專利名稱：基于光柵lcd自由立體顯示器多視點(diǎn)立體圖像合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光柵自由立體成像技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種基于光 柵LCD自由立體顯示器多視點(diǎn)立體圖像合成方法。
背景技術(shù)：
多年來，人們已經(jīng)開發(fā)了各種對立體圖像進(jìn)行可視化的顯示技 術(shù)。在這些顯示技術(shù)中，諸如棱柱鏡顯示、平板遮蔽、全息顯示等， 均無需佩戴眼鏡或其它輔助視具就可以為觀看者呈現(xiàn)立體圖像，這些 系統(tǒng)都是自由立體顯示系統(tǒng)。這些自由立體顯示系統(tǒng)在時間或空間內(nèi) 可以顯示多個不同的視點(diǎn)圖像。在眾多的自由立體顯示系統(tǒng)中，基于 光柵的LCD自由立體顯示設(shè)備因其易于加工、多視點(diǎn)立體效果好，所 以是當(dāng)前較為常見的自由立體顯示系統(tǒng)。
光柵是指附在畫面或屏幕外面、能夠使人利用兩眼視角差和光的 折射原理看到立體圖像的一種利用印刷或壓制技術(shù)所制成的材料。用 于自由立體顯示器的光柵可以分為三大類狹縫光柵(俗稱黑光柵)、 棱柱鏡光柵(俗稱白光柵)、點(diǎn)陣式光柵。其中，點(diǎn)陣式光柵很少見， 本通用合成方法基于狹縫光柵和棱柱鏡光柵。狹縫光柵俗稱黑光柵， 其成像原理為小孔成像原理。目前只有膜材的產(chǎn)品，是在透明的膠片 上間隔印刷黑色線條從而構(gòu)成一條黑色不透明線條加一條透明縫隙 間隔排列的結(jié)構(gòu)。棱柱鏡光柵俗稱白光柵，其成像原理為凸透鏡成像 原理。它由多條棱柱鏡構(gòu)成，按照中間介質(zhì)的不同又分為板材、片材 和膜材光柵。棱柱鏡是由眾多平行排列的半圓柱形條紋組成的片板狀 光學(xué)元件，其由很多完全相同的柱鏡組成， 一面是平面，另一面是周 期起伏變化的圓柱曲面。光柵的主要技術(shù)指標(biāo)是光柵單元、柵距、 線數(shù)(LPI)、視場角、視變角、觀看距離。
圖1 (a) 、 (b)分別以基于狹縫光柵和棱柱鏡光柵的多視點(diǎn)LCD自 由立體顯示設(shè)備為例說明了這兩種顯示結(jié)構(gòu)的水平橫截面示意圖。對 于N視點(diǎn)的LCD自由立體顯示設(shè)備(N〉=2)，需要準(zhǔn)備N個不同視點(diǎn) 的圖像，然后將N個視點(diǎn)的圖像信息合成為一幅多視點(diǎn)立體圖像。并 將所生成的圖像分配給LCD像素陣列進(jìn)行顯示。從兩種情況可以看 出，在橫截面方向上代表各視點(diǎn)圖像信息的單元均為LCD屏幕內(nèi)的R、 G、 B子像素。當(dāng)然，也可以用橫截面方向上一組RGB來顯示一個視
點(diǎn)的像素信息，這樣則觀察者觀測到的每個視點(diǎn)圖像在實(shí)際橫截面方 向上的分辨率(即，水平分辨率)與視點(diǎn)個數(shù)N成反比。如果僅通過犧 牲水平分辨率來獲得多個視點(diǎn)，那么所觀測到的圖像的水平和垂直分 辨率失衡，會給觀察者帶來不舒適的立體觀感。因此，為了平衡x和 y方向上的分辨率，通常釆用傾斜結(jié)構(gòu)的光柵，這樣就可以在水平方 向(圖l橫截面方向)上用LCD的R、G、B子像素分別表示各視點(diǎn)信息，
同時在傾斜方向上使用相鄰連續(xù)的RGB來代表各個視點(diǎn)一個像素的 # 自
|口 ,vij、。
多視點(diǎn)圖像合成算法是基于光柵的LCD自由立體顯示設(shè)備的關(guān) 鍵問題，業(yè)內(nèi)需要基于光柵的LCD顯示設(shè)備具有一種快速、高質(zhì)量的 多視點(diǎn)立體圖像合成方法。對于基于光柵的LCD自由立體顯示設(shè)備，常見的多視點(diǎn)圖像合成方法以模擬合成方法(如光篩法)為主。這種
模擬合成方法一般是用人工處理的方式(例如，使用Photoshop等軟
件)對各個視圖進(jìn)行處理。雖然模擬合成方法具有一定的靈活性，但 該方法制作復(fù)雜，合成效率低，對合成者技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求高，不便于大 規(guī)模生產(chǎn)。此外，由于各個視點(diǎn)的視圖經(jīng)過軟件的多次篩濾和擬合， 其亮度和對比度均有明顯損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高合成效率，改善合成效果，本專利提出了一種新穎的、 通用的自由立體顯示圖像合成算法，該算法與傳統(tǒng)的模擬合成方法不 同，它是用程序一次實(shí)現(xiàn)的數(shù)字合成算法。該合成方法的操作單元也
是R、 G、 B子像素，其分為子像素確定準(zhǔn)則、各視點(diǎn)子像素子釆樣 (subsampling)、各視點(diǎn)子像素排列合成三個部分，新方法的合成過 程如圖2所示。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
(1)首先確定LCD屏上某個子像素究竟屬于哪個光柵單元的控
制范圍；
從圖l所示的截面圖可知，無論是棱柱鏡光柵還是狹縫光柵，其
每個光柵單元(一個棱柱或 一條狹縫)都會對LCD某像素行上的某N個 子像素所發(fā)光線進(jìn)行控制。由于光柵單元具有一定的控制范圍(如圖 1， N可以是8或9)，所以需要首先確定LCD屏上某個子像素究竟屬
于哪個光柵單元的控制范圍。為了確定LCD中子像素所屬的光柵單 元，霜根據(jù)光柵的傾角設(shè)定確定準(zhǔn)則。下面以光柵單元與屏幕垂線之
間的傾斜角度為逆時針角度和順時針角度兩種情況進(jìn)行考慮。
當(dāng)光柵傾斜角度為逆時針方向傾斜時
逆時針方向上任意的光柵傾斜角度"(0°< <90°),如圖3所示。 設(shè)每個LCD子像素的寬為單位1，則高為3，此時每個像素可視作邊 長為3的正方形。根據(jù)光柵的傾斜角度不同導(dǎo)致光柵單元的右邊緣線 對某個子像素進(jìn)行平分截取時的幾何位置關(guān)系，以恰好能夠進(jìn)行對角 線平分的傾斜角度6 = 18.4°為臨界條件，將光柵按傾斜角度分為兩種 情況進(jìn)行處理。
當(dāng)"2P時，如圖3中q直線所示，根據(jù)光柵單元與子像素的幾何
關(guān)系，定義當(dāng)光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時， 在與當(dāng)前子像素相鄰的下一個子像素(圖中子像素C)下邊緣上的截距
, 3 tan or — 1
定義某一光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行截取時， 在當(dāng)前子像素下邊緣的截距為A"
其中，[.]代表取整搡作。有以下確定規(guī)則
當(dāng)A。w時，將所分割的子像素即第[3" tan"]個子像素(圖中子 像素B)確定為屬于當(dāng)前光柵單元；
當(dāng)A—A。^時，將第[3".tana]個子像素(子像素B )確定為不屬于
當(dāng)前光柵單元，而將第[3".tarm]-l個子像素(圖中子像素A)確定為 屬于當(dāng)前光柵單元。
當(dāng)"d時，如圖3中^直線所示，根據(jù)光柵單元與子像素的幾何
關(guān)系，定義當(dāng)光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時， 在當(dāng)前子像素(圖中子像素B)下邊緣的截距為<formula>formula see original document page 11</formula>定義當(dāng)某一光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行截取 時，在當(dāng)前子像素下邊緣的截距為A,:
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，[.]代表取整操作。有以下確定規(guī)則
當(dāng)"1-AQC)時，將所分割的子像素即第([3".tanol + l)個子像素 (圖中子像素B)確定為屬于當(dāng)前光柵單元；
當(dāng)A,(l-A。c)時，將第([3".tan"] + l)個子像素(子像素B)確定 為不屬于當(dāng)前光柵單元第，而將第[3".tan"]個子像素(圖中子像素A) 確定為屬于當(dāng)前光柵單元。
當(dāng)光柵傾斜角度為順時針方向傾斜時
順時針方向上光柵與垂直線的任意傾斜角度/ (0°<〃<90°)，如圖
4所示，根據(jù)光柵的傾斜角度不同導(dǎo)致光柵單元的右邊緣線對某個子 像素進(jìn)行平分截取時的幾何位置關(guān)系，以恰好能夠進(jìn)行對角線平分的 傾斜角度^ = 18.4。為臨界條件，也將光柵按傾斜角度分為兩種情況進(jìn)
行處理。若顯示器分辨率為『xi/,則顯示器寬度為3『，高度為3i/。
當(dāng)-2S時，如圖4中c,直線所示，根據(jù)光柵單元與子像素的幾何
關(guān)系，當(dāng)光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，在當(dāng)前
子像素的前一個子像素(圖中子像素A)下邊緣上的截距為(1 —A?！?br> ，* , 3tan/ _l 3 — 3tan" 1 一 A0/7 = 1--^——=-
假設(shè)某一光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行截取時， 在當(dāng)前子像素下邊緣的截距為(1-A2):
1 —A2 =1 —(3"'tan々-[3"'tan/ ]) = [3"'tan"] + l —3"'tan〃 其中，H代表取整操作。有以下確定規(guī)則
當(dāng)(卜A2)2(1-A?！芳碅^A。r時，將第(3『-[3".tan/ ] + l)個子像素 (即子像素B)確定為屬于當(dāng)前光柵單元。
當(dāng)(1-A2)<(1-A。F)即A2 〉 A。F時，將第(3『-[3".tan/ ]+l)個子像素
(子像素B)確定為不屬于當(dāng)前光柵單元(均以光柵單元右邊緣線進(jìn) 行確定)，而將該子像素的前一個子像素(3W-[3".tan/ ])(即子像素A)
確定為屬于當(dāng)前光柵單元；
當(dāng)/ <^時，如圖4中c^直線所示，根據(jù)光柵單元與子像素的幾何
關(guān)系，當(dāng)光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，在當(dāng)前 子像素(圖中子像素B)下邊緣的截距為A。c : , l-3tan〃
假設(shè)某一光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行截取時，
在當(dāng)前子像素下邊緣的截距為(1-AJ:
1-A2 =l-(3".tan" —[3w'tan/ ]) = [3w'tan々]+ l —3"'tan^ 其中，[.]代表取整操作。有以下確定規(guī)則
當(dāng)(l-A》A。c時，將第(3『-[3".tan/ ]+l)個子像素(即子像素B) 確定為屬于當(dāng)前光柵單元；
當(dāng)(l-A2)〈A。c時，將第(3『-[3".tan岡+l)個子像素(子像素B)
確定為不屬于當(dāng)前光柵單元；而將該子像素的前一個子像素 (3『-[3".tan/ ])(即子像素A)確定為屬于當(dāng)前光柵單元。
這樣，就將子像素所屬光柵單元的確定準(zhǔn)則分為逆時針方向上任 意的光柵傾斜角度"0°<"<90°;)和順時針方向上任意的光柵傾斜角
度/ (0°<"<90°;)兩類情況來進(jìn)行確定。以上確定準(zhǔn)則涵蓋了任意傾斜 角度光柵LCD自由立體顯示器情況下的子像素確定準(zhǔn)則。
圖5以更清晰的方式示出了上述子像素確定準(zhǔn)則的各種確定情 況和流程。
(2)各視點(diǎn)視圖子釆樣
通過子像素確定準(zhǔn)則確定了 LCD中各個子像素所屬光柵單元 之后，就可以根據(jù)每個光柵單元下的子像素排列來對各個視點(diǎn)的視圖 進(jìn)行子釆樣(subsampling)。對于每個視點(diǎn)的視圖來說，在合成一幅 自由立體顯示圖像的時候，并不是每個視點(diǎn)視圖中的所有R、 G、 B子 像素值都對合成后的立體圖像有所貢獻(xiàn)，立體圖像的合成處理只是選
取了每個視點(diǎn)視圖中的部分信息(類似模擬方法中的篩濾過程)，把 每個視點(diǎn)的這部分信息提取出來，然后將幾個視點(diǎn)的有用信息一起合 成到一幅立體圖像中。
設(shè)每個視點(diǎn)視圖的所有子像素構(gòu)成點(diǎn)陣A,,其中對立體圖像合成 有貢獻(xiàn)的子像素構(gòu)成點(diǎn)陣\， A2^A。則有
用S:丄1( )~~^r(A2)來定義從點(diǎn)陣A到點(diǎn)陣、的子釆樣操作:
S(w,. (X)) = w/2 (X) X e A2
(3)多視點(diǎn)立體圖像合成排列
對視點(diǎn)視圖的子釆樣后，如何將子釆樣后的各視點(diǎn)圖像信息排列 合成為一幅自由立體顯示圖像是本專利合成方法的關(guān)鍵問題?？傮w 上，自由立體顯示圖像合成的規(guī)律就是多視點(diǎn)子像素排列的規(guī)律，而 這個多視點(diǎn)子像素排列應(yīng)理解為子釆樣的逆過程，只不過子釆樣是從 不同視點(diǎn)的圖像中取出所需的子像素，而合成過程是把所取出的各視 點(diǎn)子像素重新放置到同一幅立體圖像中。如圖6所示(示出了逆時針 傾角的情況，順時針傾角情況與之類似)，設(shè)顯示器點(diǎn)距為5，分辨 率為『x/f，光柵柵距為"，傾斜角度為"，視點(diǎn)個數(shù)為iv,那么，理 論上，這些參數(shù)應(yīng)該滿足如下關(guān)系
iV = (d/cosa)/(3/3) 即在水平方向上的每一個光柵單元下能放置7V個子像素。7V可以
是整數(shù)也可以是非整數(shù)。當(dāng)iV恰好為整數(shù)，即"iV-[iV]-0時，多視 點(diǎn)立體圖像的合成排列很簡單，即將子采樣后的iV個視點(diǎn)圖像的子像 素信息依次排列到每個光柵單元下。當(dāng)7V為非整數(shù)，即f-7V-[AT^0
時，分為兩種情況第一種情況為f〈0.5,此時一個光柵單元下可以放 置[AH個視點(diǎn)圖像的子像素信息，將每個光柵單元下f-iV-同的部分
子像素閑置(即設(shè)為零值，不填充子像素信息)；第二種情況為^0.5，
此時一個光柵單元下可以放置[iV] + l個視點(diǎn)圖像的子像素信息，雖然 每個光柵單元下s-7V-[AT]部分不足一個子像素，但仍將f視為一個子 像素。第二種情況下，如果在每個光柵單元下均放置[iV] + l個視點(diǎn)圖 像的子像素信息，由于7V為非整數(shù)，會逐漸造成光柵單元下各視點(diǎn)子 像素信息的平移錯位，這種錯位會顯著影響多視點(diǎn)立體觀感。為了校 正這種平移錯位，需要對某些光柵單元下多個視點(diǎn)中某一個視點(diǎn)的子 像素信息進(jìn)行隨機(jī)舍棄處理(即跳過、不設(shè)值，繼續(xù)填充下一個視點(diǎn) 的子像素信息)，這就能及時糾正平移錯位，同時上述隨機(jī)性又能保 證人眼對局部視點(diǎn)信息損失的不可察覺性。注意，上述每個光柵單元 下放置的各視點(diǎn)子像素信息均為經(jīng)過子釆樣處理的各視點(diǎn)有用子像 素信息。
根據(jù)子像素確定準(zhǔn)則以及子采樣規(guī)律，確定每行(共/z行)離圖像 最左邊緣的平移距離^/to[/2],每行(第h行)的平移距離以子像素為
單位取值，其確定了每行的子像素排列的起始位置(與子釆樣的起始 位置一致)
Wa [A] = [3/ . tan or] % W
然后從每行的起始位置開始，以每N個手像素為一個基本的排列 單元，將每個視點(diǎn)中有用的子像素依照排列規(guī)律填入同一個合成圖像 中。填充的過程中，以行為單位循環(huán)//次，最終生成一幅立體合成圖 像。
通過將本專利提出的光柵普適的LCD多視點(diǎn)自由立體合成算法 應(yīng)用到具體實(shí)施例，可以得到很好的合成效果和立體觀感。多位觀測 者的主觀評測也進(jìn)一步驗(yàn)證了這種通用合成方法的有效性。
這種通用的多視點(diǎn)立體圖像合成方法可以廣泛應(yīng)用于光柵LCD 多視點(diǎn)自由立體顯示設(shè)備，有助于大力推動此類設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，具有 重要的實(shí)用意義。


圖1示出了 N視點(diǎn)的LCD自由立體顯示設(shè)備水平橫截面示意圖2示出了該合成方法所包含三部分的示意圖3示出了逆時針方向上不同傾斜角度的子像素確定示意圖4示出了順時針方向上不同傾斜角度的子像素確定示意圖5示出了子像素確定準(zhǔn)則的詳細(xì)流程圖6示出了多視點(diǎn)立體圖像合成參數(shù)示意圖7示出了所舉實(shí)施例中子像素確定準(zhǔn)則的實(shí)際應(yīng)用；
圖8示出了所舉實(shí)施例中對第九個視點(diǎn)視圖的R分量的子采樣點(diǎn) 陣；
圖9示出了所舉實(shí)施例中九視點(diǎn)棱柱鏡光柵立體顯示器子像素
排列規(guī)律示意圖；
具體實(shí)施例方式
下面通過一個逆時針的棱柱鏡光柵LCD九視點(diǎn)立體顯示器的具 體實(shí)施例，說明本專利提出的通用合成方法的實(shí)施過程。
實(shí)施例所釆用的20. 1英寸基于棱柱鏡光柵的LCD自由立體顯示 器是在20.1英寸LCD顯示屏上精確緊密地覆蓋了一層棱柱鏡板，棱
柱鏡相對于顯示屏垂直邊逆時針傾斜21. 5度。顯示屏的相關(guān)規(guī)格為 最高分辨率1600 x 1200,點(diǎn)距0.255mm，最大分辨率下最高刷新率 85Hz,水平視角范圍176度。棱柱鏡板柵距為0. 6722mm,柵距在水 平方向上長度為0.6722/wn/cos21.5° = 0.7225mw 。
先對該立體顯示器進(jìn)行子像素確定。該棱柱鏡光柵在逆時針方向 上與垂直線的傾角"=21.5°,按照LCD中子像素的結(jié)構(gòu)和排列規(guī)則， 設(shè)每個LCD子像素的寬為單位l，則高為3，這樣，由R、 G、 B三個 子像素組成的一個像素的寬和高均為3,如圖7所示，該圖中的A、 B、 C三個子像素，是屏幕中按照RGB順序排列的眾多子像素中的任意三 個相鄰子像素。根據(jù)棱柱鏡光柵單元與子像素的幾何關(guān)系，當(dāng)棱柱鏡 光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，即圖7中直線L 所示位置，在子像素(圖中子像素C)下邊緣的截距為A。
, 3tana — l
0 2
假設(shè)某一棱柱鏡光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行 截取時，在子像素下邊緣的截距為A"
^ =3w.tarm —[3w.tan"] 其中，[.]代表取整操作。有以下確定規(guī)則
當(dāng)A一A。時，如圖7中/,直線所示，將第[3".tan"]個子像素(子 像素B)確定為屬于該棱柱鏡光柵單元；
當(dāng)A^A。時，如圖7中/2直線所示，將第[3".tan"]個子像素(子 像素B)確定為不屬于當(dāng)前棱柱鏡光柵單元，而將該子像素的前一個 子像素(子像素A)確定為屬于當(dāng)前棱柱鏡光柵單元。
對該顯示器進(jìn)行了子像素確定后，對不同視點(diǎn)的子像素進(jìn)行子采 樣。就該實(shí)施例而言，每個視點(diǎn)的視圖分辨率為1600 xUOO,共合 成N-9個視點(diǎn)的視圖，最終合成的自由立體圖像分辨率也是1600 x 1200，這樣實(shí)際用到的數(shù)據(jù)量就從1600 x 1200 x 9變?yōu)?600 x 1200， 下降為原來總數(shù)據(jù)量的1/9。這個過程就是實(shí)際的子釆樣過程，也就 是用稀疏而有規(guī)律的點(diǎn)陣對將每個視點(diǎn)的數(shù)字圖像進(jìn)行子采樣，得到 所需的有用信息。這些稀疏的點(diǎn)陣對應(yīng)于每個視點(diǎn)的每個R、 G、 B分 量都是不同的，但是其子釆樣規(guī)律基本相同。圖8示出了對該實(shí)施例 中棱柱鏡光柵LCD自由立體顯示器的第九個視點(diǎn)視圖進(jìn)行的R分量子 釆樣點(diǎn)陣。
由于該多視點(diǎn)立體LCD顯示器上每個傾斜光柵單元在水平方向 上的寬度為0.7225tnm,而LCD的點(diǎn)距為0. 255鵬，可以求出一個棱柱 鏡光柵單元下面子像素個數(shù)為0.7225/(0. 255/3)=8. 5,即一個棱柱 鏡光柵單元下能放置8. 5個子像素。這對于9視點(diǎn)來說， 一個光柵單 元的寬度不能完全放置9個不同視點(diǎn)的子像素。為解決該問題，該實(shí) 施例釆用了 一種具體的排列方式，即采用8+9類型的子像素組合，8+9 類型中的8是指在光柵單元下放置子像素時僅存放了 9個對應(yīng)視點(diǎn)子 像素中的8個子像素，忽略了一個視點(diǎn)的子像素，也就是在8x3(寬 x高)個子像素的平行四邊形區(qū)域內(nèi)，只以傾斜方式存放了 9個視點(diǎn) 像素中的8個像素，舍去了一個視點(diǎn)的像素。對于8+9類型中9的情 況，則順利地將9個對應(yīng)視點(diǎn)子像素放置在相應(yīng)的排列位置上，使得 每個視點(diǎn)均有像素放置在9x3 (寬x高)個子像素的平行四邊形區(qū) 域中。對于整個合成圖像，不能將所有的子像素排列都按照8+9類型 排列，否則會造成子像素的排列誤差累積，造成一個光柵單元下的子 像素逐漸偏移出該光柵單元范圍，從而造成失真。因此，為防止以上 情況出現(xiàn)，該實(shí)施例采用了 8+9類型和9+8類型在垂直方向上的交錯 間隔排列，這樣使整幅立體圖像的宏觀排列接近于理想情況。圖9示 出了該排列方法的示意圖。
對于8+9類型或9+8類型中8的情況，必須要舍去一個視點(diǎn)的子 像素。以什么規(guī)律舍去哪一個視點(diǎn)的子像素是個難題。 一般而言，周 期性地舍去8情況中的某一個視點(diǎn)或以一定規(guī)律周期性地舍去幾個 視點(diǎn)的子像素都會帶來合成圖像上的可察覺失真。這里釆用了 一個偽
隨機(jī)函數(shù)來隨機(jī)地產(chǎn)生一個1到9之間的數(shù)，以協(xié)助確定8的情況下 應(yīng)舍去哪一個視點(diǎn)的子像素。由于被舍棄視點(diǎn)的子像素具有偽隨機(jī) 性，所以可以獲得各個視點(diǎn)在最終立體合成圖像中的均衡，局部出現(xiàn) 的微小失真可視為微弱的高斯噪聲，人眼幾乎無法察覺它，從而不會
影響立體觀感。從圖9中可以看到第1、 2行釆用了8+9類型，偽隨 機(jī)函數(shù)舍去了視點(diǎn)5;第3、 4、 5行釆用9+8類型，偽隨機(jī)函數(shù)舍去 了視點(diǎn)8;第6、 7、 8行又釆用8+9類型，偽隨機(jī)函數(shù)舍去了視點(diǎn)9。 由于8+9類型和9+8類型交替出現(xiàn)，所以幾乎任何一個視點(diǎn)的子像素 均處在與棱柱鏡光柵傾斜方向一致的直線上，如圖9中第7個視點(diǎn)。
將本專利的通用合成方法應(yīng)用于該實(shí)施例，獲得了很好的立體效 果。同樣，本專利的通用合成方法適用于同一類型、不同參數(shù)配置的 各種光柵LCD多視點(diǎn)自由立體顯示設(shè)備中。
權(quán)利要求
1、一種基于光柵LCD自由立體顯示器多視點(diǎn)立體圖像合成方法，包括如下步驟步驟一首先確定LCD屏上某個子像素究竟屬于哪個光柵單元的控制范圍；步驟二根據(jù)每個光柵單元下的子像素排列來對各個視點(diǎn)的視圖進(jìn)行子采樣；步驟三將子采樣后的各視點(diǎn)圖像信息排列合成為一幅自由立體顯示圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光柵LCD自由立體顯示器多視 點(diǎn)立體圖像合成方法，其特征在于，所述步驟一的具體過程如下(1)當(dāng)光柵傾斜角度為逆時針方向傾斜時 定義光柵與垂直線的傾斜角度為a, 0° <a<90° ;定義光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，在與當(dāng) 前子像素相鄰的下一個子像素下邊緣上的截距為<formula>formula see original document page 2</formula>定義光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，在當(dāng)前 子像素下邊緣的截距為(1-A。c):<formula>formula see original document page 2</formula>定義光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行截取時，在當(dāng) 前子像素下邊緣的截距為A"A， =3w.tan" —[3w,tan"]其中，[.]代表取整操作；當(dāng)">18.4° ,且A^A。^時，將所分割的子像素即第[3".tanol個 子像素確定為屬于當(dāng)前光柵單元；當(dāng)a》18.4。，且A^A。^時，將第[3".tan"]個子像素確定為不屬 于當(dāng)前光柵單元，而將第[3".tan"]-l個子像素確定為屬于當(dāng)前光柵單元；當(dāng)cc〈18.4。，且A^(l-A。c)時，將所分割的子像素即第 ([3n.tan"] + l)個子像素確定為屬于當(dāng)前光柵單元；當(dāng)a〈18. 4° ,且A—(l-A。c)時，將第([3".tana] + l)個子像素確 定為不屬于當(dāng)前光柵單元，而將第[3".taim]個子像素確定為屬于當(dāng)前光柵單元；(2)當(dāng)光柵傾斜角度為順時針方向傾斜時 定義光柵與垂直線的傾斜角度為P, 0° <|3<90° ;定義光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，在當(dāng)前 子像素的前一個子像素下邊緣上的截距為(1_A。F):<formula>formula see original document page 3</formula>定義光柵單元的右邊緣線對某個子像素進(jìn)行平分截取時，在當(dāng)前子像素下邊緣的截距為A。c:<formula>formula see original document page 3</formula>定義光柵單元右邊緣線對第n行的某個子像素進(jìn)行截取時，在當(dāng)前子像素下邊緣的截距為(1-A2): 其中，H代表取整操作；當(dāng)P》18.4。，且(I-A2)"1-A?！窌r，即A^A。f時，將第 (3『-[3".tan川+l)個子像素確定為屬于當(dāng)前光柵單元；當(dāng)p > 18.4° ，且(1-A2)<(l — A。f)即A2>A。F時，將第 (3『-[3".tan/ ]+l)個子像素確定為不屬于當(dāng)前光柵單元，而將該子像 素的前一個子像素(3『-[3".tan々])確定為屬于當(dāng)前光柵單元；當(dāng)0<18. 4° ,且(l-A2)2A。c時，將第(3『-[3".tan〃] + l)個子像素 (即子像素B)確定為屬于當(dāng)前光柵單元；當(dāng)0<18. 4° ，且(l-A2)〈A。c時，將第(3^-[3".tan岡+l)個子像素(子像素B)確定為不屬于當(dāng)前光柵單元；而將該子像素的前一個子 像素(3『-[3".tan"])(即子像素A)確定為屬于當(dāng)前光柵單元。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光柵LCD自由立體顯示器多視 點(diǎn)立體圖像合成方法，其特征在于，所述步驟三的具體過程如下定義顯示器點(diǎn)距為L分辨率為『x^，光柵柵距為"，傾斜角度為"， 視點(diǎn)個數(shù)為W，那么，理論上，這些參數(shù)應(yīng)該滿足如下關(guān)系iV = (d/cosa)/(<5/3)即在水平方向上的每一個光柵單元下能放置iv個子像素；；v可以 是整數(shù)也可以是非整數(shù)；當(dāng)W恰好為整數(shù)，即5 = ^-[^] = 0時，將子釆樣后的7V個視點(diǎn)圖像的子像素信息依次排列到每個光柵單元下；當(dāng)w為非整數(shù)，即s-7V-[ivpo時，分為兩種情況第一種情況為"0.5,此時一個光柵單元下可以放置[iV]個視點(diǎn)圖像的子像素信息，將每個光柵單元下e-iv-[An的部分子像素閑置，即設(shè)為零值，不填充子像素信息；第二種情況為"0.5 ,此時一個光柵單元下可以放置[iV] + l個視點(diǎn) 圖像的子像素信息，雖然每個光柵單元下s:iV-[7V]部分不足一個子像素，但仍將s視為一個子像素；需要對某些光柵單元下多個視點(diǎn)中 某一個視點(diǎn)的子像素信息進(jìn)行隨機(jī)舍棄處理，以及時糾正N為非整數(shù) 造成的平移錯位；具體過程圖下根據(jù)子像素判斷準(zhǔn)則以及子釆樣規(guī)律，確定每行離圖像最左邊緣 的平移距離^/to[/z]，每行的平移距離以子像素為單位取值，其確定了每行的子像素排列與子釆樣的起始位置一致的起始位置<formula>formula see original document page 5</formula>然后從每行的起始位置開始，以每N個子像素為一個基本的排列 單元，將每個視點(diǎn)中有用的子像素依照排列規(guī)律填入同一個合成圖像中；填充的過程中，以行為單位循環(huán)/z次，最終生成一幅立體合成圖
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光柵LCD自由立體顯示器多視點(diǎn)立體圖像合成方法，屬于光柵自由立體成像技術(shù)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體步驟如下步驟一，首先確定LCD屏上某個子像素究竟屬于哪個光柵單元的控制范圍；步驟二，根據(jù)每個光柵單元下的子像素排列來對各個視點(diǎn)的視圖進(jìn)行子采樣；步驟三，將子采樣后的各視點(diǎn)圖像信息排列合成為一幅自由立體顯示圖像。通過將本發(fā)明應(yīng)用到具體實(shí)施例，可以得到很好的合成效果和立體觀感，多位觀測者的主觀評測也進(jìn)一步驗(yàn)證了這種通用合成方法的有效性；這種通用的多視點(diǎn)立體圖像合成方法可以廣泛應(yīng)用于光柵LCD多視點(diǎn)自由立體顯示設(shè)備，有助于大力推動此類設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，具有重要的實(shí)用意義。
文檔編號H04N13/04GK101175223SQ20071005788
公開日2008年5月7日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者侯春萍, 宋曉煒, 蕾 楊 申請人:天津大學(xué)