一種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)及其控制方法，所述系統(tǒng)包括顯示面板，用于顯示單元圖像陣列；單元透鏡陣列，用于對顯示面板顯示的單元圖像陣列進行3D重構(gòu)，還包括用于生成掩模圖案序列的液晶面板，所述液晶面板置于顯示面板和單元透鏡陣列之間，且液晶面板貼合所述單元透鏡陣列，顯示面板位于單元透鏡陣列的后焦平面上；該系統(tǒng)通過交替變換控制液晶面板所生成的掩模圖案序列來動態(tài)控制每個單元透鏡的孔徑形狀和透過率，從而控制系統(tǒng)的重構(gòu)圖像分辨率或重構(gòu)圖像景深或者統(tǒng)視場角。本發(fā)明具有對所述三個顯示參數(shù)交互控制能力強的優(yōu)點，可用于裸眼3D圖像顯示、3D電視等領(lǐng)域。
【專利說明】一種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D顯示技術(shù)，尤其涉及一種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]集成成像技術(shù)是一種真3D顯示技術(shù)。與其它3D顯示技術(shù)相比，集成成像具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、無需相干光源，能提供連續(xù)觀察點、全真彩色圖像等優(yōu)點，從而成為真3D立體顯示領(lǐng)域中的重要研究方向，在3D立體顯示、3D立體電視3DTV等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前旦
-5^ O
[0003]集成成像是一種采用透鏡陣列實現(xiàn)3D目標立體特征信息的記錄和再現(xiàn)顯示的新型3D圖像技術(shù)，它包括場景記錄和重構(gòu)顯示兩個階段。在場景記錄階段，記錄透鏡陣列會聚3D目標的不同角度光線信息，在位于透鏡陣列焦平面的圖像記錄設(shè)備上形成視差不同的單元圖像；在重構(gòu)顯示階段，單元圖像通過顯示面板顯示，由空間尺寸匹配的重構(gòu)透鏡陣列進行會聚還原，根據(jù)光路可逆原理，可獲得3D場景的全真立體圖像。但由于顯示器像素尺寸和透鏡尺寸等因素的限制，集成成像系統(tǒng)存在重構(gòu)圖像分辨率較低，重構(gòu)圖像景深較小以及系統(tǒng)視場角太窄等問題，無法滿足裸眼3D顯示的需求。
[0004]國內(nèi)外研究者分別針對重構(gòu)圖像分辨率、重構(gòu)圖像景深以及系統(tǒng)視場角提高提出了許多解決方案。然而，在集成成像系統(tǒng)中，重構(gòu)圖像分辨率、重構(gòu)圖像景深以及系統(tǒng)視場角這三個顯示參數(shù)存在相互制約的關(guān)系。此外，對于傳統(tǒng)的集成成像方法，一個顯示系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)一旦確定，其顯示參數(shù)就會確定。因此，對于傳統(tǒng)的集成成像顯示系統(tǒng)，當需要交互控制重構(gòu)圖像分辨率、重構(gòu)圖像景深以及系統(tǒng)視場角時，就要改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置。這限制了集成成像顯示系統(tǒng)交互控制重構(gòu)圖像分辨率、重構(gòu)圖像景深以及系統(tǒng)視場角的這三個顯示參數(shù)功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置的情況下就能夠?qū)χ貥?gòu)圖像分辨率、重構(gòu)圖像景深、系統(tǒng)視場角這三個顯示參數(shù)進行交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]一種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)，包括顯示面板，用于顯示單元圖像陣列；單元透鏡陣列，用于對顯示面板顯示的單元圖像陣列進行3D重構(gòu)，還包括用于生成掩模圖案序列的液晶面板，所述液晶面板置于顯示面板和單元透鏡陣列之間，且液晶面板貼合所述單元透鏡陣列，顯示面板位于單元透鏡陣列的后焦平面上；該系統(tǒng)通過交替變換控制液晶面板所生成的掩模圖案序列來動態(tài)控制每個單元透鏡陣列的孔徑形狀和透過率，從而控制系統(tǒng)的重構(gòu)圖像分辨率或重構(gòu)圖像景深或者統(tǒng)視場角。
[0007]—種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像控制方法，包括:通過交替變換液晶面板上生成掩模圖案序列來動態(tài)地控制每個單元透鏡的孔徑形狀和透過率，最終實現(xiàn)對重構(gòu)圖像分辨率的要求或者實現(xiàn)對重構(gòu)圖像景深的要求或者實現(xiàn)對系統(tǒng)視場角的要求。
[0008]進一步地，如上所述的顯示參數(shù)可交互控制的集成成像控制方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1:確定系統(tǒng)參數(shù)，確定單元透鏡的尺寸Py單元透鏡的焦距為f，透鏡陣列包含mX η個單元透鏡，水平方向上m個單元透鏡，垂直方向上η個單元透鏡，單元圖像的尺寸為P1,每個單元圖像的像素數(shù)目N ；
[0010]步驟2:根據(jù)對重構(gòu)圖像深度ζ處要求的分辨率為Rz ;在Pl = P1情況下，生成由K2個掩膜圖案組成的掩模圖案序列；通過每個掩模圖案使單元透鏡孔徑的I/κ2為透明狀態(tài)，其余部分的透過率為0，掩模圖案之間的透明區(qū)域不重疊，使K滿足公式(I)，

【權(quán)利要求】
1.一種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像顯示系統(tǒng)，包括顯示面板，用于顯示單元圖像陣列；單元透鏡陣列，用于對顯示面板顯示的單元圖像陣列進行3D重構(gòu)，其特征在于，還包括用于生成掩模圖案序列的液晶面板，所述液晶面板置于顯示面板和單元透鏡陣列之間，且液晶面板貼合所述單元透鏡陣列，顯示面板位于單元透鏡陣列的后焦平面上；該系統(tǒng)通過交替變換控制液晶面板所生成的掩模圖案序列來動態(tài)控制每個單元透鏡陣列的孔徑形狀和透過率，從而控制系統(tǒng)的重構(gòu)圖像分辨率或重構(gòu)圖像景深或者統(tǒng)視場角。
2.—種顯示參數(shù)可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括:通過交替變換液晶面板上生成掩模圖案序列來動態(tài)地控制每個單元透鏡的孔徑形狀和透過率，最終實現(xiàn)對重構(gòu)圖像分辨率的要求或者實現(xiàn)對重構(gòu)圖像景深的要求或者實現(xiàn)對系統(tǒng)視場角的要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示參數(shù)可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:確定系統(tǒng)參數(shù)，確定單元透鏡的尺寸1\，單元透鏡的焦距為f，透鏡陣列包含mXη個單元透鏡，水平方向上m個單元透鏡，垂直方向上η個單元透鏡，單元圖像的尺寸為P1，每個單元圖像的像素數(shù)目N ； 步驟2:根據(jù)對重構(gòu)圖像深度ζ處要求的分辨率為Rz ;在匕=P1情況下，生成由K2個掩膜圖案組成的掩模圖案序列；通過每個掩模圖案使單元透鏡孔徑的1/Κ2為透明狀態(tài)，其余部分的透過率為O，掩模圖案之間的透明區(qū)域不重疊，使K滿足公式(I)，
其中，DL為系統(tǒng)在中央深度平面L處的彌散斑大??； 步驟3:在人眼的響應(yīng)時間內(nèi)，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和液晶面板的快速刷新能力，連續(xù)變換掩模圖案序列，調(diào)諧每一個單元透鏡的孔徑形狀和透過率，同時，相應(yīng)的單元圖像陣列由顯示面板同步顯示，重構(gòu)出所要求的3D圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示參數(shù)可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:確定系統(tǒng)參數(shù)，確定單元透鏡的尺寸1\，單元透鏡的焦距為f，透鏡陣列包含mX η個單元透鏡，水平方向上m個單元透鏡，垂直方向上η個單元透鏡，單元圖像的尺寸為P1，每個單元圖像的像素數(shù)目N ； 步驟2:根據(jù)重構(gòu)圖像景深的要求為:深度為Λ Zf,在= P1情況下，生成由K2個掩膜圖案組成的掩模圖案序列；通過每個掩模圖案使單元透鏡孔徑的1/Κ2為透明狀態(tài)，其余部分的透過率為O，掩模圖案之間的透明區(qū)域不重疊，使K滿足公式(2)，
式中，DL為系統(tǒng)在中央深度平面L處的彌散斑大小，D0為人眼可接受彌散斑的大小的最小值； 步驟3:在人眼的響應(yīng)時間內(nèi)，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和液晶面板的快速刷新能力，連續(xù)變換掩模圖案序列，調(diào)諧每一個單元透鏡的孔徑形狀和透過率，同時，相應(yīng)的單元圖像陣列由顯示面板同步顯示，重構(gòu)出所要求的3D圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示參數(shù)可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:確定系統(tǒng)參數(shù)，確定單元透鏡的尺寸，單元透鏡的焦距為f，透鏡陣列包含mX η個單元透鏡，水平方向上m個單元透鏡，垂直方向上η個單元透鏡，單元圖像的尺寸為P1，每個單元圖像的像素數(shù)目N ； 步驟2:根據(jù)系統(tǒng)視場角為Θ，在匕=P1情況下，通過每個掩模圖案使每K2個單元透鏡組成的正方形區(qū)域中的I個單元透鏡的孔徑為透明狀態(tài)，其透鏡的透過率為O，掩模圖案之間的透明區(qū)域不重疊，縮放單元圖像尺寸為I^ = KXD1，使K滿足公式(3):
步驟3:由K2個掩膜圖案透明部分與單元圖像陣列中對應(yīng)的單元圖像按原順序關(guān)系組成K2個新單元圖像陣列，且新單元圖像陣列與掩膜圖案組成一一對應(yīng)關(guān)系，并縮放單元圖像尺寸SP1 = KXPL； 步驟4:在人眼的響應(yīng)時間內(nèi)，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和液晶面板的快速刷新能力，連續(xù)變換掩模圖案序列，調(diào)諧每一個單元透鏡的孔徑形狀和透過率，同時，相應(yīng)的單元圖像陣列由顯示面板同步顯 示，重構(gòu)出所要求的3D圖像。
【文檔編號】H04N13/00GK104168472SQ201410407769
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王曉蕊, 杜軍輝, 張建磊, 趙夫良, 黃曦, 劉德連, 董維科, 張建奇 申請人:西安電子科技大學