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CN106063261B - 增强信息显示 - Google Patents

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CN106063261B
CN106063261B CN201580012242.5A CN201580012242A CN106063261B CN 106063261 B CN106063261 B CN 106063261B CN 201580012242 A CN201580012242 A CN 201580012242A CN 106063261 B CN106063261 B CN 106063261B
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Abstract

本发明提供了一种用于用嵌入的不可见信息诸如视觉或音频信息或到增强信息的网络链接来增强显示内容的系统。所述系统包括显示模块、第一背光模块和第二背光模块，以及控制器。所述第一背光模块和第二背光模块选向显示模块择性地提供可见光和不可见光，诸如红外光。控制器向显示模块提供时间连续地交替的内容的第一帧和内容的第二帧，其中内容的第一帧由第一背光模块以背光照亮并且内容的第二帧仅由第二背光模块以背光照亮。内容的第二帧提供嵌入有内容的第一帧的不可见信息并且可被红外摄像机检测到并且用于显示或提供增强信息。

Description

增强信息显示
背景技术
由于固态照明设备的应用不断增长，这使它们成为普适的通信载体的候选物，因此可见光通信近来已受到关注。另一方面，普适的视觉显示设备诸如电视和数字标牌仅为通过输送视觉图像在传统意义上可通信的。逐渐地，这些显示器添加覆盖在主视频内容上的除传统覆盖信息诸如滚动信息栏之外的其它数据或信息，诸如快速响应(QR)代码。在与视频内容结合时，所有这种附加数据可为侵入的和消耗空间的。因此，除显示的视频或其它内容之外，需要经由电子显示输送信息的方法。
发明内容
符合本发明的用于增强显示内容的系统包括显示模块、第一背光模块和第二背光模块以及控制器。第一背光模块向显示模块提供可见光，并且第二背光模块仅向显示模块提供不可见光。控制器时间连续地向显示模块提供内容的第一帧和第二帧，其中内容的第一帧由第一背光模块以背光照亮并且内容的第二帧仅由第二背光模块以背光照亮。
符合本发明的用于增强显示内容的方法包括将由第一背光模块以背光照亮的内容的第一帧提供给显示模块、将仅由第二背光模块以背光照亮的内容的第二帧提供给显示模块，以及使提供给显示模块的内容的第一帧和第二帧时间连续地交替。第一背光模块向显示模块提供可见光，并且第二背光模块仅向显示模块提供不可见光。
符合本发明的用于接收增强显示内容的第一方法包括从显示模块接收可见内容的第一帧、从显示模块接收仅不可见内容的第二帧并且时间连续地与第一帧交替，以及显示可见内容的第一帧。基于不可见内容的第二帧来检索信息，并且给所检索的信息提供可见内容的第一帧。
符合本发明的用于接收增强显示内容的第二方法包括从显示模块接收可见内容的第一帧、从显示模块接收仅不可见内容的第二帧并且时间连续地与可见内容的第一帧交替。方法也包括接收与内容的第一帧和第二帧相关的选择，并且基于选择将可见内容的第一帧或不可见内容的第二帧显示为可见内容。
附图说明
附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，并且附图连同具体实施方式阐明本发明的优点和原理。在附图中，
图1为增强信息显示系统的框图；
图2为用于增强信息显示系统的背光驱动器的时序图；
图3A示出了在液晶显示器(LCD)模块内通过红色子像素传输不可见信息或内容；
图3B示出了用户界面，该用户界面示出了用于增强信息显示系统的内容；
图4为增强信息显示引导系统的框图；
图5示出了用户界面，该用户界面示出了用于增强信息显示引导系统的内容；
图6为增强信息显示定位和导航系统的框图；
图7为示出增强信息显示定位和导航系统的用户的三维(3D)定位的图表；
图8为增强信息显示通信辅助系统的框图；
图9为用于经由增强信息显示通信辅助系统提供信息的接收设备的框图；以及
图10示出了用于经由增强信息显示通信辅助系统提供信息的用户界面。
具体实施方式
本发明的实施方案使用场序背光，以通过LCD模块或其它类型的背光显示器来实施不可见信息例如红外信息和可见信息的时间和光谱的复用传输。可见信息诸如彩色视频或图像(RGB图像)通过LCD模块来显示。不可见信息，例如被编码为红外信息的不可见信息，由LCD模块通过仅由红外背光以背光照亮来提供。可见信息和不可见信息时间连续地交替地在内容的帧中提供。虽然不可见信息对于LCD模块的观察者为不可见的，但不可见信息可通过红外摄像机或其它传感器来检测并且可被用于增强可见信息。例如，不可见信息可包括用于检索待覆盖显示或连同可见信息一起显示的可见内容的链接，或检索待连同可见信息一起提供的音频内容的链接。这样，同一显示器可被用于将增强信息连同可见信息一起提供。
图1为增强信息显示系统10的框图。系统10包括LCD模块14、由背光驱动器18驱动的红色-绿色-蓝色(RGB)或白色背光12以及由背光驱动器22驱动的红外背光16。视频处理和定时控制器20将内容提供给LCD模块14，并且经由驱动器18和驱动器22控制背光12和背光16的切换。数据成帧单元30从源32接收可见信息且从源34接收不可见信息，并且数据成帧单元30在连接部28上提供奇数帧作为来自源32的RGB可见数据，且提供偶数帧作为来自源34的不可见数据(例如，映射到显示器的红色部件的红外数据)。图形处理单元26接收奇数帧和偶数帧，并且在连接部24上将带有对应的定时信号(例如在120Hz或更高)的视频数据提供给视频处理和定时控制器20。奇数帧和偶数帧由处理和定时控制器20提供给LCD模块14，在帧被提供给LCD模块14时处理和定时控制器20使用相关联的定时信号来控制背光12和背光16的切换。
图2为用于增强信息显示系统10的背光驱动器的时序图。由线40例示的视频同步信号(VSYNC)在时间段42期间控制奇数帧的传输以及在时间段44期间控制偶数帧的传输。由线46例示的RGB背光信号经由驱动器18控制RGB背光12的切换、接通和断开，并且由线48例示的红外背光信号经由驱动器22控制红外背光16的切换、接通和断开。背光定时信号时间连续地用VSYNC信号来重复。背光信号46和背光信号48的TBL周期需要发生在帧写入加上LCD模块14的面板响应时间之后。可针对LCD模块14的最佳亮度和功率消耗调节背光信号46和背光信号48的TD周期。
时序图示出了背光的切换，由此使得奇数帧(可见信息)仅由RGB背光以背光照亮，且偶数帧(不可见信息)仅由红外背光以背光照亮。另选地，由于红外背光发射不在可见光谱内的光，因此在奇数帧(可见信息)由RGB背光以背光照亮时可任选地留下红外背光，其中在偶数帧(不可见信息)由红外背光以背光照亮时关掉RGB背光。奇数帧和偶数帧以足够高的速率切换，由此使得切换对于显示的可见内容的观察者不是明显可见的。仅仅为了参考的目的，可见信息和不可见信息分别被称为奇数帧和偶数帧，并且可见信息可在偶数帧中而与此同时不可见信息在奇数帧中，或者可见信息和不可见信息可在被称为左帧和右帧的帧内。术语“帧”意指用于特定显示的奇数和偶数信息或内容的全帧，或在显示上的数据的任何部分帧。
可见信息或内容意指在光的可见光谱内的信息或内容，并且不可见信息或内容意指不在光的可见光谱内的信息或内容。可见帧和不可见帧以时间方式被提供给LCD模块，这意味着一个或多个可见帧时间连续地与一个或多个不可见帧交替。例如，一个不可见帧可与一个可见帧交替以提供增强信息作为单色图像或视频。另选地，与增强信息的红色-绿色-蓝色部件对应的三个不可见帧可与一个可见帧交替，以重建并且提供增强信息作为彩色图像或视频。
背光可用例如侧光式背光或用混合背光来实施，侧光式背光在一个边缘上具有RGB光源并且在相对边缘上具有红外光源，混合背光同时具有RGB光源和红外光源两者，其中RGB光源和红外光源由背光驱动器单独控制。另选地，背光可为任何能够单独提供可见光和红外(或其它不可见)光的背光。RGB背光可使用例如红色、绿色和蓝色LED来提供白色背光。红外背光可使用例如发射红外光且不发射在可见光谱内的光的LED。当红外光被用于提供不可见信息或内容时，不可见信息或内容主要通过在LCD模块内的红色子像素(红色滤色器)来传输，如图3A所例示的。用于背光显示模块的典型的显示像素51具有对应于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素的红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器，以通过三个主要颜色的组合来渲染期望的颜色。可见主图像53根据可见图像的内容通过RGB子像素中的一个或多个来传输。不可见(红外)嵌入图像55使用红外背光通过红色子像素来传输。
更具体地，在典型的LCD设备中红色滤色器在近红外光谱区域中具有高透射率，并因此，数据调制红外光可穿过红色滤光器。由于由绿色和蓝色子像素携带的任何红外光信息都被其相应的带通滤色器阻断，因此增强信息只可用红色部件编码同时将绿色部件和蓝色部件两者维持在恒定水平(例如零)。
用于编码增强信息的一个因素为红外LED的波长，其可通过LCD面板堆叠中的光调制器部分确定红外照射成像的光学特性，LCD面板堆叠包括一对交叉线性偏振器和液晶分子层。虽然设计与特定波长匹配的部件是可以的，但优选的是，选择对LCD部件或其它背光显示器有效的波长，该LCD部件或其它背光显示器被设计为对可见光有效。基于OCB(光学补偿弯曲)和TN(扭转向列)LCD面板的光谱吸收，720nm至760nm的波长范围提供红外内容的良好对比度与可见光的良好阻隔之间的适当平衡。另外，在760nm处存在太阳辐射的强双氧(O2)吸收，其可有助于在户外应用中减小来自日光的干扰。
图3B示出了用户界面，该用户界面示出了用于增强信息显示系统10的内容。由LCD模块14提供的信息或内容50包括RGB图像捕获52和红外图像捕获54。RGB图像捕获52与来自由RGB背光12以背光照亮的可见(奇数)帧的由LCD模块14显示的可见内容相对应，并且红外图像捕获54与来自由红外背光模块16以背光照亮的不可见(偶数)帧的由LCD模块14提供的不可见内容相对应。红外图像捕获54可通过红外摄像机或其它红外传感器从LCD模块14中检测到。例如，移动电话或设备，诸如智能电话，可具有红外摄像机以检测不可见信息，或者设备可使用无红外滤光器的RGB摄像机以检测可见信息和不可见信息两者。
不可见帧中的增强信息可包括可见内容诸如图像、视频或文本信息以及元数据或到信息的链接。链接可包括例如网络地址，诸如统一资源定位符(URL)或其它网络标识符，该其它网络标识符用于电子地访问远程信息或内容，例如经由网络诸如互联网或其它基于计算机的网络由基于处理器的设备访问的服务器上的内容。这些链接可由例如代码诸如QR代码或其它标记来表示，该其它标记能够由红外摄像机或用于获得所提供的不可见信息的其它传感器检测到。
图4为增强信息显示引导系统56的框图。系统56包括增强信息显示器62，其与系统10相对应并且从服务器58接收内容60的可见帧和内容64的不可见帧。增强信息显示器62可显示由RGB背光以背光照亮的内容60的可见帧并且经由红外背光提供内容64的不可见帧。移动设备68，诸如智能电话，包括捕获由增强信息显示器62显示的可见内容的RGB(彩色)摄像机72，和检测由显示器62提供的不可见内容的红外摄像机70。处理和接收单元76向显示器78诸如移动设备68上的显示器或光学可穿戴显示器提供可见内容。使用检测到的不可见内容，处理和接收单元76经由移动网络66从服务器58检索增强内容，并且针对增强可见信息向显示器78提供增强信息或针对增强音频信息向耳机或扬声器74提供增强信息。
图5示出了用户界面，该用户界面示出了用于增强信息显示引导系统56的内容。在增强信息显示器62上显示的初始内容80包括嵌入的增强信息82，诸如红外不可见信息或其它不可见信息。移动设备68可在显示器78上显示用视觉信息84增强的初始内容，或经由耳机或扬声器74提供增强音频信息86。
增强信息可包括描述性元数据或连同视觉信息一起作为不可见信息被嵌入的链接。例如，增强数据可包括嵌入在数字符号内并且在用户的移动设备上显示的菜单或到菜单的链接。当主内容为数字标牌或广告显示的电子图像或视频时，增强嵌入信息可包括与显示的信息或与广告的产品或服务相关的信息。例如，数字标牌中的增强嵌入信息可包括带有到数字优惠券或其它信息的链接的QR代码。又如，增强嵌入信息可包括在数字标牌上显示的翻译成另一种语言的文本。当增强嵌入信息包括到音频信息的链接时，音频可被用作例如博物馆或其它设施内的音频引导。
图6为增强信息显示定位和导航系统90的框图。系统90包括增强信息显示器96，其与系统10相对应并且从服务器92接收内容94的可见帧和内容98的不可见帧。增强信息显示器96可显示由RGB背光以背光照亮的内容94的可见帧，并且经由红外背光提供内容98的不可见帧。移动设备，诸如智能电话，包括捕获由增强信息显示器96显示的可见内容的RGB摄像机104和检测由显示器96提供的不可见内容的红外摄像机102。解码和姿态跟踪单元108接收检测到的不可见内容并且将其提供给单元106，以根据检测到的不可见内容计算容纳红外摄像机102的移动设备的位置的3D坐标。接收并且使用3D坐标的移动导航应用程序110可访问地图和导航服务器100以基于3D坐标获得增强导航信息。移动导航应用程序110向渲染和显示引擎112提供增强导航信息，渲染和显示引擎112诸如在用户移动设备上的显示设备上显示用所显示的导航信息增强的可见内容。
图7为示出增强信息显示与定位和导航系统90的用户的3D定位的图表。增强信息显示器116与显示器96相对应，并且具有移动设备118的用户位于增强信息显示器116的附近内以向用户提供增强导航信息。增强信息显示器116位于坐标为X显示、Y显示、Z显示的位置处，这些坐标为已知的坐标。系统也可利用具有用于全球系统的已知坐标X全球、Y全球、Z全球和用于局部系统的已知坐标X局部、Y局部、Z局部的全球和局部定位系统。矢量VLG和VDL表示局部坐标系相对于全球系统的位置和增强信息显示器116的位置。全球系统可与例如全球定位系统(GPS)相对应，并且局部定位系统可与室内空间内的已知位置相对应。增强信息显示系统116对于移动设备118的位置由矢量VMD表示。
用户的移动设备坐标为X移动、Y移动、Z移动。例如，增强信息显示器116以二维(2D)代码或标记的形式提供嵌入的不可见位置信息。移动设备118可使用例如红外摄像机检测这些代码以确定增强信息显示器116的位置。一旦获得移动设备118中摄像机相对于增强信息显示器116(PD摄像机)的3D位置矢量，就可根据计算PL摄像机＝PL显示器+PD显示器基于增强信息显示器116的位置(PL显示器)和摄像机的位置(PD摄像机)来计算局部坐标系中例如在建筑物内的摄像机的SD位置(PL摄像机)。
当局部环境的局部地图或基于服务器的地图可用时，位置PL摄像机可被用于将移动用户定位在地图内，或被用作用于另外的导航的校准参考。任选地，也可例如使用GPS来计算并且在导航中使用摄像机的全球位置。用于基于捕获的基准标记来确定摄像机的姿态估计数据的软件应用程序的示例为来自ARToolworks有限公司(ARToolworks,Inc.)的供在开发增强现实(AR)应用程序中使用的ARToolKit。由增强信息显示器116提供的不可见位置信息可包括此类基准标记。
增强信息显示与定位和导航系统90可提供例如在其中GRS不能良好工作的位置中嵌入用于基于标记的室内定位和导航的导航(或定位)标记的方法。不可见导航信息被用作能够被电子地改变以指示不同位置的动态2D标记。用具有已知位置的增强信息显示器116，不可见嵌入标记可被用于计算解码标记的移动设备的相对位置和角度(定向)，并且例如向用户提供信息以用于导航室内空间诸如大型购物中心。术语“导航信息”意指与用户相对于增强信息显示器的位置相关并任选地与用户相对于增强信息显示器的定向相关的信息。用户的位置被认为是检测由增强信息显示器提供的不可见导航信息的移动设备或其它设备的位置。
图8为增强信息显示通信辅助系统120的框图。系统120包括生成用于增强通信的内容的广播系统122和递送主内容与增强内容的系统136。系统122包括主音频/视频内容124和增强视频内容130。主内容124和增强内容130分别由编码器126和编码器132传输到复用器128，其将内容组合成例如内容的交替时间连续帧。调制和传输模块134传输组合的主内容和增强内容。
系统136包括用于接收传输的组合内容的接收和解调模块138。解复用器140将主内容与增强内容分开，以经由编码器142提供主广播音频/视频内容144并且经由编码器146提供增强视频内容148。与系统10相对应的增强内容显示系统150将主广播视频/音频内容144显示为可见帧，并且提供增强视频内容148作为不可见帧。用户界面154或其它远程控制设备可允许用户经由用户控制模块152观察主广播音频/视频内容或增强视频内容。
图9为用于经由增强信息显示通信辅助系统120提供信息的接收设备156的框图。设备156诸如移动设备或智能电话包括用于从增强信息显示器150中检测不可见帧中的增强视频内容的红外摄像机158，和用于控制增强内容在显示器162上显示为可见信息的处理器160。具体地，不可见信息一旦被检索到就可通过在由RGB背光或白色背光以背光照亮的LCD模块上显示内容被显示为可见内容。
图10示出了用于经由增强信息显示通信辅助系统120提供信息的用户界面。在增强信息显示器150上显示的主音频/视频内容170包括嵌入的增强通信信息172，诸如提供通信辅助的红外不可见信息或其它不可见信息。接收设备156可将不可见嵌入通信信息显示为主内容的视觉符号语言或其它通信辅助174，如关于图9所指出的那样。
通信辅助信息的示例包括符号语言视频、被示出为文本信息的字幕，以及音频信息。代替覆盖在显示的主内容上的符号语言或字幕或者除覆盖在显示的主内容上的符号语言或字幕之外，期望接收增强通信信息的用户可具有其特有的与提供主内容的增强信息显示分开的显示。嵌入的增强通信信息可包括到用于在增强信息显示上显示的短语的符号语言视频的链接的数据库，如在表1中所表示的。字幕可包括与显示的主内容有关的多种语言形式的文本信息。增强音频信息可被用于例如其中显示的主内容的各个观察者可接收与主内容相关联的音频内容，而无需向所有听众广播音频内容的设定。

Claims (10)

1.一种用于增强显示内容的系统，所述系统包括：
显示模块，其具有红色、绿色和蓝色子像素；
用于向所述显示模块提供可见光的第一背光模块；
用于仅向所述显示模块提供不可见光的第二背光模块；以及
控制器，所述控制器耦合到所述显示模块和所述第一背光模块与所述第二背光模块，用于向所述显示模块提供内容的第一帧和内容的第二帧，其中内容的所述第一帧和第二帧时间连续地交替，
其中内容的所述第一帧由所述第一背光模块以背光照亮，并且内容的所述第二帧仅由所述第二背光模块以背光照亮，所述内容的所述第二帧主要通过所述红色子像素透射；
红外摄像机，其捕获所述内容的所述第二帧；和
处理单元，其耦接至所述红外摄像机，并且使用所捕获的所述内容的第二帧来提供与所述内容的第一帧相关的信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一背光模块包括红色、绿色和蓝色LED背光模块。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二背光模块包括红外背光模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其中内容的所述第二帧包括到视觉视频信息的链接。
5.根据权利要求1所述的系统，其中内容的所述第二帧包括到音频信息的链接。
6.根据权利要求1所述的系统，其中内容的所述第二帧包括到导航信息的链接。
7.根据权利要求1所述的系统，其中内容的所述第二帧包括与内容的所述第一帧相关的符号语言信息。
8.根据权利要求1所述的系统，其中内容的所述第二帧包括与内容的所述第一帧相关的文本语言信息。
9.一种用于增强显示内容的方法，所述方法包括：
向具有红色、绿色和蓝色子像素的显示模块提供由第一背光模块以背光照亮的内容的第一帧；
向所述显示模块提供仅由第二背光模块以背光照亮的内容的第二帧；以及
将向所述显示模块提供的内容的所述第一帧和第二帧时间连续地交替，
其中所述第一背光模块向所述显示模块提供可见光，并且所述第二背光模块仅向所述显示模块提供不可见光；
主要通过所述红色子像素透射所述内容的所述第二帧；
使用红外摄像机捕获所述内容的所述第二帧；和
使用所捕获的所述内容的第二帧来提供与所述内容的第一帧相关的信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述提供步骤包括：
提供由红色、绿色和蓝色LED背光模块以背光照亮的内容的所述第一帧；以及
提供由红外背光模块以背光照亮的内容的所述第二帧。
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