一种可切换光栅式裸眼3D显示系统及显示方法与流程

本发明涉及一种可切换光栅式裸眼3d显示系统及显示方法，属于图像显示领域。

背景技术：

裸眼3d显示不需要佩戴眼镜，能够极大提升3d观看的视觉享受和娱乐体验，符合3d未来显示系统市场发展的需求。裸眼3d显示分为视差屏障式、柱状透镜式和全息式等，目前主要应用于教育、广告、娱乐等商业领域，或定制化领域。

目前普遍认为，裸眼3d显示还存在一些技术障碍有待突破，例如清晰度较低、3d效果不强烈、3d内容缺乏、成本过高且应用范围狭窄等诸多问题。

因此，如何使得裸眼3d显示的清晰度和效果得到提升、获取3d内容的途径更加丰富、成本大幅下降且应用范围更加广阔，包括进入家用领域等等，尤其是在现今3d视频资源并不丰富的时候，一些视频资源仍然是2d形式，如何提高3d显示的广泛适应性，就成了急需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可切换光栅式裸眼3d显示系统及显示方法，以使得一块屏幕能够同时适应2d和3d显示。

本发明采用了如下技术方案：

一种可切换光栅式裸眼3d显示系统，其特征在于，包括：tv模块，对输入的2d或3d电视信号进行降噪、色彩空间转换、解码和缩放处理，然后通过传输线向裸眼3d处理模块输出；裸眼3d处理模块，实现包括2d转多视点、3d转多视点、视点合成，具体估算2d或3d图像信号的深度信息并生成深度图后，由单视点或双视点生成多个虚拟视点位置的视点图像；然后对多个视点图像进行交织，输出包含多个视点图像的合成图像；frc模块，接收多视点合成图像或2d图像信号，进行四倍帧频转换，通过v—by—one传输线向可切换光栅式裸眼3d屏输出图像信号；可切换光栅式裸眼3d屏，由基板和屏驱动构成显示系统屏幕，由屏障板形成可切换光栅，基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3d屏。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3d显示系统，还可以具有这样的特征：其中，裸眼3d处理模块，采用fpga芯片。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3d显示系统，还可以具有这样的特征：其中，所述传输线采用lvds传输线。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3d显示系统，还可以具有这样的特征：3d显示时，3d控制信号驱动屏障板打开形成光栅、折射基板发出的光线进入人的左、右眼呈现3d影像；2d显示时，光栅控制部分输出0v信号，屏障板关闭，呈现2d影像。

本发明还提供一种可切换光栅式裸眼3d显示方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：通过对2d图像色彩、纹理、光影、帧间运动视差等信息进行处理，估算出每个像素点的深度信息，并将像素点的深度信号转换成深度值，按照深度值来绘制出连续平滑的深度图；

步骤二：设定不同的虚拟视角位置、以2d图像为参考，根据深度图来生成出虚拟视角位置的视点深度信息，并按照视点深度信号进行渲染后绘制出虚拟视角位置的视点图像，然后对绘制出的多个视点图像进行存储、排序，按照裸眼3d屏的物理视点像素排列情况，对多个视点图像进行交织处理，合成一副包含多个视点图像信息的合成图像；

步骤三：将各种3d信号格式转换为同一格式，对输入的各种格式3d信号进行缩放、插行后，将其转换成预定的左右帧序列3d格式输出；

步骤四：采用屏障板来形成活动光栅，在2d显示时控制屏障板关闭则呈现2d影像；在3d显示时控制屏障板打开形成屏障光栅则显示3d影像。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3d显示方法，还可以具有这样的特征：其中，所述渲染包括插值和着色处理。

进一步，本发明的可切换光栅式裸眼3d显示方法，还可以具有这样的特征：步骤三中，还包括使用frc模块，接收多视点合成图像或2d图像信号，进行四倍帧频转换的步骤。

发明的有益效果

本发明的可切换光栅式裸眼3d显示系统及显示方法，由于采用了基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3d屏，并配合软件的图像处理过程。在3d显示时可呈现出高清晰度3d图像效果(分辨率达720p以上)，在2d显示时可呈现出超高清晰度2d图像效果(分辨率达3840×2160)。在降低低成本的同时，保证了图像质量。

附图说明

图1为本发明提供的一种可切换光栅式裸眼3d显示系统结构框图；

图2为本发明提供的可切换光栅式裸眼3d屏示意图；

图3为可切换光栅式裸眼3d屏2d状态下的示意图；

图4为可切换光栅式裸眼3d屏3d状态下的示意图；

图5为本发明提供的可切换光栅式裸眼3d显示系统的硬件框图；

图6为本发明提供的单视点转多视点合成技术框图；

图7为本发明提供的3d格式转换技术框图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1至图5所示，可切换光栅式裸眼3d显示系统，包括：tv模块11、裸眼3d处理模块12、frc模块13、可切换光栅式裸眼3d屏14。

tv模块11对输入的3d或2d电视信号处理后、输出固定格式的图像信号给裸眼3d处理模块12进行视点生成与合成等处理，frc模块13进行帧频转换，并由tv模块11控制裸眼3d屏光栅的切换，实现裸眼3d或2d显示。

具体步骤为：

步骤1：tv模块11对输入的2d或3d电视信号进行降噪、色彩空间转换、解码、缩放等处理，以及进行2d和3d信号识别及格式转换后，通过lvds(低压差分信号)传输线向裸眼3d处理模块12输出；

步骤2：裸眼3d模块采用fpga芯片设计，通过软件来实现包括2d转多视点、3d转多视点、视点合成等功能，可具体估算2d或3d图像信号的深度信息并生成深度图后，由单视点或双视点生成多个虚拟视点位置的视点图像；然后对多个视点图像进行交织、通过lvds传输线输出包含多个视点图像的合成图像，合成图像与裸眼3d屏物理像素相对应。系统进行2d显示时，将直通2d图像信号；

步骤3：frc模块13接收多视点合成图像或2d图像信号，进行四倍帧频转换，通过v—by—one传输线向可切换光栅式裸眼3d屏14输出图像信号；

步骤4：如图2所示，由基板15(basepanel)和屏驱动构成显示系统屏幕，由屏障板16(barrierpanel)形成可切换光栅，基板和屏障板组成的可切换光栅式裸眼3d屏14。3d显示时，3d控制信号使得光栅控制部分输出60hz、±8v的方波信号，驱动屏障板打开形成光栅、折射基板发出的光线进入人的左、右眼呈现3d影像，3d状态如图4所示；2d显示时光栅控制部分输出0v信号，屏障板关闭，对屏障板发出的光没有影响，呈现2d影像，2d状态如图3所示。

如图6和图7所示，可切换光栅式裸眼3d显示的方法，通过视点转换与合成技术实现多视区、通过3d格式转换实现信号源的高清化、通过控制活动光栅实现2d/3d的兼容显示，具体步骤为：

步骤1：如图6所示，通过对2d图像色彩、纹理、光影、帧间运动视差等信息进行处理，估算出每个像素点的深度信息；并将像素点的深度信号转换成深度值，按照深度值来绘制出连续平滑的深度图；

步骤2：设定不同的虚拟视角位置、以2d图像为参考，根据深度图来生成出虚拟视角位置的视点深度信息，并按照视点深度信号进行渲染，包括：插值、着色等处理，然后绘制出虚拟视角位置的视点图像。最后对绘制出的多个视点图像进行存储、排序，按照裸眼3d屏的物理视点像素排列情况，对多个视点图像进行交织处理，合成一幅包含多个视点图像信息的合成图像；通过人眼识别，得到观看者的视线高度，以观看者的视线高度为基准形成虚拟双摄像机，根据虚拟双摄像机的高度参数，对3d图像中各物体的高度进行修正，使得各物体在人眼中的高度与真实世界中的高度相同或者相近。从而提高沉浸感。在虚拟双摄像机的外边缘形成虚拟外部边线，根据外部边线进行物体两边的象素遮挡。以进一步提高画面的真实感。

步骤3：如图7所示，将各种3d信号格式转换为同一格式，对输人的各种格式3d信号进行缩放、插行、帧频转换后，将其转换成1080p120hz的左右帧序列3d格式输出，以便提高系统的稳定性、系统资源效率和响应速度；

步骤4：采用屏障板来形成活动光栅，在2d显示时控制屏障板关闭则呈现2d影像，且清晰度不降低、可达超高清(3840×2160分辨率)显示效果；在3d显示时控制屏障板打开形成屏障光栅则3d影像，清晰度可达高清(720p分辨率以上)显示效果。