专利名称：文字裸眼三维化显示方法
技术领域：
本发明涉及一种文字裸眼三维化显示方法，尤其涉及一种将文字与背景分离，并 三维化输出至裸眼显示设备的方法。
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。因此，有必要发明一种算法，将文字信息与背景分离，并生成对比度极其强烈的三 维化数据，通过裸眼三维显示技术呈现在使用者面前，大大降低其阅读难度。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
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种针对低视力患者将文字与背景分 离，并生成对比度极其强烈的三维化数据，通过裸眼三维显示技术呈现在使用者面前的方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种文字裸眼三维化显示方法，该方法包括以 下步骤
(a)图像采集；(b)对采集的图像进行预处理；(c)对图像中的文字和背景进行分离； (d)将分离出的文字进行矢量化、放大、排版操作；(e)利用双眼视差法生成左右眼图像； (f)通过帧间奇偶交错生成可供裸眼三维显示设备显示的图像。通过以上步骤以后，可以得 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够看清所显示的数据。
作为优选，步骤(b)包括以下子步骤对步骤(a)采集的高清图像进行预处理，消 除图像中无关的信息和噪点，增强有关信息的可检测性和简化数据。进过上述处理后可以 改进特征抽取、图像分割、匹配和识别等操作的可靠性。作为优选，步骤(d)包括以下子步骤从背景中分离出的文字，将其进行线条匹配和矢量化，将矢量数据进行放大、自动换行排版，并根据输出图像的尺寸重新将处理后的图 像数据点阵化，将需要凸显的部分进行标记。作为优选，步骤(e)包括以下子步骤通过传感器获得的观看者与显示设备的距 离以及当前设置的文字放大倍数，计算需要凸显部分与背景之间的最适宜观看的凸显距 离，利用双眼视差法分别生成左右眼两幅图像。本发明的有益效果是，通过三维化显示处理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是按照本发明的一种文字裸眼三维化显示设备的框图； 图2是按照本发明的一种文字裸眼三维化显示方法的流程图中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。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对发明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。控制单元1包括控制器模块、系统流程控制模块、图像输出控制模块、按键，按键 与控制器模块相连，系统流程控制模块与控制器模块、图像输出控制模块相连。其中控制 器模块，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中去。 在本实施例中，按键共有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 制命令都由按键传递给控制器模块。系统流程控制模块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。图像输出控制模块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，系统流程控制模块和图像输出控制模块均基于TI公司出品的 TMS320DM6437ZWT6 实现。
图像输入单元2的内部模块连接关系为镜头模块、数字取像模块、A/D转换模块 顺序连接。在工作时镜头模块收集光线进入感应光强度的数字取像模块，再由A/D转换模 块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。数字取像模块和A/D转换模块采用OmniVisionTechnologies公司出品的0V88XX系 列的 0V8812-A67A。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、自动增 益控制模块、 自动白平衡控制模块、自动亮度控制模块顺序连接，自动亮度控制模块与颜色饱和度控制 模块相连接，颜色饱和度控制模块、色调控制模块、锐度控制模块、伽马校正控制模块顺序 连接，伽马校正控制模块与图像质量显示模块相连接。自动曝光控制模块的自动化程度最高，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，锐度控制模块能够将图像自动调节到最佳状态。色调控制模块的功能是调整明亮 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 0 255，共为256种色调。伽马校正控制模块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。图像三维化单元5内部模块连接关系为图像二值化模块、边缘判别模块、奇偶三 维图像生成模块顺序连接。对于文字识别单元传输过来的图像数据，先由图像二值化模块 将其二值化，然后通过边缘判别模块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 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IXD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。如图2所示，本发明可以将采集的图像数据经过预处理后，分离文字和背景，将文 字矢量化并调节对比度、大小后与经过降噪、对比调节的背景合并，然后通过传感器获得的 观看者与显示设备的距离以及当前设置的文字放大倍数，计算需要凸显部分与背景之间的 最适宜观看的凸显距离，利用双眼视差法分别生成左右眼两幅图像，将图像按照特定的格 式输出给裸眼三维显示设备。
权利要求
一种文字裸眼三维化显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(a) 图像采集；(b) 对采集的图像进行预处理；(c) 对图像中的文字和背景进行分离；(d) 将分离出的文字进行矢量化、放大、排版操作；(e) 利用双眼视差法生成左右眼图像；(f) 通过帧间奇偶交错生成可供裸眼三维显示设备显示的图像。
2.根据权利要求1所述的文字裸眼三维化显示方法，其特征在于，步骤(b)包括以下子 步骤对步骤(a)采集的高清图像进行预处理，消除图像中无关的信息和噪点，增强有关信 息的可检测性和简化数据。
3.根据权利要求1所述的文字裸眼三维化显示方法，其特征在于，步骤(d)包括以下子 步骤从背景中分离出的文字，将其进行线条匹配和矢量化，将矢量数据进行放大、自动换 行排版，并根据输出图像的尺寸重新将处理后的图像数据点阵化，将需要凸显的部分进行 标记。
4.根据权利要求1或3所述的文字裸眼三维化显示方法，其特征在于，步骤(e)包括以 下子步骤通过传感器获得的观看者与显示设备的距离以及当前设置的文字放大倍数，计 算需要凸显部分与背景之间的最适宜观看的凸显距离，利用双眼视差法分别生成左右眼两 幅图像。
全文摘要
本发明公开了一种文字裸眼三维化显示方法，旨在提供一种能够将文字与背景分离，并三维化输出至裸眼显示设备的方法。该方法包括以下步骤(a)图像采集；(b)对采集的图像进行预处理；(c)对图像中的文字和背景进行分离；(d)将分离出的文字进行矢量化、放大、排版操作；(e)利用双眼视差法生成左右眼图像；(f)通过帧间奇偶交错生成可供裸眼三维显示设备显示的图像。通过以上步骤以后，可以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够看清所显示的数据。本发明适用于老化、散光、弱视等所有的低视力人群。
文档编号G06F17/21GK101833543SQ20101016569
公开日2010年9月15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