如该二维平面显示的像素密度不超过120dpi。

可选地，在本申请实施例中提供的影像的显示方法中，对于图2中的步骤s202，在本实施例的可选实施方式中可以通过如下方式来实现：

步骤s202-1：根据二维平面显示器对控光组件进行光学再现参数的测量得到第二基元图像阵列的节距，并基于节距得到第二基元图像阵列，该第一分辨率高于第二基元图像阵列的第二分辨率；；

步骤s202-2：分别对第二基元图像阵列中的单个像素进行扩充得到第一基元图像阵列中的像素。

下面对上述步骤s202-1以及步骤s202-2，在本实施例中的具体实施方式进行详细描述；

需要说明的是，3d显示的光学再现参数包括基元图像阵列的节距和视场角。通过低分辨率的二维平面显示设备，可以测定出系统中光学结构的光学再现参数p，其为该二维平面显示器分辨率下的基元图像阵列的节距，从而可得到符合光学再现的低分辨基元图像阵列ol(x,y)。

设精确匹配的预生成高分辨率基元图像阵列为oh(x',y')，利用差值方法可以由ol(x,y)得到oh(x',y')。从低分辨率的ol(x,y)插值为高分辨率的oh(x',y')，本质是对低密度的单个像素做了高密度的像素的扩充，映射插值为像素块。设该扩充像素过程的扩充系数为α。图4是根据本发明实施例的低密度像素映射插值为高密度像素块原理示意图，如图4所示，映射扩充得到的像素块由4种区域的像素组成，分别为a、b、c和d区像素。a区的像素只有一个，其灰度值与低密度被扩充原像素值相同，设a区像素值在精确匹配预生成的高分辨率基元图像阵列中的表示为oha(x',y')；b、c区像素为由原像素映射插值得到的一级映射，设b、c区像素值在精确匹配预生成的高分辨率基元图像阵列中的表示分别为ohb(x',y')、ohc(x',y')；d区像素为由原像素映射插值得到的二级衍生映射，由b、c区像素值加权求得，设d区像素值在精确匹配预生成的高分辨率基元图像阵列中的表示为ohd(x',y')。映射插值得到的像素块像素灰度值由以下公式(1)-(4)可以求得，其中(x,y)为在低分辨率基元图像阵列中像素的坐标，(x',y')为在高分辨率基元图像阵列中像素的坐标。

oha(x',y')＝ol(αx,αy)(1)

其中βh为b区像素位置对a区像素位置的水平平移量，其满足βh∈[0,p)；其中βv为c区像素位置对a区像素位置的垂直平移量，其满足βv∈[0,p)。

基于映射插值的该高分辨率内容精确匹配预生成方法如果以像素密度提高3倍为例来说明，即α＝3，其原理示意图如图4所示，图4是根据本发明实施例的高分辨率内容精确匹配插值算法原理示意图。

可选地，在本申请实施例中提供的影像的显示方法中，对于图2中的步骤s203，在本实施例的可选实施方式中可以通过如下方式来实现：

步骤s203-1：设置承载在可打印式透光组件上的打印内容的宽度；

步骤s203-2：根据宽度以及预设映射方法对第一基元图像阵列进行映射得到承载在可打印式透光组件上的打印内容。

下面对上述步骤s203-1以及步骤s203-2，在本实施例中的具体实施方式进行详细描述；

对于上述步骤s203-1以及步骤s203-2中所涉及到的方法步骤，在本实施例中优选为平面打印内容和平面数字显示之间的映射方法，来获得无损高质量的打印内容。设承载在透光材料上的打印内容的宽度为w(毫米)，打印分辨率为rdpi(像素/inch)，预生成的超高分辨率内容的数字显示横向像素数为d，则超高分辨率打印像素映射公式如公式(5)(也就是上述步骤s203-2中涉及到的预设映射方法的公式)如下：

其中，w为打印内容的宽度，d为打印内容的数字显示横向像素数，rdpi为打印分辨率，λ为打印精度；λ越大，表示映射结果越精确。通过此方式，可以由精确匹配的预生成高分辨率基元图像阵列获得可在透光材料正确打印的超高分辨率打印内容。

通过上述本实施例中的影像的显示方式，利用现有任意二维平面显示器对控光结构进行光学再现参数的测量，获得该二维平面显示器分辨率条件下的基元图像阵列的节距p，然后再根据p，渲染得到低分辨率的基元图像阵列，进而基于低分辨率的基元图像阵列利用高分辨率内容精确匹配预生成方法，获得精确匹配预生成的高分辨率基元图像阵列，基于高分辨率基元图像阵列，根据超高分辨率打印像素映射方法获得承载在透光材料上的高分辨率打印内容，再利用全息功能屏对从控光组件出射的光线进行二次光学并行解调处理，对携带光场信息的光线进行进一步复用，从而实现超高分辨率的真三维显示效果，并有效控制了系统的成本，解决了相关技术中难以在低成本条件下实现超高分辨率真三维显示的问题。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请实施例还提供了一种影像的显示系统，需要说明的是，本申请实施例的影像的显示系统可以用于执行本申请实施例所提供的用于影像的显示方法。以下对本申请实施例提供的影像的显示系统进行介绍。

图3是根据本申请实施例的影像的显示系统的结构示意图。如图3所示，该装置包括：散射背光源组件、控光组件、可打印式透光组件、全息功能屏；

其中，控光组件，用于基于二维平面显示器对控光组件进行光学再现参数的测量得到光学再现参数，并基于光学再现参数获取第一分辨率的第一基元图像阵列；

可打印式透光组件，用于对第一基元图像阵列进行打印得到承载在可打印式透光组件上具有透光显示能力的打印内容；

全息功能屏，用于对从控光组件发射出的三维影像的光线进行二次光学并行解调处理得到待显示的影像，其中，从控光组件发射出的光线为基于散射背光源组件的背光得到的承载在可打印式透光组件上的打印内容的光线。

可选地，本实施例中涉及到的控光组件，还用于基于根据二维平面显示器对控光组件进行光学再现参数的测量得到第二基元图像阵列的节距获取第二基元图像阵列，其中，该第一分辨率高于第二基元图像阵列的第二分辨率，并分别对第二基元图像阵列中的单个像素进行扩充得到第一基元图像阵列中的像素。

可选地，在本实施例中涉及到的可打印式透光组件，用于设置承载在可打印式透光组件上的打印内容的宽度，并根据宽度以及预设映射方法对第一基元图像阵列进行映射得到承载在可打印式透光组件上的打印内容。

其中，预设映射方法为：

其中，w为打印内容的宽度，d为打印内容的数字显示横向像素数，rdpi为打印分辨率，λ为打印精度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。