本發(fā)明涉及3d顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)單眼3d效果的成像顯示方法、裝置及其在雙眼3d眼鏡中的應(yīng)用參數(shù)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)被媒體和市場(chǎng)熱捧，3d眼鏡顯示技術(shù)也受到越來(lái)越多的關(guān)注和研究。

現(xiàn)有的3d眼鏡技術(shù)是在vr眼鏡左右鏡框位各安裝了一枚平板顯示屏，利用左右兩枚顯示屏播放場(chǎng)景的角度差產(chǎn)生一定的3d效果，場(chǎng)景深度體驗(yàn)感差，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)單眼體驗(yàn)3d成像。

其劣勢(shì)還在于，3d眼鏡安裝的兩枚顯示屏均位于眼球正前方，觀察物體過(guò)程中兩眼視線軸被強(qiáng)制處于平行狀態(tài)無(wú)法匯聚于同一點(diǎn)，無(wú)法做到現(xiàn)實(shí)生活中用眼習(xí)慣的因景深變化進(jìn)行同點(diǎn)聚焦，其視覺(jué)體驗(yàn)違背了人類日常的用眼習(xí)慣，易引起用戶眼部不適，眩暈甚至嘔吐。

近年來(lái)國(guó)際藝術(shù)繪畫領(lǐng)域出現(xiàn)了平面3d繪畫作品，賞畫人在觀察位置正確的情況下，無(wú)論使用單眼觀賞或雙眼觀賞均能看到繪畫作品為3d效果，實(shí)際上平面3d繪畫作品僅僅是將2d繪畫圖在平面上進(jìn)行了扭曲拉伸而獲得的3d效果，其拉伸規(guī)則是將繪畫目標(biāo)實(shí)體或假想實(shí)體在觀賞角度上先獲得2d圖樣，再在同樣角度設(shè)置點(diǎn)光源對(duì)繪畫目標(biāo)在平面上進(jìn)行光學(xué)投影獲得投影圖樣，而后在平面上將2d圖樣扭曲拉伸至與投影圖樣重合，最終在平面上繪制或打印出2d圖樣扭曲拉伸后的圖像，即可獲得3d繪畫作品，此類作品雖仍在2d平面完成，但人眼在平面上觀賞被扭曲拉伸后的圖像所占據(jù)的視野與觀察實(shí)體所占據(jù)視野范圍相當(dāng)，使人產(chǎn)生觀察到實(shí)體的錯(cuò)覺(jué)，達(dá)到3d觀賞效果。

內(nèi)弧形的顯示面可以還原人眼觀看真實(shí)視景的視覺(jué)習(xí)慣，通過(guò)內(nèi)弧面的深度使畫面形成有前后距離感和仿真的畫面，可將場(chǎng)景圖、照片、視頻等等的2d影像等比還原為更大視野范圍的可視影像，如風(fēng)景照片中的草地顯示更低，藍(lán)天顯示更高，視覺(jué)效果更接近現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，可以使人獲得更真實(shí)的觀看體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，一種可實(shí)現(xiàn)單眼3d效果的成像顯示方法、裝置及其在雙眼3d眼鏡中的應(yīng)用參數(shù)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)單眼3d成像的問(wèn)題，同時(shí)解決現(xiàn)有雙眼3d眼鏡存在焦距不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

一方面，提供了一種單眼3d效果的成像顯示方法。

所采用的技術(shù)方案如下：?jiǎn)窝?d效果的成像顯示方法的基礎(chǔ)原理是：將攝像機(jī)、照相機(jī)等弧面鏡頭所采集真實(shí)場(chǎng)景的影像使用內(nèi)弧型顯示面（以下簡(jiǎn)稱：弧顯面）進(jìn)行展示可以得到現(xiàn)場(chǎng)還原的效果，其主要成因是：使用弧顯面可以覆蓋人眼視野范圍的極限角度達(dá)180°，完全能夠?qū)⒂^賞某真實(shí)場(chǎng)景應(yīng)占據(jù)視野范圍，在弧顯面上以播放此場(chǎng)景影像的方式占據(jù)的體驗(yàn)者同樣的視野范圍，等比例的視野占據(jù)可以給人以場(chǎng)景帶入感，獲得身臨其境的3d場(chǎng)景體驗(yàn)。

單眼3d成像顯示的成像方式為：由傳統(tǒng)平板顯示屏（以下簡(jiǎn)稱：板屏）進(jìn)行影像演示，并將演示影像遵循平行投影法向弧顯面進(jìn)行投影，投影方式可通過(guò)透鏡折射或光纖導(dǎo)像等方式完成，所投影的影像被內(nèi)弧形曲面進(jìn)行自然拉伸，人眼對(duì)弧顯面的影像進(jìn)行觀賞可獲得與真實(shí)場(chǎng)景等比例的視野占據(jù)，影像的視覺(jué)效果更接近真實(shí)場(chǎng)景，以達(dá)到3d成像的目的。

其成像方式也可以為：制作內(nèi)弧形的曲面顯示屏直接進(jìn)行影像演示。

進(jìn)一步地，其內(nèi)弧形的曲面顯示屏（以下簡(jiǎn)稱：弧顯屏）是將板屏的像素按照弧顯屏圓球曲率進(jìn)行定位堆砌制作，其詳細(xì)堆砌方式為：以板屏中心點(diǎn)與弧顯屏頂點(diǎn)相重合，以板屏中心點(diǎn)為圓心，以此圓心至一條半徑線穿過(guò)的的每個(gè)像素點(diǎn)分別半徑，取得多條像素圓環(huán)，按照平行投影法或利用板屏像素圓環(huán)與弧顯屏橫截面圓環(huán)重合的方法確定位置，再將每一組圓環(huán)上的像素點(diǎn)分布在內(nèi)弧面上即可，其像素圓環(huán)在內(nèi)弧面上的具體位置計(jì)算公式為：板屏上的像素環(huán)的半徑為r，弧顯面的球半徑為r，則像素點(diǎn)的與內(nèi)弧面頂點(diǎn)的在內(nèi)弧面上距離為：2πr*{arcsin（r/r）}/360°，此弧顯屏可直接使用板屏圖像控制傳輸系統(tǒng)進(jìn)行成像展示，無(wú)需對(duì)圖像控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步地，其弧顯屏可由現(xiàn)有曲面屏生產(chǎn)工藝技術(shù)直接生產(chǎn)，忽略弧顯面的圓球曲率與板屏的對(duì)應(yīng)堆砌規(guī)則，只需在圖像傳輸播放系統(tǒng)中將圖像的像素顯示規(guī)則按照平行投影法進(jìn)行調(diào)整，其像素顯示的調(diào)整規(guī)則為：在板屏上確定大量的像素環(huán)，其半徑為r，弧顯面的半徑為r，則顯示像素點(diǎn)在內(nèi)弧面上與內(nèi)弧面頂點(diǎn)的距離為：2πr*{arcsin（r/r）}/360°。

另一方面，提供了一種單眼3d效果的顯示裝置。

所述顯示裝置為：?jiǎn)窝?d成像顯示裝置即弧顯面，其形狀為內(nèi)弧角不大于180°的內(nèi)球面，內(nèi)弧底圓面直徑大于10mm，小于70mm，內(nèi)弧的半徑由體驗(yàn)者年齡、個(gè)體、顯示屏搭載佩戴體（vr眼鏡殼）中顯示面的安裝深度等因素共同確定，其最佳成像數(shù)值可根據(jù)佩戴使用者個(gè)體的角膜內(nèi)弧的半徑c、角膜至視網(wǎng)膜距離深度r以及顯示屏安裝佩戴時(shí)與眼角膜的距離l進(jìn)行確定，內(nèi)弧半徑最大值應(yīng)小于r+l，最小值應(yīng)大于l，理論上內(nèi)弧面球半徑值越接近c(diǎn)+l成像效果越佳。

內(nèi)弧顯示面的制作可采用zl201510629439.1《一種內(nèi)球形圖像放大導(dǎo)像屏》或zl200710176399.9《一種高增益透射屏幕》介紹的內(nèi)球面導(dǎo)像屏的方法制作傳統(tǒng)板屏的光纖傳導(dǎo)層形成內(nèi)弧顯示面。

也可采用曲面屏幕制作工藝制作內(nèi)弧顯示屏。

還可以采用內(nèi)弧型曲面凸透鏡對(duì)板屏進(jìn)行映射達(dá)到一定的內(nèi)弧面顯示效果。

還可以采用內(nèi)弧型曲面凸透鏡對(duì)板屏中心部分進(jìn)行映射，對(duì)凸鏡折射顯示效果不佳的周邊部分使用內(nèi)弧顯示屏或光纖導(dǎo)層進(jìn)行補(bǔ)充。

再一方面，提供了單眼3d效果的成像顯裝置在雙眼3d眼鏡中的應(yīng)用參數(shù)。

單眼3d效果的成像內(nèi)弧面顯示技術(shù)在雙眼使用的應(yīng)用中突破了現(xiàn)有3d眼鏡中鏡片固定無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，影像中心視線軸無(wú)法調(diào)整，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙線對(duì)焦的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整影像演示的中心點(diǎn)、焦距點(diǎn)進(jìn)行視線軸調(diào)整，調(diào)整體驗(yàn)者視焦距，協(xié)調(diào)雙眼對(duì)焦，模擬更真實(shí)的視距，提高了沉浸感，解決了現(xiàn)有技術(shù)會(huì)引起人眼不適或者眩暈等問(wèn)題。

因內(nèi)弧面顯示設(shè)備外形是內(nèi)弧面球體便于轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過(guò)物理轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭調(diào)節(jié)影像視覺(jué)中心點(diǎn)、焦距點(diǎn)，也可在弧顯面上使用圖像播放控制系統(tǒng)數(shù)控調(diào)整影像中心點(diǎn)、焦距點(diǎn)的顯示，變動(dòng)顯示中心點(diǎn)位置達(dá)到同等效果。

其物理轉(zhuǎn)動(dòng)或數(shù)控變動(dòng)的具體角度由佩戴者雙眼瞳距p，所演示影像的景深距離d共同確定，轉(zhuǎn)動(dòng)方向是沿目光平視面向兩眼內(nèi)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩眼各自的內(nèi)弧顯示面同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度最佳參數(shù)為：arctan（p/2d）。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明180°內(nèi)弧角內(nèi)弧面立體示意圖。

圖2為本發(fā)明180°內(nèi)弧角內(nèi)弧面剖面示意圖。

圖3為本發(fā)明90°內(nèi)弧角內(nèi)弧面剖面示意圖。

圖4為方陣影像平行投影法至內(nèi)弧面拉伸比率演示示意圖。

圖5為本發(fā)明內(nèi)弧面半徑參數(shù)示意圖。

圖6為本發(fā)明內(nèi)弧面頂點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整視線軸、視距示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，是用于構(gòu)建3d視覺(jué)場(chǎng)景的視屏形狀。

圖4示出內(nèi)弧面3d成像影射拉伸效果，具體表述形式為板屏與內(nèi)弧底面平行且與內(nèi)弧頂點(diǎn)相切，板屏中心點(diǎn)與內(nèi)弧頂點(diǎn)重合，按照平行投影法進(jìn)行垂直影射，將平面圖形投影在內(nèi)弧面上所得到的拉伸影像比率。

圖5示出內(nèi)弧的最佳成像半徑數(shù)值可根據(jù)佩戴使用者個(gè)體的角膜內(nèi)弧的半徑c、角膜至視網(wǎng)膜距離深度r以及顯示屏安裝佩戴時(shí)與眼角膜的距離l進(jìn)行確定，內(nèi)弧半徑最大值應(yīng)小于r+l，最小值應(yīng)大于l，理論上內(nèi)弧面球半徑值越接近c(diǎn)+l成像效果越佳。

實(shí)施例一。

本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種單眼3d效果的成像顯示方法，將板屏的影像遵循平行投影法在弧顯面上進(jìn)行演示。

具體的，弧顯面將板屏影像的像素位置按照平行投影法規(guī)則通過(guò)對(duì)板屏的影像通過(guò)光學(xué)折射、光纖導(dǎo)像或直接構(gòu)建內(nèi)弧型顯示屏等方式在內(nèi)弧面上進(jìn)行演示，其板屏影像的像素點(diǎn)與在內(nèi)弧面上影像像素點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系為，板屏上的像素環(huán)的半徑為r，弧顯面的半徑為r，則像素點(diǎn)的與內(nèi)弧面頂點(diǎn)的在內(nèi)弧面上距離為：2πr*{arcsin（r/r）}/360°，同理，在同一剖面上，板屏中心點(diǎn)距像素點(diǎn)距離為i，則像素點(diǎn)的與內(nèi)弧面頂點(diǎn)的在內(nèi)弧面上距離為：2πr*{arcsin（i/r）}/360°。

實(shí)施例二。

本發(fā)明實(shí)施例二還提供了一種單眼3d效果的成像顯示方法，在應(yīng)用中也可直接由對(duì)照佩戴設(shè)備的可視范圍與體驗(yàn)場(chǎng)景的可視范圍進(jìn)行演示，無(wú)需計(jì)算圖像投影拉伸比率。

首先，要確定設(shè)備可視范圍，設(shè)備佩戴時(shí)其顯示邊緣與平視狀態(tài)下視線軸在瞳孔中心點(diǎn)位上的夾角確定設(shè)備可視范圍（夾角一般不大于90°，總視野角度不大于180°）。

同時(shí)，要確定場(chǎng)景可視范圍，照片、影片類可視范圍由拍攝器械的廣角最大值確定（一般不大于170°），虛擬數(shù)據(jù)場(chǎng)景的可視范圍一般無(wú)限制，由設(shè)備可視范圍確定。

根據(jù)所述，將確定的設(shè)備可視范圍與場(chǎng)景可是范圍進(jìn)行比對(duì)取其交集，進(jìn)行演示觀賞。

具體的，當(dāng)設(shè)備可視范圍大于場(chǎng)景可視范圍時(shí)，將場(chǎng)景影像投影到設(shè)備相應(yīng)的可視范圍內(nèi)，設(shè)備邊緣多余可顯示部分黑屏即可，當(dāng)設(shè)備可視范圍小于場(chǎng)景可視范圍時(shí)，將設(shè)備可視范圍相應(yīng)的場(chǎng)景影像投影到設(shè)備上即可。

實(shí)施例三。

圖6示出本發(fā)明實(shí)施例三供的單眼3d效果的成像顯裝置在雙眼3d眼鏡中的應(yīng)用方式。

所述單眼3d效果的成像內(nèi)弧面顯示技術(shù)在雙眼使用的應(yīng)用中，可通過(guò)物理轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭或通過(guò)圖像播放控制系統(tǒng)數(shù)控調(diào)節(jié)，改變影像視覺(jué)中心點(diǎn)、焦距點(diǎn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的具體角度由瞳距p，景深d共同確定，轉(zhuǎn)動(dòng)角度最佳參數(shù)為：arctan（p/2d）。

以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)進(jìn)行的修改、替換，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。