一种用于3D显示的2D显示屏仿真方法

一、本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法。

背景技术：

0、二、背景技术

1、3d显示技术是一种能够提供真实、生动的立体影像的技术，它可以通过控光元件聚集大量微小的像点并精确控制它们的发光方向来实现。3d显示器通常存在理论光学设计与实际3d显示效果的偏差，这种偏差往往很难被计算出来。为了减小偏差，在研制3d显示器之前，需要进行大量的3d可视化仿真实验，以帮助设计人员评估不同像素配置、材料选择和光学设计等对于最终3d显示效果的影响。在3d显示器的3d可视化仿真实验中，使用渲染软件进行仿真是一种常见的方法。但由于传统2d显示屏模型的贴图是以像素为最小单元，因此渲染软件无法模拟2d显示屏的子像素排列，继而无法真实地模拟3d显示器中控光元件对子像素发光方向的调制，使得传统的贴图在2d显示屏模型上呈现的效果会和真实用于3d显示的2d显示屏显示图像存在差异，从而影响设计人员对3d显示效果的判断。因此，迫切需要一种针对3d显示的2d显示屏仿真方法。

技术实现思路

0、三、
技术实现要素：

1、本发明的目的在于提出一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法。

2、所述方法包括以下四个步骤：

3、获取初始2d显示图像；

4、分离子像素再放大展开，将所述初始2d显示图像处理为2d仿真图像；

5、在仿真软件搭建2d显示屏模型；

6、将所述2d仿真图像导入仿真软件中，对所述2d显示屏模型赋予材质与纹理。

7、进一步的，所述获取初始2d显示图像步骤中，所述初始2d显示图像是能在2d显示屏上显示的任意图像，包含的像素数目为k×p。

8、进一步的，所述2d显示屏可以是lcd显示屏、led显示屏、oled显示屏或micro-led等显示屏中的任意一种。

9、进一步的，所述2d显示屏的子像素排布方式可以是标准的rgb子像素排布、钻石排布或pentile排布等方式中的任意一种，所述子像素是2d显示屏最小的点亮单位。

10、进一步的，所述分离子像素再放大展开，将初始2d显示图像处理为2d仿真图像的步骤中，包括五个步骤：

11、第一步，对初始2d显示图像进行子像素分离，得到分别对应于红(r)、绿(g)、蓝(b)三个通道的灰度图像rk×p、gk×p、bk×p；

12、第二步，根据所述2d显示屏的子像素驱动(spr)算法，对所述灰度图像的像素灰度值进行计算，分别得到新的灰度图像r'k×p、g'k×p、b'k×p；

13、

14、其中f1(·)，f2(·)，f3(·)分别表示为r、g、b通道的spr算法函数。

15、第三步，根据2d显示屏的子像素排布方式，确定虚拟像素的形状，并根据所述虚拟像素的形状设计r、g、b的转换矩阵tr、tg、tb；

16、第四步，根据所述转换矩阵，将所述新的灰度图像转换为虚拟图像对应的灰度图像

17、

18、其中r'k,p，g'k,p，b'k,p分别为新的灰度图像r'k×p、g'k×p、b'k×p的元素，k和p为元素在横向与纵向的索引，k∈{1,2,3,…,k}，p∈{1,2,3,…,p}。

19、第五步，合成所述虚拟图像对应的灰度图像，得到虚拟图像i”i×j，即为2d仿真图像，2d仿真图像包含的总像素数目为i×j。

20、进一步的，所述虚拟像素是对像素的模拟，不同的子像素排布方式对应着不同形状的虚拟像素，所述虚拟像素的个数与所述初始2d显示图像包含的像素个数相同，为k×p。所述虚拟像素包含多个像素，子像素排布方式越复杂，单个虚拟像素图案越复杂。所述虚拟图像由虚拟像素组成。如附图1所示，图中单个方框包含的部分为单个虚拟像素，虚拟像素排列组合成虚拟图像。

21、进一步的，所述将所述新的灰度图像转换为虚拟图像对应的灰度图像步骤中，虚拟像素形状由人为划分，每个虚拟像素内进一步被细分为m×n个单元，根据单元值计算得到分别对应于r、g、b三通道的转换矩阵，每个转换矩阵包含的元素个数为m×n。使用所述转换矩阵分别遍历所述新的灰度图像的每个元素，每个元素即被拆解为一个大小为m×n的单通道的虚拟像素。k×p个三通道的虚拟像素分别组成三个通道的虚拟灰度图像，该虚拟灰度图像包含的虚拟像素个数为k×p个，包含的总元素数为i×j，其中i＝mk，j＝np。

22、进一步的，所述在仿真软件搭建2d显示屏模型步骤中，在三维渲染软件中对2d显示屏进行建模。

23、进一步的，所述对2d显示屏模型赋予材质与纹理步骤中，可以为2d显示屏赋予自发光材质，纹理加载为所述2d仿真图像，最终实现2d显示屏的仿真。

技术特征：

1.一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下四个步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述获取初始2d显示图像步骤中，所述初始2d显示图像是能在2d显示屏上显示的任意图像，包含的像素数目为k×p。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述2d显示屏可以是lcd显示屏、led显示屏、oled显示屏或micro-led显示屏中的任意一种。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述2d显示屏的子像素排布方式可以是标准的rgb子像素排布、钻石排布或pentile排布方式中的任意一种，所述子像素是2d显示屏最小的点亮单位。

5.根据权利要求1所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述分离子像素再放大展开，将初始2d显示图像处理为2d仿真图像的步骤中，包括五个步骤：

6.根据权利要求1或5所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述虚拟像素是对像素的模拟，不同的子像素排布方式对应着不同形状的虚拟像素；所述虚拟像素的个数与所述初始2d显示图像包含的像素个数相同，所述虚拟像素包含多个像素，子像素排布方式越复杂，单个虚拟像素图案越复杂，所述虚拟图像由虚拟像素组成。

7.根据权利要求1或5所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述将所述新的灰度图像转换为虚拟图像对应的灰度图像步骤中，虚拟像素形状由人为划分，每个虚拟像素内进一步被细分为m×n个单元，根据单元值计算得到分别对应于r、g、b三通道的转换矩阵，每个转换矩阵包含的元素个数为m×n；使用所述转换矩阵分别遍历所述新的灰度图像的每个元素，每个元素即被拆解为一个大小为m×n的单通道的虚拟像素；k×p个三通道的虚拟像素分别组成三通道的虚拟灰度图像，该虚拟灰度图像包含的虚拟像素个数为k×p个，包含的总元素数为i×j，其中i＝mk，j＝np。

8.根据权利要求1所述的一种用于3d显示的2d显示屏仿真方法，其特征在于，所述在仿真软件搭建2d显示屏模型步骤中，在三维渲染软件中对2d显示屏进行建模。

技术总结
本发明提出一种用于3D显示的2D显示屏仿真方法。所述方法包括四个步骤：获取初始2D显示图像；分离子像素再放大展开，将所述初始2D显示图像处理为2D仿真图像；在仿真软件搭建2D显示屏模型；将所述2D仿真图像导入仿真软件中，对所述2D显示屏模型赋予材质与纹理。该发明可以准确模拟3D显示器中原始发光单元的排列方式，提高3D显示效果的设计准确性。

技术研发人员：王琼华,胡晓帅,王童语,郭玉强,邢妍,文学锐,张汉乐
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13