集成成像显示系统中的三维显示方法和设备的制作方法
【专利摘要】提供一种集成成像显示系统中的三维显示方法和设备。所述方法包括：产生N个第一视角图像，其中，N为大于1的自然数，每个第一视角图像对应于一个视角；从每个第一视角图像分解出M个第二视角图像，从而得到N组第二视角图像，其中，M为大于1的自然数；基于生成的第二视角图像产生M个单元图像阵列（EIA）图像；分时显示所述M个单元图像阵列图像。
【专利说明】集成成像显示系统中的三维显示方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三维显示领域。更具体地讲，涉及集成成像显示系统中的三维显示方 法和设备。
【背景技术】
[0002] 随着科技的进步，显示技术也由黑白发展到彩色，由二维平面显示发展到三维 (3D)立体显示，为用户提供越来越趋于真实化的体验。三维立体显示技术可分为基于视差 的三维显示、体显示和全息显示等。基于视差的三维显示可分为视差屏障式和集成成像式。 在这些三维显示方式中，集成成像显示（IntegralImagingDisplay,IID)被认为是最有潜 力的一种三维显示方式，因为这种方式的亮度高，可以让用户裸眼观看到三维影像，并且这 种三维影像具有在水平和垂直方向上的连续视差变化，为用户提供了一种真正的不变形的 三维效果体验。
[0003] 集成成像显示系统一般包括液晶显示（IXD)面板和微透镜阵列（MLA)。集成 成像显示系统通过在微透镜阵列之后的IXD面板上显示作为二维图像的单元图像阵列 (Elementalimagearray:EIA)图像而进行工作，从而用户可以观看到三维效果。通过微透 镜阵列的折射，EIA图像中的不同部分被折射到三维空间中的不同方向从而形成三维图像。
[0004] 集成成像显示系统的主要性能指标包括空间分辨率、角分辨率、可视角度和可显 示的三维深度范围等。其中，空间分辨率和角分辨率是一对相互矛盾的指标。通常来说，给 定一块LCD面板，空间分辨率和角分辨率的乘积等于面板的总分辨率，因此，如果空间分辨 率高了，角分辨率就会降低，反之亦然。
[0005] 理想的集成成像显示系统应该具有较高的空间分辨率和角分辨率。较高的空间分 辨率可为用户提供三维场景的细节，较高的角分辨率则为用户提供连续的视差变化和三维 体验。由于空间分辨率和角分辨率的乘积等于面板的总分辨率，因此，要想同时提高这两项 指标，或者提高某一项指标而由不想降低另一项指标，最直观的方法就是提高LCD面板的 总分辨率。
[0006] 因此，需要一种在不改变IXD面板的总分辨率的基础上，可以提高集成成像显示 系统的空间分辨率同时不会降低集成成像显示系统的角分辨率的技术。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种集成成像显示系统中的三维显示方法和设备。
[0008] 本发明的一方面提供一种集成成像显示系统中的三维显示方法，包括：A)产生N 个第一视角图像，其中，N为大于1的自然数，每个第一视角图像对应于一个视角；B)从每个 第一视角图像分解出M个第二视角图像，从而得到N组第二视角图像，其中，M为大于1的 自然数；C)基于生成的第二视角图像产生M个单元图像阵列（EIA)图像；D)分时显示所述 M个单元图像阵列图像。
[0009] 可选地，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像在预定方向具有不同的 偏移，并且能够叠加形成所述同一个第一视角图像。
[0010] 可选地，不同组的第二视角图像具有相同的偏移方式。
[0011] 可选地，在形成每个单元图像阵列图像时，从N个第一视角图像分解出的N组第二 视角图像之中分别选择偏移相同的N个第二视角图像来形成一个单元图像阵列图像。
[0012] 可选地，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像在预定方向的偏移为 (k-l)/M个像素，k为第二视角图像的编号，k的范围为[1，M]。
[0013] 可选地，所述方法还包括：E)将分时显示所述M个单元图像阵列图像的位置沿预 定方向移动预定距离，并在移动后的位置再次分时显示所述M个单元图像阵列图像。
[0014] 可选地，所述方法还包括重复步骤E)。
[0015] 可选地，第一视角图像的分辨率大于第二视角图像的分辨率。
[0016] 可选地，第一视角图像在预定方向上的分辨率是第二视角图像在预定方向上的分 辨率的M倍。
[0017] 可选地，第一视角图像与从该第一视角图像分解出的M个第二视角图像的关系被 表示为下面的等式：
[0018]AB=Ih
[0019] 其中，IH为由第一视角图像的沿预定方向的任意行的像素值形成的一维矩阵，A为 (MXN)X(MXN)的矩阵，B为由从第一视角图像分解出的M个第二视角图像的沿预定方向 的对应于所述任意行的行的像素值形成的一维矩阵，
[0020] 矩阵A的第i行j列元素A(i，j)的值通过如下方式确定：
[0021] 当d彡M-a且c=b+l时；或者当d〈M-a且c=b时，A(i,j)=l/M;在其他条件下， A(i,j)=0,
[0022] 其中，i和j为自然数，iG[1,MXN]，jG[l,MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N， d=floor(j/N)，％表示i除以M之后的余数，floor()表示向下取整函数。
[0023] 本发明的另一方面提供一种集成成像显示系统中的三维显示设备，包括：第一视 角图像产生单元，产生N个第一视角图像，其中，N为大于1的自然数，每个第一视角图像对 应于一个视角；第二视角图像产生单元，从每个第一视角图像分解出M个第二视角图像，从 而得到N组第二视角图像，其中，M为大于1的自然数；映射单元，基于生成的第二视角图像 产生M个单元图像阵列（EIA)图像；显示单元，分时显示所述M个单元图像阵列图像。
[0024] 可选地，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像在预定方向具有不同的 偏移，并且能够叠加形成所述同一个第一视角图像。
[0025] 可选地，不同组的第二视角图像具有相同的偏移方式。
[0026] 可选地，在形成每个单元图像阵列图像时，从N个第一视角图像分解出的N组第二 视角图像之中分别选择偏移相同的N个第二视角图像来形成一个单元图像阵列图像。
[0027] 可选地，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像在预定方向的偏移为 (k_l)/M个像素，k为第二视角图像的编号，kG[1，M]。
[0028] 可选地，显示单元还将分时显示所述M个单元图像阵列图像的位置沿预定方向移 动预定距离，并在移动后的位置再次分时显示所述M个单元图像阵列图像。
[0029] 可选地，显示单元重复下述操作：将分时显示所述M个单元图像阵列图像的位置 沿预定方向移动预定距离，并在移动后的位置再次分时显示所述M个单元图像阵列图像。
[0030] 可选地，第一视角图像的分辨率大于第二视角图像的分辨率。
[0031] 可选地，第一视角图像在预定方向上的分辨率是第二视角图像在预定方向上的分 辨率的M倍。
[0032] 可选地，第一视角图像与从该第一视角图像分解出的M个第二视角图像的关系被 表示为下面的等式：
[0033]AB=Ih
[0034] 其中，IH为由第一视角图像的沿预定方向的任意行的像素值形成的一维矩阵，A为 (MXN)X(MXN)的矩阵，B为由从第一视角图像分解出的M个第二视角图像的沿预定方向 的对应于所述任意行的行的像素值形成的一维矩阵，
[0035] 矩阵A的第i行j列元素A(i，j)的值通过如下方式确定：
[0036] 当d彡M-a且c=b+l时；或者当d〈M-a且c=b时，A(i,j)=l/M;在其他条件下， A(i,j)=0,
[0037]其中，i和j为自然数，iG[1,MXN]，jG[l,MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N， d=floor(j/N)，％表示i除以M之后的余数，floor()表示向下取整函数。
[0038] 根据本发明的三维显示方法和设备，利用人眼视觉暂留以及对运动物体无意识追 随的特点，通过分时显示具有位置偏移的多个单元图像阵列图像，在不提高LCD面板的总 分辨率的情况下，可以提高集成成像显示系统的空间分辨率同时不会降低集成成像显示系 统的角分辨率。
[0039] 将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描 述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会 变得更加清楚，其中：
[0041] 图1示出根据本发明的实施例的在集成成像显示系统中进行三维显示的方法；
[0042] 图2示出根据本发明的实施例的在集成成像显示系统中进行三维显示的设备。
【具体实施方式】
[0043] 下面，将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例。
[0044]图1示出根据本发明的实施例的在集成成像显示系统中进行三维显示的方法。
[0045] 如图1所示，在步骤101，产生N个第一视角图像。这里，N为大于1的自然数，每 个第一视角图像对应于一个视角。
[0046] 在现有的集成成像显示技术中，利用不同视角的视角图像来产生单元图像阵列 (EIA)图像。视角图像的分辨率对应于集成成像显示系统中的微透镜阵列的分辨率。假设 微透镜阵列为mXn的微透镜阵列，则视角图像的分辨率为mXn。
[0047] 在本发明中，第一视角图像的分辨率大于现有技术的视角图像的分辨率。换言之， 第一视角图像的分辨率大于微透镜阵列的分辨率。
[0048] 优选地，为了将预定方向（例如，水平方向、坚直方向、其他任意方向等）上的空间 分辨率提高预定倍数(例如，M倍)，第一视角图像在该预定方向上的分辨率是微透镜阵列在 该预定方向上的分辨率的预定倍数。例如，为了将水平方向的空间分辨率提高M倍，第一视 角图像的分辨率为mX(MXn)。
[0049] 在步骤102,从每个第一视角图像分解出M个第二视角图像。这里，M为大于1的 自然数。换言之，可得到N组第二视角图像，每组包括M个第二视角图像。第二视角图像的 分辨率对应于微透镜阵列的分辨率，例如，mXn。
[0050] 从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像为这样的图像：所述M个第二视 角图像彼此之间在预定方向上存在偏移，能够叠加形成所述同一第一视角图像。
[0051] 另外，从不同第一视角图像提取的不同组的第二视角图像之间的偏移情况相同。 例如，假设在不同组中的M个第二视角图像以相同方式被编号，则不同组之间编号相同的 第二视角图像具有相同的偏移。
[0052] 在一个示例中，这M个第二视角图像中存在一个没用偏移的第二视角图像（以下， 称为基准图像)，剩余的M-1个第二视角图像沿预定方向存在不同的偏移。换言之，剩余的 M-1个第二视角图像相对于基准图像沿预定方向存在不同的偏移。该偏移的范围为1/M个 像素至（M-l)/M个像素。
[0053] 在一个优选实施例中，剩余的M-1个第二视角图像的沿预定方向的偏移以1/M个 像素为步长从1/M个像素增加至（M_l)/M。
[0054] 剩余的M-1个第二视角图像的沿预定方向的偏移可被表示为（k_l)/M，k为第二视 角图像的编号，范围为[2，M]。换言之，编号相邻的两个第二视角图像之间的沿预定方向的 预定偏移为1/M个像素。
[0055] 应该理解，可利用现有的各种图像分解算法来分解出上面定义的第二视角图像。 此外，可以选择具有任意偏移的第二视角图像作为基准图像。这里提出基础图像的概念仅 是为了说明第二视角图像彼此之间在预定方向上的偏移的情况，在分解第二视角图像时可 不需要存在基准图像作为参考。
[0056] 下面提供一种根据本发明的分解第二视角图像的方法。
[0057] 具体地说，某个第一视角图像与从该第一视角图像分解出的M个第二视角图像的 关系被表示为下面的等式（1):
[0058] AB=Ih (1)
[0059] 其中，IH为由第一视角图像的沿上述预定方向的任意行的像素值形成的一维矩 阵，A为（MXN)X(MXN)的矩阵，B为由M个第二视角图像的沿预定方向的对应于所述任意 行的行的像素值形成的一维矩阵。
[0060] 矩阵B可以表示如下：
【权利要求】
1. 一种集成成像显示系统中的三维显示方法，包括： A) 产生N个第一视角图像，其中，N为大于1的自然数，每个第一视角图像对应于一个 视角； B) 从每个第一视角图像分解出M个第二视角图像，从而得到N组第二视角图像，其中， M为大于1的自然数； C) 基于生成的第二视角图像产生M个单元图像阵列（EIA)图像； D) 分时显示所述M个单元图像阵列图像。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像 在预定方向具有不同的偏移，并且能够叠加形成所述同一个第一视角图像。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，不同组的第二视角图像具有相同的偏移方式。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中，在形成每个单元图像阵列图像时，从N个第一视 角图像分解出的N组第二视角图像之中分别选择偏移相同的N个第二视角图像来形成一个 单元图像阵列图像。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图像 在预定方向的偏移为（k_l)/M个像素，k为第二视角图像的编号，k的范围为[1，M]。
6. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，还包括：E)将分时显示所述M个单元图像 阵列图像的位置沿预定方向移动预定距离，并在移动后的位置再次分时显示所述M个单元 图像阵列图像。
7. 根据权利要求6所述的方法，还包括重复步骤E)。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一视角图像的分辨率大于第二视角图像的分 辨率。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一视角图像在预定方向上的分辨率是第二视 角图像在预定方向上的分辨率的M倍。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一视角图像与从该第一视角图像分解出的M 个第二视角图像的关系被表示为下面的等式： AB=Ih 其中，IH为由第一视角图像的沿预定方向的任意行的像素值形成的一维矩阵，A为 (MXN) X (MXN)的矩阵，B为由从第一视角图像分解出的M个第二视角图像的沿预定方向 的对应于所述任意行的行的像素值形成的一维矩阵， 矩阵A的第i行j列元素 A (i，j)的值通过如下方式确定： 当d彡M - a且c=b+l时；或者当d〈M - a且c=b时，A(i，j) =1/M ;在其他条件下， A(i, j)=0, 其中，i 和 j 为自然数，i e [1，MXN]，j G [1，MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N, d=floor (j/N)，％表示i除以M之后的余数，floor ()表示向下取整函数。
11. 一种集成成像显示系统中的三维显示设备，包括： 第一视角图像产生单元，产生N个第一视角图像，其中，N为大于1的自然数，每个第一 视角图像对应于一个视角； 第二视角图像产生单元，从每个第一视角图像分解出M个第二视角图像，从而得到N组 第二视角图像，其中，M为大于1的自然数； 映射单元，基于生成的第二视角图像产生M个单元图像阵列（EIA)图像； 显示单元，分时显示所述M个单元图像阵列图像。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图 像在预定方向具有不同的偏移，并且能够叠加形成所述同一个第一视角图像。
13. 根据权利要求12所述的设备，其中，不同组的第二视角图像具有相同的偏移方式。
14. 根据权利要求12所述的设备，其中，在形成每个单元图像阵列图像时，从N个第一 视角图像分解出的N组第二视角图像之中分别选择偏移相同的N个第二视角图像来形成一 个单元图像阵列图像。
15. 根据权利要求12所述的设备，其中，从同一个第一视角图像提取的M个第二视角图 像在预定方向的偏移为（k-l)/M个像素，k为第二视角图像的编号，kG [1，M]。
16. 根据权利要求11-15中任意一项所述的设备，其中，显示单元还将分时显示所述M 个单元图像阵列图像的位置沿预定方向移动预定距离，并在移动后的位置再次分时显示所 述M个单元图像阵列图像。
17. 根据权利要求16所述的设备，其中，显示单元重复下述操作：将分时显示所述M个 单元图像阵列图像的位置沿预定方向移动预定距离，并在移动后的位置再次分时显示所述 M个单元图像阵列图像。
18. 根据权利要求11所述的设备，其中，第一视角图像的分辨率大于第二视角图像的 分辨率。
19. 根据权利要求11所述的设备，其中，第一视角图像在预定方向上的分辨率是第二 视角图像在预定方向上的分辨率的M倍。
20. 根据权利要求11所述的设备，其中，第一视角图像与从该第一视角图像分解出的M 个第二视角图像的关系被表示为下面的等式： ab=ih 其中，IH为由第一视角图像的沿预定方向的任意行的像素值形成的一维矩阵，A为 (MXN) X (MXN)的矩阵，B为由从第一视角图像分解出的M个第二视角图像的沿预定方向 的对应于所述任意行的行的像素值形成的一维矩阵， 矩阵A的第i行j列元素 A (i，j)的值通过如下方式确定： 当d彡M - a且c=b+l时；或者当d〈M - a且c=b时，A(i，j) =1/M ;在其他条件下， A(i, j)=0, 其中，i 和 j 为自然数，i e [1，MXN]，j G [1，MXN]，a=i%M，b=floor(i/M)，c=j%N, d=floor (j/N)，％表示i除以M之后的余数，floor ()表示向下取整函数。
【文档编号】H04N13/04GK104427326SQ201310403633
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】周明才, 李炜明, 王山东, 焦少慧, 洪涛, 王海涛, 金智渊 申请人:北京三星通信技术研究有限公司, 三星电子株式会社