[發(fā)明專利]在拼接式集成成像顯示器中校正三維圖像的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310178473.6
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN104155765B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李煒明;周明才;王山東;焦少慧;洪濤;王海濤;金智淵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京三星通信技術(shù)研究有限公司;三星電子株式會社
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G03B21/625;G03B35/18;H04N13/305;G06T7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 張云珠;韓明星

提供了一種在拼接式集成成像顯示器（T?IID）中校正三維圖像的方法和設(shè)備，所述方法包括：使用拍攝單元在固定位置對在T?IID中的LCD上顯示的結(jié)構(gòu)光圖像進行拍攝；使用拍攝的結(jié)構(gòu)光圖像對T?IID的幾何模型進行標(biāo)定，其中，T?IID的幾何模型包括T?IID中的各個透鏡陣列相應(yīng)對LCD的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)；根據(jù)標(biāo)定的T?IID的幾何模型，通過模擬在T?IID中的光學(xué)成像過程，產(chǎn)生符合在T?IID中的光學(xué)成像過程的光線模型；使用產(chǎn)生的光線模型來渲染單元圖像陣列（EIA）圖像，從而產(chǎn)生能夠正確顯示三維圖像的EIA圖像。所述方法和設(shè)備可有效地去除由于成像顯示單元位置對齊誤差造成的三維圖像失真，同時可降低對系統(tǒng)硬件制造精度的要求，從而削減系統(tǒng)制造的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拼接式集成成像顯示器（T-IID）技術(shù)，具體地說，涉及一種通過標(biāo)定T-IID模型，基于標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生光線模型，并使用產(chǎn)生的光線模型來正確地顯示三維圖像的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

集成成像顯示（Integral imaging display:IID）是一項可以讓用戶裸眼觀看自然的三維影像的技術(shù)，這種三維影像具有在水平和垂直方向上的連續(xù)視差變化。集成成像技術(shù)最初由法國科學(xué)家Lippmann提出，近些年來隨著電子科技技術(shù)的進步，集成成像技術(shù)開始向?qū)嵱没~進。基本上，集成成像系統(tǒng)中包括一塊高分辨率的LCD面板和一個透鏡陣列。在LCD上顯示二維圖像，這種二維圖像被稱為單元圖像陣列（Elemental image array:EIA）。通過透鏡陣列的折射，EIA中的不同部分被折射到三維空間中的不同方向從而形成三維圖像。EIA是通過使用計算機仿真穿過一個指定的觀察區(qū)域中的光線，經(jīng)過一個虛擬透鏡陣列（透鏡陣列的數(shù)學(xué)計算模型）與三維物體的數(shù)字模型的交匯過程而產(chǎn)生的。當(dāng)這個仿真使用虛擬透鏡陣列和真實使用的透鏡陣列一致時，用戶可以看到正確的三維圖像。

為了提供更加具有真實感的三維影像，很多實際應(yīng)用希望開發(fā)大屏幕的IID系統(tǒng)。盡管近年來制造大屏幕LCD的技術(shù)不斷進步，但是以合理的價格制造大面積高精度的透鏡陣列卻十分困難。因此，提出了一種實用的技術(shù)方案，即通過拼接的方式組合多塊較小的透鏡陣列來取得一個大面積的透鏡陣列，構(gòu)成拼接式集成成像顯示器（Tiled Intergralimaging display:T-IID）。在T-IID中，每個透鏡陣列的面積較小，從而可以用現(xiàn)有技術(shù)低成本高精度地制造。

然而，T-IID中精確地拼接不同的透鏡陣列是困難的，原因來源于安裝器件精度的限制以及在使用過程中溫度變化及機械振動造成的影響。當(dāng)不同的透鏡陣列之間出現(xiàn)對齊誤差時，如果虛擬透鏡陣列中沒有包含這些誤差，那么三維圖像將發(fā)生失真。

為了解決這個問題，存在幾種解決方案。TOSHIBA公司的專利(US 2009/0097115A1)提出了一種三維顯示裝置。該專利在三維顯示裝置的制造過程中使用了一種自動對齊技術(shù)將透鏡陣列對齊到顯示面板（LCD面板）。專利（US7,834,944B2）提出了一種通過像素格子來對齊透鏡面板和顯示面板的方法。這些專利都針對在制造工廠里面的安裝過程。當(dāng)顯示器出廠后在使用過程中出現(xiàn)誤差，這些方法必須將顯示器送回工廠重新進行對齊操作。

TOSHIBA公司的專利（US7633528B2，TOSHIBA）提出由用戶來輸入系統(tǒng)中的誤差來提升三維圖像質(zhì)量。這個專利中提供了一個用戶界面，由用戶使用這個界面手動地輸入實際系統(tǒng)中的誤差。由于實際中的系統(tǒng)誤差包含多個參數(shù)，這些參數(shù)相互耦合，影響三維圖像的質(zhì)量，沒有經(jīng)過訓(xùn)練的用戶很難準(zhǔn)確同時決定這些參數(shù)的正確數(shù)值。

伊力諾依大學(xué)的研究論文（VRST_2010_UIllinois）中提出了一種拼接式大屏幕三維顯示器REVE。REVE通過拼接若干基于柱形透鏡陣列技術(shù)的三維顯示器來獲得大屏幕三維顯示。為了糾正對齊誤差，該論文提出使用一塊白板，通過對齊顯示器在白板上投射的彩色條紋來獲取對齊誤差的正確參數(shù)。這個過程需要人來觀察彩色條紋是否對齊，并且需要人工決定如何調(diào)整這些參數(shù)的數(shù)值。當(dāng)參數(shù)數(shù)量增多，依靠人工在參數(shù)空間中找到一個最優(yōu)解是十分困難的。