CN103813148A - 三维立体显示装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于一三维立体显示装置的方法，包含有根据一使用者信息，产生一检测结果；根据该检测结果、一显示装置信息以及一舒适度模型，产生一视差范围信号；撷取一原始显示信号的一密度视差图像信号；根据该视差范围信号以及该密度视差图像信号，产生一调整视差图像信号；以及根据该调整视差图像信号以及该原始显示信号，输出一调整显示信号，使该三维立体显示装置进行一三维立体显示工作。

Description

三维立体显示装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种三维立体显示装置及其方法，尤其涉及一种根据一舒适度模型及一使用者信息来调整一输出信号的三维立体显示装置及其方法。

背景技术

随着影像技术不断进步，消费者可挑选的显示装置的尺寸与功能日益多元，而为了满足不同的使用者需求，各家显示装置的制造商也设法提供输出效能及分辨率更佳的新产品，其中最值得关注的产品之一，是如何将电影场景中的三维立体显示技术用于普遍或家用的显示装置上。

常见的三维立体显示技术，是基于一人眼视觉感知原理（Human visualsystem principle），于左右两眼同时显示具有不同视差（Disparity）的影像信息，而其中常见的技术有偏光式（Polarized）、交错式（Interlaced）或分时式（Anaglyph）等显示方式。拍摄电影过程中，为了于两眼产生不同的影像，常使用两台以上的摄影机且默认有不同的深度参数来进行电影的拍摄，进而提供电影院所有观赏者能享受亲历实境的立体影像乐趣。然而，为了于电影呈现的立体影像，拍摄的方式以及电影院的播放场地大小需相互对应设计，因此，如果想重现电影院的立体影像于一般普遍或小型的显示装置上，显较困难，当然也有通过其它影像的后制处理，以针对不同小尺寸显示装置的规格来适性地调整，使小尺寸显示装置上能获得较佳的三维立体显示影像，但实际工作上后制完成的影像效果，可能会牺牲部份的影像分辨率，而观赏的使用者也可能因为后制完成的影像并非完全符合其显示装置，进而产生视觉疲劳或晕眩的可能。因此，提供一种根据一舒适度模型及一使用者信息来调整输出信号的三维立体显示装置及其方法，已成为本领域的重要课题。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种根据一舒适度模型及一使用者信息来调整输出信号的三维立体显示装置及其方法。

本发明公开一种用于一三维立体显示装置的方法，包含有根据一使用者信息，产生一检测结果；根据该检测结果、一显示装置信息以及一舒适度模型，产生一视差范围信号；撷取一原始显示信号的一密度视差图像信号；根据该视差范围信号以及该密度视差图像信号，产生一调整视差图像信号；以及根据该调整视差图像信号以及该原始显示信号，输出一调整显示信号，使该三维立体显示装置进行一三维立体显示工作。

本发明另公开一种三维立体显示装置，包含有一检测模块，用来根据一使用者信息，产生一检测结果；一判断模块，用来根据该检测结果、一显示装置信息以及一舒适度模型，产生一视差范围信号；一接收模块，用来撷取一原始显示信号的一密度视差图像信号；一调整模块，用来根据该视差范围信号以及该密度视差图像信号，产生一调整视差图像信号；以及一输出模块，用来根据该调整视差图像信号以及该原始显示信号，输出一调整显示信号，使该三维立体显示装置进行一三维立体显示工作。

附图说明

图1为本发明实施例一三维立体显示装置的示意图。

图2为本发明实施例一使用者与三维立体显示装置间的示意图。

图3为本发明实施例一舒适度模型的示意图。

图4为本发明实施例一平均密度视差信号的示意图。

图5为本发明实施例一三维立体显示流程的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10                            三维立体显示装置

100                           检测模块

102                           判断模块

104                           输出装置

106                           调整模块

108                           输出模块

50                            三维立体显示流程

500、502、504、506、508、510、512步骤

D                             两眼间距离

S_D                           检测结果

S_DR                          视差范围信号

S_IN                          原始显示信号

S_DM                          密度视差图像信号

S_ADM                         调整视差图像信号

S_OUT                         调整显示信号

P                             显示视差

V                             观赏距离

W                             显示范围

Z                             相对显示距离

τ                            平均密度视差信号

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一三维立体显示装置10的示意图，在此仅简单绘示三维立体显示装置10的内部结构，当然三维立体显示装置10也可包含有其它的显示组件，例如一导光板、一光源产生模块以及一显示面板等，然非用以限制本发明的范畴。如图1所示，三维立体显示装置10包含有一检测模块100、一判断模块102、一接收模块104、一调整模块106以及一输出模块108。较佳地，本实施例所提供的三维立体显示装置10，将可重现电影院的立体影像于一般普遍或小型的显示装置上，不需牺牲原始影像分辨率，且对于长期观赏的使用者而言也可减少视觉疲劳或避免晕眩的产生。

详细来说，检测模块100为一影像检测模块（例如一镜头模块），用来检测一使用者（图中未示）与三维立体显示装置10间的一观赏距离V，同时也检测使用者的一两眼间距离D，据此产生一检测结果S_D至判断模块102。当然，检测模块100也可直接利用一人脸/眼球追踪技术（Face/Eye tracking），以实时/同时取得观赏距离V以及两眼间距离D的检测结果S_D，此也为本发明的范畴。至于检测模块100的设置方式，应为本领域技术人员所熟知，只要可适性配合三维立体显示装置10的外观设计，内设置或外露于三维立体显示装置10的一侧边者，皆为本发明的范畴，在此不赘述。

判断模块102除了接收检测结果S_D外，更接收或默认有一显示装置信息和一舒适度模型，请再参考图2，图2为本发明实施例一使用者与三维立体显示装置10间的示意图。如图2所示，显示装置信息为三维立体显示装置10的基本信息，例如显示面板的一显示范围W、一显示视差P、一分辨率R以及使用者与一三维立体影像显示处的一相对显示距离Z，至于三维立体显示装置10的显示面板上还包含有多个像素单元，且每一像素单元还包含有一像素单元视差p。请再参考图3，图3为本发明实施例一舒适度模型的示意图。如图3所示，舒适度模型是可为Panum’s area，然非用以限制本发明的范畴，再根据使用者两眼相对于显示面板所张开的一观赏角度，用来计算使用者相对于三维立体显示装置10间合适的观赏距离，以提供使用者可长时间观赏一三维立体影像，也不易产生视觉疲倦或晕眩的可能。在此实施例中，舒适度模型所提供的观赏距离为[Z^-，Z⁺]，据此可将观赏距离[Z^-，Z⁺]代入公式进而求得像素单元视差的上下限范围为[p^-，p⁺]，故判断模块102是根据检测结果S_D、显示装置信息和舒适度模型的相关参数，即可对应产生一视差范围信号S_DR（即像素单元视差的上下限范围为[p^-，p⁺]）至调整模块106。

接收模块104是通过一无线/有线传输方式来接收一原始显示信号S_IN，例如为一电视节目显示信号，且于本实施例中原始显示信号S_IN为一原始三维立体显示影像，并包含有多个子原始显示信号来对应至显示面板的多个像素单元。另外，接收模块104还利用一立体匹配技术（Stereo matchingtechnology），以撷取原始显示信号S_IN的一密度视差图像信号S_DM，其中密度视差图像信号S_DM包含有多个密度视差信号，且可分别对应至原始显示信号S_IN中多个子原始显示信号，以代表原始显示信号S_IN于三维立体显示技术中的一视差条件P_in，据此输出密度视差图像信号S_DM至调整模块106。

调整模块106是接收视差范围信号S_DR（即像素单元视差的上下限范围为[p^-，p⁺]）以及密度视差图像信号S_DM，以对应输出一调整视差图像信号S_ADM至输出模块108。于本实施例中，于像素单元视差的上下限范围[p^-，p⁺]中，可对应取得一最大密度视差信号P_max以及一最小密度视差信号P_min，同时根据三维立体显示装置10中显示面板所包含的像素单元数量N以及每一像素单元所对应的视差条件P_in，可经由公式

对应取得一平均密度视差信号τ。当然，也可统计并排序所有像素单元所对应的多个输入视差条件，据此挑选出多个输入视差条件中的一中位数，进而形成另一中位数密度视差信号者，也为本发明的范畴。据此，调整视差图像信号S_ADM，可将像素单元视差的上下限范围[p^-，p⁺]、平均密度视差信号τ、最大密度视差信号P_max以及最小密度视差信号P_min等代入公式 $P_{\mathrm{out}}=(p^{+}-p^{-})\×\frac{\ln (P_{\mathrm{in}}+\mathrm{\τ})-\ln (P_{\min }+\mathrm{\τ})}{\ln (P_{\max }+\mathrm{\τ})-\ln (P_{\min }+\mathrm{\τ})}+p^{-},$ 即可取得调整视差图像信号S_ADM为P_out。

请再参考图4，图4为本发明实施例一平均密度视差信号τ的示意图。如图4所示，根据每一像素单元所对应的视差条件以及所选用不同的平均密度视差信号，可对应归纳出调整视差图像信号S_ADM（即为P_out-）与多个输入视差条件的关系图，进一步更可将此关系图归纳为一查找表，以预先储存于调整模块106中，使调整模块106可直接根据密度视差图像信号S_DM以及像素单元视差的上下限范围为[p^-，p⁺]，于查找表中对应输出调整视差图像信号S_ADM至输出模块108，而不需再经由上述计算公式取得者，也为本发明的范畴。

最后，输出模块108，是接收原始显示信号S_IN以及调整视差图像信号S_ADM，以产生一调整显示信号S_OUT，使三维立体显示装置10是可进行一三维立体显示工作。于本实施例中，输出模块108是利用一深度影像绘图法（Depth image based rendering，DIBR），以对应转换原始显示信号S_IN为调整显示信号S_OUT，其中深度影像绘图法还包含进行一噪声消除处理、一三维立体影像变形（3D image warping）处理以及一空洞填补（Hole filling）处理，据以输出平整又真实的三维立体影像于显示面板上。当然，本领域技术人员也可搭配其它的影像处理，以进一步调整三维立体影像的一色彩饱和度或一显示时钟（frame rate）等，非用以本发明的范畴。

简单来说，本实施例所提供的三维立体显示装置10是于接收到原始显示信号S_IN，再取得使用者（即三维立体显示装置10的观赏者）所对应的使用者信息以及原始显示信号S_IN所包含的密度视差图像信号S_DM后，接着分别由判断模块102产生视差范围信号S_DR以及调整模块106产生调整视差图像信号S_ADM，最后由输出模块108对应输出调整显示信号S_OUT，使三维立体显示装置10可于显示面板上进行三维立体显示工作，以舒适地提供使用者等效于电影院的三维立体影像。在此情况下，本实施例已可适性地根据显示面板以及使用者的相对位置，对应调整输入的三维立体影像信号，而为了方便说明，图1中是绘出判断模块102、调整模块106以及输出模块108的独立方块图来清楚说明各自的工作机制，当然本领域技术人员也可进一步整合判断模块102、调整模块106以及输出模块108，来形成单一的处理模块，使三维立体显示装置10接收到原始显示信号S_IN后，可直接根据使用者的检测结果S_D，径执行判断模块102、调整模块106以及输出模块108所对应的计算过程与工作机制，最后再对应输出调整显示信号S_OUT者，也为本发明的范畴。

于本实施例中，三维立体显示装置10所适用的一显示工作方法，可进一步归纳为一三维立体显示流程50，如图5所示。三维立体显示流程50包含以下步骤：

步骤500：开始。

步骤502：检测模块100是根据使用者信息，产生检测结果S_D。

步骤504：判断模块102是根据检测结果S_D、显示装置信息以及舒适度模型，产生视差范围信号S_DR。

步骤506：接收模块104是撷取原始显示信号S_IN的密度视差图像信号S_DM。

步骤508：调整模块106是根据视差范围信号S_DR以及密度视差图像信号S_DM，产生调整视差图像信号S_ADM。

步骤510：输出模块108是根据调整视差图像信号S_ADM以及原始显示信号S_IN，输出调整显示信号S_OUT，使三维立体显示装置10进行三维立体显示工作。

步骤512：结束。

三维立体显示流程50中每一步骤的详细工作，可参考前述实施例于图1到图4及其相关段落获得说明，在此不赘述。较佳地，步骤502到步骤506的先后工作顺序，也可根据实际需求来对应调整，例如启动三维立体显示装置10后即先进行步骤506，将其视为起动三维立体显示流程50的机制，以判断三维立体显示装置10是否需要进行三维立体显示工作，若判断三维立体显示装置10需进行三维立体显示工作后，再依序进行步骤502、步骤504以及步骤508到步骤510，也为本发明的范畴。另外，本实施例所提供的三维立体显示工作，是可搭配其它影像处理机制流程，以提供使用者于裸眼状态下，即可直接享受等效于电影院中的三维立体影像，同时可依据不同使用者的观赏环境，于第一次启动三维立体显示装置10后即自动进行一初始校正工作，或者也搭配有一使用者输入接口，默认有多个舒适度模型/或情境模型等来供使用者适性选择，也为本发明的范畴。

综上所述，本发明实施例提供一种三维立体显示装置及其方法，可适性地根据一舒适度模型及一使用者信息，对应调整输出信号来进行一三维立体显示工作，相比较于已知技术的显示装置可能较难无法完整呈现电影院中的立体影像或须牺牲部份的影像分辨率，本实施例是可重现电影院的立体影像于一般普遍或小型的显示装置上，不但可维持原始影像分辨率，也可减轻长期观赏三维立体影像的使用者于视觉上的疲劳或避免产生晕眩的可能，进而提高三维立体显示装置的应用范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种用于一三维立体显示装置的方法，其特征在于，包含有：

根据一使用者信息，产生一检测结果；

根据该检测结果、一显示装置信息以及一舒适度模型，产生一视差范围信号；

撷取一原始显示信号的一密度视差图像信号；

根据该视差范围信号以及该密度视差图像信号，产生一调整视差图像信号；以及

根据该调整视差图像信号以及该原始显示信号，输出一调整显示信号，使该三维立体显示装置进行一三维立体显示工作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该使用者信息，产生该检测结果的步骤，包含有：

检测该使用者与该三维立体显示装置间的一观赏距离；

检测该使用者的一两眼距离；以及

根据该观赏距离以及该两眼距离，产生该检测结果。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该显示装置信息包含有一分辨率、一显示范围、一显示视差、一像素单元视差以及一相对显示距离。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该舒适度模型为Panum’s area。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，撷取该原始显示信号的该密度视差图像信号的步骤，还包含有：

利用一立体匹配技术，以撷取该原始显示信号的该密度视差图像信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该密度视差图像信号包含有多个密度视差信号，而该原始显示信号是包含有多个子原始显示信号来对应至该三维立体显示装置的多个像素单元。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含利用该立体匹配技术来撷取该多个子原始显示信号所对应的该多个密度视差信号，而该多个密度视差信号中包含有一最大密度视差信号以及一最小密度视差信号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据该视差范围信号以及该密度视差图像信号，产生该调整视差图像信号的步骤，包含有：

根据该多个密度视差信号，取得一平均密度视差信号；以及

根据该平均密度视差信号、该最大密度视差信号、该最小密度视差信号以及该视差范围信号，产生该调整视差图像信号。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该调整视差图像信号以及该原始显示信号，输出该调整显示信号，使该三维立体显示装置进行该三维立体显示工作的步骤，包含有：

利用一深度影像绘图法以及该调整视差图像信号，将该原始显示信号转换为该调整显示信号，使该三维立体显示装置显示该调整显示信号并进行该三维立体显示工作。

10.一种三维立体显示装置，其特征在于，包含有：

一检测模块，用来根据一使用者信息，产生一检测结果；

一判断模块，用来根据该检测结果、一显示装置信息以及一舒适度模型，产生一视差范围信号；

一接收模块，用来撷取一原始显示信号的一密度视差图像信号；

一调整模块，用来根据该视差范围信号以及该密度视差图像信号，产生一调整视差图像信号；以及

一输出模块，用来根据该调整视差图像信号以及该原始显示信号，输出一调整显示信号，使该三维立体显示装置进行一三维立体显示工作。

11.如权利要求10所述的三维立体显示装置，其特征在于，该检测模块还检测该使用者与该三维立体显示装置间的一观赏距离以及该使用者的一两眼距离，以产生该检测结果。

12.如权利要求10所述的三维立体显示装置，其特征在于，该显示装置信息包含有一分辨率、一显示范围、一显示视差、一像素单元视差以及一相对显示距离。

13.如权利要求10所述的三维立体显示装置，其特征在于，该舒适度模型为Panum’s area。

14.如权利要求10所述的三维立体显示装置，其特征在于，该接收模块还利用一立体匹配技术，以撷取该原始显示信号的该密度视差图像信号。

15.如权利要求14所述的三维立体显示装置，其特征在于，该密度视差图像信号包含有多个密度视差信号，而该原始显示信号是包含有多个子原始显示信号来对应至该三维立体显示装置的多个像素单元。

16.如权利要求15所述的三维立体显示装置，其特征在于，该接收模块还利用该立体匹配技术来撷取该多个子原始显示信号所对应的该多个密度视差信号，而该多个密度视差信号中包含有一最大密度视差信号以及一最小密度视差信号。

17.如权利要求16所述的三维立体显示装置，其特征在于，该调整模块还根据该多个密度视差信号，取得一平均密度视差信号，并根据该平均密度视差信号、该最大密度视差信号、该最小密度视差信号以及该视差范围信号，产生该调整视差图像信号。

18.如权利要求10所述的三维立体显示装置，其特征在于，该输出模块还利用一深度影像绘图法以及该调整视差图像信号，将该原始显示信号转换为该调整显示信号，使该三维立体显示装置显示该调整显示信号并进行该三维立体显示工作。

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