CN102305970A - 一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法及其结构，它通过摄像头采集屏幕前方的用户图像到CPU；CPU接收到用户图像后经过处理判断出用户在屏幕前的位置，然后发送相应的控制信息到步进电机；所述步进电机根据控制信息调整透镜薄膜在屏幕上的物理位置，从而实现用户左右眼视图区域的变化，所述CPU同时配置显示控制单元进行左右眼视图的显示控制，显示控制单元不断更新左右眼视图并将其显示到显示屏幕。本发明可以根据用户观看屏幕的位置对透镜的位置进行调整，使得左右视图区域可以跟随用户的位置自动变化，从而在不改变透镜物理结构的基础上，达到扩大用户三维立体视图区域的作用，这将大幅的提高用户的观看体验。

Description

一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法及其结构

【技术领域】

本发明涉及一种裸眼三维显示的方法及其结构。

【背景技术】

三维显示是当前一项热门的技术，而裸眼三维显示更是热点中的热点。在现有的裸眼三维显示技术中，柱状透镜式立体三维显示技术较为成熟，但是该技术存在的一个大问题是用户在观看三维图像时，视角有限，一旦用户的观看位置偏离有效观看区域则无法观看到三维图像，这样大大影响了用户体验，也限制了该技术在市场上进一步发展空间。所以如何增加柱状透镜式立体三维显示时用户的可视角度，是一项十分有挑战性并且十分有意义的工作。

柱状透镜屏式立体三维图像，由于柱状透镜的折射作用，使得左、右眼分别仅能观看到A、B放映机的相应图像，从而产生出立体感。

20世纪60年代后，随着精密加工、塑料材料、照相及印刷工艺等技术的发展，使得柱状透镜屏式立体三维图像技术达到实用化程度。此种立体三维图像对屏面大小并无限制，画面明亮，观看简便，但对屏面与柱状透镜的配准位置要求较高，图像的清晰度亦受到柱状透镜屏密度的限制。

除偏振式立体三维图像外，柱状透镜屏式立体三维图像是目前非全息光学式立体三维显示中一种颇为有效的方法，近年来倍受众多研究者的重视，而且在立体电视等方面得到了广泛的应用。如1995年，日本Sanyo公司推出的40英寸立体三维投影系统便采用了经改进过的双柱镜屏技术。投影机A和B分别将左、右眼视像投射至双柱镜屏上，由于双柱镜屏的作用，使得两种视像分别到达人的左眼和右眼，此种立体三维投影系统的图像达到颇为清晰及自然逼真的程度。

柱状透镜(Lenticular Lens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。

现有的柱状透镜式立体三维显示技术，用户的可视角度小且固定，大大限制了用户的观看角度，给用户造成极大的不便和不佳的用户体验。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法及其结构，它能够根据用户的位置来调整透镜薄膜，提高了用户的观看体验。

本发明是这样实现的：

一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法，具体包括如下步骤：

步骤10、通过摄像头采集屏幕前方的用户图像到CPU；

步骤20、CPU接收到用户图像后经过处理判断出用户在屏幕前的位置，然后发送相应的控制信息到步进电机；

步骤30、所述步进电机根据控制信息调整透镜薄膜在屏幕上的物理位置，从而实现用户左右眼视图区域的变化，所述CPU同时配置显示控制单元进行左右眼视图的显示控制，显示控制单元不断更新左右眼视图并将其显示到显示屏幕。

进一步的，所述用户图像为包含用户头部位置信息的图像。

一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示结构，它包括摄像头、CPU、步进电机、显示控制单元、透镜薄膜、显示屏幕，所述摄像头连接到CPU，所述CPU分别连接到显示控制单元、步进电机，所述显示控制单元连接到显示屏幕，所述步进电机连接到透镜薄膜；

所述摄像头负责捕捉用户头部的位置信息，并将采集到的包含有用户头部位置信息的用户图像传输到CPU；

所述CPU负责根据摄像头捕捉的用户图像来判断用户在屏幕前的位置，并根据用户在屏幕前的位置，发送控制信息到步进电机；

所述步进电机负责接收CPU的控制信息后调整透镜薄膜在屏幕上的物理位置，使左右视图区域发生变化以适应用户的双眼位置；

所述透镜薄膜负责对显示屏幕的左右视图进行折射后形成左右眼视区；

所述显示控制单元负责将左右眼视图信息送往显示屏幕进行显示；

所述显示屏幕负责将左右眼视图间隔显示出来，通过透镜折射后形成左右眼视图区域，最终实现三维立体视图效果。

本发明具有如下优点：

本发明提出一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法及其结构，本发明可以根据用户观看屏幕的位置对透镜薄膜的位置进行调整，使得左右视图区域可以跟随用户的位置自动变化，从而在不改变透镜物理结构的基础上，达到扩大用户三维立体视图区域的作用，这将大幅的提高用户的观看体验而且本发明的结构简单，可以用于单用户手持三维立体显示设备或者其他单用户大型立体显示设备中。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明结构的模块示意图。

图2为本发明方法的流程示意图。

图3为用户与显示屏幕之间位置的示意图。

图4为用户处于中央位置时的透镜位置和左右眼视图区域分布的示意图。

图5为用户处于中央位置时的透镜位置和屏幕相对位置的示意图。

图6为用户处于面对屏幕的左方时的透镜位置和左右眼视图区域分布的示意图。

图7为用户处于面对屏幕的左方时的透镜位置和屏幕相对位置的示意图。

图8为用户处于面对屏幕的右方时的透镜位置和左右眼视图区域分布的示意图。

图9为用户处于面对屏幕的右方时的透镜位置和屏幕相对位置的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图9所示，对本发明的实施例进行详细的说明。

如图1，本发明一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示结构，它包括摄像头1、CPU2、步进电机3、显示控制单元4、透镜薄膜5、显示屏幕6，所述摄像头1连接到CPU2，所述CPU2分别连接到显示控制单元3、步进电机4，所述显示控制单元4连接到显示屏幕6，所述步进电机3连接到透镜薄膜5。

所述摄像头1负责捕捉用户头部的位置信息，并将采集到的包含有用户头部位置信息的用户图像传输到CPU2；所述CPU2负责根据摄像头1捕捉的用户图像来判断用户在屏幕前的位置，并根据用户在屏幕前的位置，发送控制信息到步进电机3；所述步进电机3负责接收CPU2的控制信息后调整透镜薄膜5在屏幕上的物理位置，使左右视图区域发生变化以适应用户的双眼位置；所述透镜薄膜5负责对显示屏幕6的左右视图进行折射后形成左右眼视区；所述显示控制单元4负责将左右眼视图信息送往显示屏幕6进行显示；所述显示屏幕6负责将左右眼视图间隔显示出来，通过透镜折射后形成左右眼视图区域，最终实现三维立体视图效果。

如图2，本发明一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法，具体包括如下流程：

1.首先当电路开始工作后，摄像头1将采集到屏幕前方的用户图像送往CPU2；

2.CPU2在接受到摄像头1采集到的屏幕前方的用户图像后，根据现有的人脸识别算法判断出人脸的位置，然后发送相应的控制信息到步进电机3，使其对透镜薄膜5的位置进行调整；

3.所述步进电机3在接收到CPU2的控制信息后转动一定角度，从而带动调整透镜薄膜5在显示屏幕6上的物理位置，从而实现左右眼视图区域的变化以适应用户的双眼位置；整个过程中，CPU2始终同时配置显示控制单元4进行左右眼视图的显示控制；显示控制单元4不断更新左右眼视图并将其显示到显示屏幕6上。

摄像头1不断将新的采集到的用户图像送往CPU2，而CPU2也不断更新用户的位置信息来动态调整透镜薄膜5的位置，不断重复步骤1到步骤3，从而实现了自动用户位置跟踪和显示区域跟踪。

举例：

如图3，本实施例中，摄像头1的拍摄方向为正对显示屏幕6的前方，所以如果用户在显示屏幕6正前方观看时，摄像头1拍摄到的用户图像也将出现在图像中间，如果用户在面对屏幕的左方观看则会出现在图像的右方。

如图4、图5，用户一开始处于面向显示屏幕6的正中央，此时相应的透镜薄膜5形成的左右眼视图区域适应用户的双眼位置。如图6、图7，当用户处于面对显示屏幕6的左方的时候，摄像头1采集到用户图像送往CPU2，CPU2控制步进电机3，从而调整透镜薄膜5相应的向左偏移，使透镜薄膜5形成的左右眼视图区域适应用户的双眼位置。如图8、图9，用户处于面对显示屏幕6的右方的时候，摄像头1采集到用户图像送往CPU2，CPU2控制步进电机3，从而调整透镜薄膜5相应的向右偏移，使透镜薄膜5形成的左右眼视图区域适应用户的双眼位置。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤10、通过摄像头采集屏幕前方的用户图像到CPU；

步骤20、CPU接收到用户图像后经过处理判断出用户在屏幕前的位置，然后发送相应的控制信息到步进电机；

步骤30、所述步进电机根据控制信息调整透镜薄膜在屏幕上的物理位置，从而实现用户左右眼视图区域的变化，所述CPU同时配置显示控制单元进行左右眼视图的显示控制，显示控制单元不断更新左右眼视图并将其显示到显示屏幕。

2.根据权利要求1所述的一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示方法，其特征在于：所述用户图像为包含用户头部位置信息的图像。

3.一种自动跟踪人眼位置的裸眼三维显示结构，其特征在于：它包括摄像头、CPU、步进电机、显示控制单元、透镜薄膜、显示屏幕，所述摄像头连接到CPU，所述CPU分别连接到显示控制单元、步进电机，所述显示控制单元连接到显示屏幕，所述步进电机连接到透镜薄膜；

所述摄像头负责捕捉用户头部的位置信息，并将采集到的包含有用户头部位置信息的用户图像传输到CPU；

所述CPU负责根据摄像头捕捉的用户图像来判断用户在屏幕前的位置，并根据用户在屏幕前的位置，发送控制信息到步进电机；

所述步进电机负责接收CPU的控制信息后调整透镜薄膜在屏幕上的物理位置，使左右视图区域发生变化以适应用户的双眼位置；

所述透镜薄膜负责对显示屏幕的左右视图进行折射后形成左右眼视区；

所述显示控制单元负责将左右眼视图信息送往显示屏幕进行显示；

所述显示屏幕负责将左右眼视图间隔显示出来，通过透镜折射后形成左右眼视图区域，最终实现三维立体视图效果。

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