一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统及方法与流程

本发明属于立体显示技术领域，具体涉及一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统及方法。

背景技术：

立体显示技术是平面显示技术的发展，一个维度的提升也将带来思维方式、认知能力等的改变，立体显示技术将是显示技术发展的必然趋势，其在医疗、教育、军事训练等领域具有极其重要的作用。现今市场上主流的立体显示技术包括柱透镜技术、视障光栅技术以及指向性背光技术，其中，指向性背光技术借助时空混合技术，可以实现其他两种技术无法达到的全分辨率立体显示，提供了自然的立体显示效果，具有巨大的发展潜力。

但指向性背光技术要实现多视点观看，就必须借助人脸跟踪，根据检测到人眼的位置，判断其在哪个视区，并开启相应的背光，使得左眼图像聚焦到左眼，右眼图像聚焦到右眼，经大脑融合形成立体视觉。另外，指向性背光立体显示技术要进行大规模推广，大视角多人观看、远距离纵深可调也是必须配备的。因此，判断人眼所在视区是得到良好立体显示效果的重要保证，而精准判断人眼所在视区的前提是准确地进行视区边界划分。

现有视区划分方法，在借助宽视角摄像头进行视区划分或环境较杂乱时，容易受到干扰而降低视区划分的精准性，并且，随着指向性背光立体显示系统的发展，其划分的难度会增大，无法保持在正常人眼跟踪的情况下对大视角、纵深可调立体显示系统等，进行视区划分，此外，现有的视区划分方法也无法确保所划视区边界与真实视区边界吻合。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本发明的第一目的是：提供一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统，该系统不仅能够精准地识别亮度峰值线，而且确保了真实视区与边界线所确定的视区相吻合。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统，其特征在于：

包括控制模块、摄像头模块、图像处理模块、背光灯调节模块、背光灯阵列、投影板；所述摄像头模块、所述图像处理模块、所述背光灯调节模块均与所述控制模块电连接，所述背光灯阵列与所述背光灯调节模块电连接；

所述背光阵列包括若干背光单元，所述投影板上设有若干视区，每一所述背光单元对应一所述视区；若干所述背光单元通过所述控制模块、所述背光灯调节模块控制，依次在所述投影板的与各所述背光单元对应的所述视区上投射得到若干视区光斑；

所述摄像头模块用于获取若干个所述视区上的所述视区光斑的图像；

所述图像处理模块用于检测若干所述图像中所述视区光斑的亮度峰值线在所述投影板中的位置；

所述控制模块用于根据每两个相邻所述亮度峰值线的相对位置确定相邻所述视区光斑的边界线，还用于检验所述视区光斑的所述边界线是否出现漏划，并根据现有的所述边界线进行补全，确保划出所有所述边界线。

进一步的，还包括用于对所述亮度峰值线进行斜率判断的筛选模块，所述筛选模块与所述控制模块电连接。

进一步的，还包括校准模块，其用于对所述视区光斑的所述边界线进行校准，以确保所划的所述边界线对应的所述视区与真实视区相吻合；所述校准模块与所述控制模块电连接。

进一步的，所述摄像头模块为双摄像头，其用于依次获取所述图像进行处理，并借助所述校准模块把两部分的所述边界线合并，以形成完整的所述边界线。

进一步的，还包括区域设置模块，其用于将所述图像中包含所述视区光斑的主要区域设置为感兴趣区域；所述控制模块、所述图像处理模块均与所述区域设置模块电连接。

进一步的，所述背光灯阵列包括至少两组所述背光单元。

进一步的，所述视区在纵深方向上的不同位置进行划分，以形成多套所述视区的所述边界线。

进一步的，所述视区的所述边界线通过所述控制模块与立体显示器绑定。

进一步的，所述投影板为白板，其设置在所述视区划分系统的多个观看位置。

为了克服上述技术缺陷，本发明的第二目的是：提供一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统的视区划分方法，该方法提高了视区划分的鲁棒性、精准度以及高效性，降低了视区划分对系统设计的依赖性，实现了大视角多人观看、远距离纵深可调的立体显示系统的视区划分。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统的视区划分方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、依次打开若干组所述背光单元，分别投射在所述投影板上以形成若干组所述视区光斑；

S2、在所述投影板上依次获取与若干所述背光单元分别对应的所述视区光斑的所述图像；

S3、检测所有所述图像中的所述视区光斑的所述亮度峰值线在所述投影板中的位置；

S4、确定相邻所述视区光斑间的所述边界线，最终确定所有所述视区的所述边界线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统，包括控制模块、摄像头模块、图像处理模块、背光灯调节模块、背光灯阵列、投影板，对于该系统，可分别逐次开启单个背光单元，利用投影板承接各视区光斑图像，通过摄像头模块获取图像，通过图像处理模块检测图像中视区光斑的亮度峰值线在投影板中的位置，从而通过控制模块确定视区光斑的边界线，整个过程自动运行，简便准确，因此，该系统不仅能够精准地识别亮度峰值线，而且确保了真实视区与边界线所确定的视区相吻合。

(2)本发明提供的一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统的视区划分方法，将边界线与立体显示器进行绑定，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追踪程序，因此，该方法提高了视区划分的鲁棒性、精准度以及高效性，降低了视区划分对系统设计的依赖性，实现了大视角多人观看、远距离纵深可调的立体显示系统的视区划分。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明所述纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统的一种结构示意图；

图2为本发明所述纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统的视区划分方法的一种流程图；

图3为本发明所述纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统中分别对应于四个所述背光单元的所述亮度峰值线的一种示意图；

图4为本发明所述纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统中筛选有效所述亮度峰值线的一种示意图。

标记说明：

1、控制模块；2、摄像头模块；21、第一图像；22、第二图像；23、第三图像；24、第四图像；3、图像处理模块；4、背光灯调节模块；5、背光灯阵列；6、投影板；61、第一视区；611、第一视区光斑；6111、第一亮度峰值线；62、第二视区；621、第二视区光斑；6211、第二亮度峰值线；63、第三视区；631、第三视区光斑；6311、第三亮度峰值线；64、第四视区；641、第四视区光斑；6411、第四亮度峰值线；65、第一视区光斑和第二视区光斑间的边界线；7、筛选模块；8、校准模块；9、区域设置模块；10、斜率异常的无效的亮度峰值线；11、视区亮斑；12～14、视区暗斑。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统，如图1所示，包括控制模块1、摄像头模块2、图像处理模块3、背光灯调节模块4、背光灯阵列5、投影板6；摄像头模块2、图像处理模块3、背光灯调节模块4均与控制模块1电连接，背光灯阵列5与背光灯调节模块4电连接，背光灯阵列5在投影板6上投射；背光灯阵列5包括至少两组背光单元，背光单元的数量根据视区划分系统的设计进行灵活调整。

作为一种实施例，如图3所示，背光单元有四组，其分别为第一背光单元、第二背光单元、第三背光单元、第四背光单元，第一背光单元在投影板6上投射与其对应的若干第一视区光斑611，第二背光单元在投影板6上投射与其对应的若干第二视区光斑621，第三背光单元在投影板6上投射与其对应的若干第三视区光斑631，第四背光单元在投影板6上投射与其对应的若干第四视区光斑641；其中，第一背光单元对应第一视区61，第二背光单元对应第二视区62，第三背光单元对应第三视区63，第四背光单元对应第四视区64。

摄像头模块2用于获取若干个视区上的视区光斑的图像；具体而言，摄像头模块2为双摄像头，双摄像头用于依次获取图像进行处理。左摄像头模块获取具有投影板6和若干第一视区光斑611的第一图像21、具有投影板6和若干第二视区光斑621的第二图像22、具有投影板6和若干第三视区光斑631的第三图像23、具有投影板6和若干第四视区光斑641的第四图像24，将第一图像21、第二图像22、第三图像23、第四图像24输入至控制模块1；同样地，右摄像头获取具有投影板6分别和四个视区的四张图像。

图像处理模块3用于处理左右摄像头各自的第一图像21、第二图像22、第三图像23、第四图像24，以获得视区边界的信息并转换成对应的信号输入至控制模块1；具体而言，如图3所示，图像处理模块3检测第一图像21中第一视区光斑611的第一亮度峰值线6111在投影板6中的位置、第二图像22中第二视区光斑621的第二亮度峰值线6211在投影板6中的位置、第三图像23中第三视区光斑631的第三亮度峰值线6311在投影板6中的位置、第四图像24中第四视区光斑641的第四亮度峰值线6411在投影板6中的位置；

控制模块1用于根据每两个相邻亮度峰值线的相对位置确定视区光斑的边界线，还用于检验视区光斑的边界线是否出现漏划，并根据现有的边界线进行补全，确保划出所有边界线；具体而言，如图3所示，控制模块1根据第一亮度峰值线6111和第二亮度峰值线6211的相对位置确定第一视区光斑611和第二视区光斑621间的边界线65，以此类推。

在上述实施例中，还包括筛选模块7，筛选模块7与控制模块1电连接，筛选模块7用于对亮度峰值线进行斜率判断；具体而言，如图4所示，通过筛选模板7对亮度峰值线进行斜率判断，去除因受环境干扰而斜率异常的无效的亮度峰值线10，保留有效的第一亮度峰值线6111。

在上述实施例中，还包括校准模块8，校准模块8与控制模块1电连接，校准模块8用于对视区光斑的边界线进行校准；具体而言，开启已知序号的背光单元，在投影板上形成单一亮斑，通过校准模块8，根据此亮斑与视区光斑相应序号的边界线的相对位置，合并左右摄像头的边界线，进行边界线的位置校准与整合，确保所划的边界线对应的视区与真实视区相吻合。

在上述实施例中，还包括区域设置模块9，控制模块1、图像处理模块3均与区域设置模块9电连接，区域设置模块9用于将图像中包含视区光斑的主要区域设置为感兴趣区域。

在上述实施例中，视区光斑包括视区亮斑11和视区暗斑12/13/14，图像处理模块3检测视区亮斑11的亮度峰值所在的位置为其对应的亮度峰值线；每个视区均有视区亮斑11和视区暗斑12/13/14；具体而言，如图3所示，打开第一视区61对应的第一背光单元时，第一视区光斑611的11处为视区亮斑，而第一视区光斑611的12、13、14处将形成视区暗斑，视区亮斑11、视区暗斑12、视区暗斑13、视区暗斑14依次交替出现。

进一步地，如图3所示，在第一视区61中，检测若干视区亮斑11，得到若干第一亮度峰值线6111，同理，检测出第二亮度峰值线6211、第三亮度峰值线6311、第四亮度峰值线6411。

在上述实施例中，视区在纵深方向上的不同位置进行划分，形成多套视区的边界线，用于在不同位置观看时的人眼视区判断。

在上述实施例中，视区的边界线通过控制模块1与立体显示器绑定，用于避免不同台立体显示器之间的视区的边界线不同而引起混乱。

在上述实施例中，投影板6为白板，其设置在视区划分系统的多个观看位置。

本发明又公开了一种纵深可调指向性背光立体显示的视区划分系统的视区划分方法，如图2所示，其包括以下步骤：

步骤S1、依次打开若干组背光单元，分别投射在投影板6上形成若干组视区光斑；具体而言，第一背光单元在一投影板6上投射与第一背光单元对应的若干第一视区光斑611，同理在投影板6上投射若干第二视区光斑621、第三视区光斑631、第四视区光斑641；其中，第一背光单元对应第一视区61，第二背光单元对应第二视区62，第三背光单元对应第三视区63，第四背光单元对应第四视区64，第一背光单元、第二背光单元、第三背光单元、第四背光单元交错设置；

步骤S2、在投影板6上依次获取若干背光单元对应的视区光斑的图像；具体而言，摄像头模块2获取具有投影板6和若干第一视区光斑611的第一图像21，具有投影板6和若干第二视区光斑621的第二图像22，具有投影板6和若干第三视区光斑631的第三图像23，具有投影板6和若干第四视区光斑641的第四图像24；

步骤S3、检测所有图像中视区光斑的亮度峰值线在投影板6中的位置；具体而言，检测第一视区光斑611的第一亮度峰值线6111在投影板6中的位置，第二视区光斑621的第二亮度峰值线6211在投影板6的位置，第三视区光斑631的第三亮度峰值线6311在投影板6的位置，第四视区光斑641的第四亮度峰值线6411在投影板6的位置；

步骤S4、确定相邻视区光斑间的边界线，进而确定所有视区的边界线；具体而言，如图3所示，第一视区61中检测到第一亮度峰值线6111，第二视区62中检测到第二亮度峰值线6211，由两者的相对位置确定第一视区光斑611和第二视区光斑621间的边界线65。依此类推，最终确定所有视区光斑的边界线；

具体地，在步骤S2和S3间，还包括步骤S21、截取光斑主要分布区域，设置感兴趣区域，对此区域进行均衡化处理，保存为待处理图像；具体而言，将视区光斑与周边的环境分隔开，进行集中、特殊处理；

具体地，在步骤S3和S4间，还包括步骤S31、筛选出有效亮度峰值线，通过筛选模板7对亮度峰值线进行斜率判断，去除因受环境干扰而斜率异常的无效的亮度峰值线10，保留有效的亮度峰值线；

具体地，在步骤S4后，还包括步骤S5、校准边界线，并合并左右两个摄像头拍摄范围内的边界线，使所测边界线与真实视区的边界线相吻合；具体而言，开启已知序号的背光单元，在投影板6上形成单一亮斑，通过校准模块8，根据此亮斑与视区光斑相应序号的边界线的相对位置，进行边界线的位置校准与整合，确保检测识别的边界线与真实的边界线相吻合；

具体地，还包括步骤S6、在纵深方向上多个位置进行上述视区的划分；

具体地，还包括步骤S7、将所有视区的边界线与立体显示器绑定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。