TW201423489A - 三維立體顯示裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

一種用於一三維立體顯示裝置之方法，包含有根據一使用者資訊，產生一偵測結果；根據該偵測結果、一顯示裝置資訊以及一舒適度模型，產生一視差範圍訊號；擷取一原始顯示訊號之一密度視差圖像訊號；根據該視差範圍訊號以及該密度視差圖像訊號，產生一調整視差圖像訊號；以及根據該調整視差圖像訊號以及該原始顯示訊號，輸出一調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置進行一三維立體顯示操作。

Description

三維立體顯示裝置及其方法

本發明係指一種三維立體顯示裝置及其方法，尤指一種根據一舒適度模型及一使用者資訊來調整一輸出訊號之三維立體顯示裝置及其方法。

隨著影像技術不斷進步，消費者可挑選之顯示裝置的尺寸與功能日益多元，而為了滿足不同的使用者需求，各家顯示裝置的製造商也設法提供輸出效能及解析度更佳的新產品，其中最值得關注的產品之一，係如何將電影場景中的三維立體顯示技術用於普遍或家用的顯示裝置上。

常見的三維立體顯示技術，係基於一人眼視覺感知原理(Human visual system principle)，於左右兩眼同時顯示具有不同視差(Disparity)之影像資訊，而其中常見的技術有偏光式(Polarized)、交錯式(Interlaced)或分時式(Anaglyph)等顯示方式。拍攝電影過程中，為了於兩眼產生不同的影像，常使用兩台以上的攝影機且預設有不同之深度參數來進行電影的拍攝，進而提供電影院所有觀賞者能享受親歷實境的立體影像樂趣。然而，為了於電影呈現的立體影像，拍攝的方式以及電影院的播放場地大小需相互對應設計，因此，如果想重現電影院的立體影像於一般普遍或小型之顯示裝置 上，顯較困難，當然也有透過其他影像的後製處理，以針對不同小尺寸顯示裝置之規格來適性地調整，使小尺寸顯示裝置上能獲得較佳的三維立體顯示影像，但實際操作上後製完成的影像效果，可能會犧牲部份的影像解析度，而觀賞的使用者也可能因為後製完成的影像並非完全符合其顯示裝置，進而產生視覺疲勞或暈眩之可能。因此，提供一種根據一舒適度模型及一使用者資訊來調整輸出訊號之三維立體顯示裝置及其方法，已成為本領域之重要課題。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種根據一舒適度模型及一使用者資訊來調整輸出訊號之三維立體顯示裝置及其方法。

本發明揭露一種用於一三維立體顯示裝置之方法，包含有根據一使用者資訊，產生一偵測結果；根據該偵測結果、一顯示裝置資訊以及一舒適度模型，產生一視差範圍訊號；擷取一原始顯示訊號之一密度視差圖像訊號；根據該視差範圍訊號以及該密度視差圖像訊號，產生一調整視差圖像訊號；以及根據該調整視差圖像訊號以及該原始顯示訊號，輸出一調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置進行一三維立體顯示操作。

本發明另揭露一種三維立體顯示裝置，包含有一偵測模組，用來根據一使用者資訊，產生一偵測結果；一判斷模組，用來根據該偵測結果、一顯示裝置資訊以及一舒適度模型，產生一視差範圍訊 號；一接收模組，用來擷取一原始顯示訊號之一密度視差圖像訊號；一調整模組，用來根據該視差範圍訊號以及該密度視差圖像訊號，產生一調整視差圖像訊號；以及一輸出模組，用來根據該調整視差圖像訊號以及該原始顯示訊號，輸出一調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置進行一三維立體顯示操作。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一三維立體顯示裝置10之示意圖，在此僅簡單繪示三維立體顯示裝置10之內部結構，當然三維立體顯示裝置10亦可包含有其他的顯示元件，例如一導光板、一光源產生模組以及一顯示面板等，然非用以限制本發明之範疇。如第1圖所示，三維立體顯示裝置10包含有一偵測模組100、一判斷模組102、一接收模組104、一調整模組106以及一輸出模組108。較佳地，本實施例所提供的三維立體顯示裝置10，將可重現電影院的立體影像於一般普遍或小型之顯示裝置上，不需犧牲原始影像解析度，且對於長期觀賞的使用者而言亦可減少視覺疲勞或避免暈眩之產生。

詳細來說，偵測模組100係為一影像偵測模組(例如一鏡頭模組)，用來偵測一使用者(圖中未示)與三維立體顯示裝置10間之一觀賞距離V，同時亦偵測使用者之一兩眼間距離D，據此產生一偵測結果S_D至判斷模組102。當然，偵測模組100亦可直接利用一人臉/眼球追蹤技術(Face/Eye tracking)，以即時/同時取得觀賞距 離V以及兩眼間距離D之偵測結果S_D，此亦為本發明之範疇。至於偵測模組100之設置方式，應為本領域具通常知識者所熟知，只要可適性配合三維立體顯示裝置10之外觀設計，內設置或外露於三維立體顯示裝置10之一側邊者，皆為本發明之範疇，在此不贅述。

判斷模組102除了接收偵測結果S_D外，更接收或預設有一顯示裝置資訊和一舒適度模型，請再參考第2圖，第2圖係為本發明實施例一使用者與三維立體顯示裝置10間之示意圖。如第2圖所示，顯示裝置資訊係為三維立體顯示裝置10的基本資訊，例如顯示面板之一顯示範圍W、一顯示視差P、一解析度R以及使用者與一三維立體影像顯示處之一相對顯示距離Z，至於三維立體顯示裝置10的顯示面板上更包含有複數個像素單元，且每一像素單元更包含有一像素單元視差p。請再參考第3圖，第3圖為本發明實施例一舒適度模型之示意圖。如第3圖所示，舒適度模型係可為一Panum area模型，然非用以限制本發明之範疇，再根據使用者兩眼相對於顯示面板所張開之一觀賞角度，用來計算使用者相對於三維立體顯示裝置10間合適的觀賞距離，以提供使用者可長時間觀賞一三維立體影像，也不易產生視覺疲倦或暈眩之可能。在此實施例中，舒適度模型所提供的觀賞距離係為[Z^-，Z⁺]，據此可將觀賞距離[Z^-，Z⁺]代入公式，進而求得像素單元視差之上下限範圍為[p^-，p⁺]，故判斷模組102係根據偵測結果S_D、顯示裝置資訊和舒適度模型之相關參數，即可對應產生一視差範圍訊號 S_DR(即像素單元視差之上下限範圍為[p^-，p⁺])至調整模組106。

接收模組104係透過一無線/有線傳輸方式來接收一原始顯示訊號S_IN，例如為一電視節目顯示訊號，且於本實施例中原始顯示訊號S_IN係為一原始三維立體顯示影像，並包含有複數個子原始顯示訊號來對應至顯示面板之複數個像素單元。另外，接收模組104更利用一立體匹配技術(Stereo matching technology)，以擷取原始顯示訊號S_IN之一密度視差圖像訊號S_DM，其中密度視差圖像訊號S_DM包含有複數個密度視差訊號，且可分別對應至原始顯示訊號S_IN中複數個子原始顯示訊號，以代表原始顯示訊號S_IN於三維立體顯示技術中之一視差條件P_in，據此輸出密度視差圖像訊號S_DM至調整模組106。

調整模組106係接收視差範圍訊號S_DR(即像素單元視差之上下限範圍為[p^-，p⁺])以及密度視差圖像訊號S_DM，以對應輸出一調整視差圖像訊號S_ADM至輸出模組108。於本實施例中，於像素單元視差之上下限範圍[p^-，p⁺]中，可對應取得一最大密度視差訊號P_max以及一最小密度視差訊號P_min，同時根據三維立體顯示裝置10中顯示面板所包含之像素單元數量N以及每一像素單元所對應之視差條件P_in，可經由公式，對應取得一平均密度視差訊號τ。當然，亦可統計並排序所有像素單元所對應之複數個輸入視差條件，據此挑選出複數個輸入視差條件中之一中位數，進而 形成另一中位數密度視差訊號者，亦為本發明之範疇。據此，調整視差圖像訊號S_ADM，可將像素單元視差之上下限範圍[p^-，p⁺]、平均密度視差訊號τ、最大密度視差訊號P_max以及最小密度視差訊號P_min等代入公式，即可取得調整視差圖像訊號S_ADM係為P_out。

請再參考第4圖，第4圖為本發明實施例一平均密度視差訊號τ之示意圖。如第4圖所示，根據每一像素單元所對應之視差條件以及所選用不同之平均密度視差訊號，可對應歸納出調整視差圖像訊號S_ADM(即為P_out)與複數個輸入視差條件之關係圖，進一步更可將此關係圖歸納為一查找表，以預先儲存於調整模組106中，使調整模組106可直接根據密度視差圖像訊號S_DM以及像素單元視差之上下限範圍為[p^-，p⁺]，於查找表中對應輸出調整視差圖像訊號S_ADM至輸出模組108，而不需再經由上述計算公式取得者，亦為本發明之範疇。

最後，輸出模組108，係接收原始顯示訊號S_IN以及調整視差圖像訊號S_ADM，以產生一調整顯示訊號S_OUT，使三維立體顯示裝置10係可進行一三維立體顯示操作。於本實施例中，輸出模組108係利用一深度影像繪圖法(Depth image based rendering，DIBR)，以對應轉換原始顯示訊號S_IN為調整顯示訊號S_OUT，其中深度影像繪圖法更包含進行一雜訊消除處理、一三維立體影像 變形(3D image warping)處理以及一空洞填補(Hole filling)處理，據以輸出平整又真實的三維立體影像於顯示面板上。當然，本領域具通常知識者亦可搭配其他的影像處理，以進一步調整三維立體影像之一色彩飽和度或一顯示頻率(frame rate)等，非用以本發明之範疇。

簡單來說，本實施例所提供的三維立體顯示裝置10係於接收到原始顯示訊號S_IN，再取得使用者(即三維立體顯示裝置10的觀賞者)所對應之使用者資訊以及原始顯示訊號S_IN所包含之密度視差圖像訊號S_DM後，接著分別由判斷模組102產生視差範圍訊號S_DR以及調整模組106產生調整視差圖像訊號S_ADM，最後由輸出模組108對應輸出調整顯示訊號S_OUT，使三維立體顯示裝置10可於顯示面板上進行三維立體顯示操作，以舒適地提供使用者等效於電影院的三維立體影像。在此情況下，本實施例已可適性地根據顯示面板以及使用者的相對位置，對應調整輸入的三維立體影像訊號，而為了方便說明，第1圖中係繪出判斷模組102、調整模組106以及輸出模組108的獨立方塊圖來清楚說明各自的操作機制，當然本領域具通常知識者亦可進一步整合判斷模組102、調整模組106以及輸出模組108，來形成單一的處理模組，使三維立體顯示裝置10接收到原始顯示訊號S_IN後，可直接根據使用者的偵測結果S_D，逕執行判斷模組102、調整模組106以及輸出模組108所對應之計算過程與操作機制，最後再對應輸出調整顯示訊號S_OUT者，亦為本發明之範疇。

於本實施例中，三維立體顯示裝置10所適用之一顯示操作方法，可進一步歸納為一三維立體顯示流程50，如第5圖所示。三維立體顯示流程50包含以下步驟：

步驟500：開始。

步驟502：偵測模組100係根據使用者資訊，產生偵測結果S_D。

步驟504：判斷模組102係根據偵測結果S_D、顯示裝置資訊以及舒適度模型，產生視差範圍訊號S_DR。

步驟506：接收模組104係擷取原始顯示訊號S_IN之密度視差圖像訊號S_DM。

步驟508：調整模組106係根據視差範圍訊號S_DR以及密度視差圖像訊號S_DM，產生調整視差圖像訊號S_ADM。

步驟510：輸出模組108係根據調整視差圖像訊號S_ADM以及原始顯示訊號S_IN，輸出調整顯示訊號S_OUT，使三維立體顯示裝置10進行三維立體顯示操作。

步驟512：結束。

三維立體顯示流程50中每一步驟的詳細操作，可參考前述實施例於第1圖到第4圖及其相關段落獲得說明，在此不贅述。較佳地，步驟502到步驟506的先後操作順序，亦可根據實際需求來對應調整，例如啟動三維立體顯示裝置10後即先進行步驟506，將其視為起動三維立體顯示流程50的機制，以判斷三維立體顯示裝置10是否需要進行三維立體顯示操作，若判斷三維立體顯示裝置10需進行 三維立體顯示操作後，再依序進行步驟502、步驟504以及步驟508到步驟510，亦為本發明之範疇。另外，本實施例所提供之三維立體顯示操作，係可搭配其他影像處理機制流程，以提供使用者於裸眼狀態下，即可直接享受等效於電影院中的三維立體影像，同時可依據不同使用者之觀賞環境，於第一次啟動三維立體顯示裝置10後即自動進行一初始校正操作，或者亦搭配有一使用者輸入介面，預設有複數個舒適度模型/或情境模形等來供使用者適性選擇，亦為本發明之範疇。

綜上所述，本發明實施例係提供一種三維立體顯示裝置及其方法，係可適性地根據一舒適度模型及一使用者資訊，對應調整輸出訊號來進行一三維立體顯示操作，相較於習知技術的顯示裝置可能較難無法完整呈現電影院中的立體影像或須犧牲部份的影像解析度，本實施例係可重現電影院的立體影像於一般普遍或小型之顯示裝置上，不但可維持原始影像解析度，亦可減輕長期觀賞三維立體影像之使用者於視覺上的疲勞或避免產生暈眩之可能，進而提高三維立體顯示裝置的應用範圍。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧三維立體顯示裝置

100‧‧‧偵測模組

102‧‧‧判斷模組

104‧‧‧輸出裝置

106‧‧‧調整模組

108‧‧‧輸出模組

50‧‧‧三維立體顯示流程

500、502、504、506、508、510、512‧‧‧步驟

D‧‧‧兩眼間距離

S_D‧‧‧偵測結果

S_DR‧‧‧視差範圍訊號

S_IN‧‧‧原始顯示訊號

S_DM‧‧‧密度視差圖像訊號

S_ADM‧‧‧調整視差圖像訊號

S_OUT‧‧‧調整顯示訊號

P‧‧‧顯示視差

V‧‧‧觀賞距離

W‧‧‧顯示範圍

Z‧‧‧相對顯示距離

τ‧‧‧平均密度視差訊號

第1圖為本發明實施例一三維立體顯示裝置之示意圖。

第2圖係為本發明實施例一使用者與三維立體顯示裝置間之示意圖。

第3圖為本發明實施例一舒適度模型之示意圖。

第4圖為本發明實施例一平均密度視差訊號之示意圖。

第5圖為本發明實施例一三維立體顯示流程之流程圖。

10‧‧‧三維立體顯示裝置

100‧‧‧偵測模組

102‧‧‧判斷模組

104‧‧‧輸出裝置

106‧‧‧調整模組

108‧‧‧輸出模組

S_D‧‧‧偵測結果

S_DR‧‧‧視差範圍訊號

S_IN‧‧‧原始顯示訊號

S_DM‧‧‧密度視差圖像訊號

S_ADM‧‧‧調整視差圖像訊號

S_OUT‧‧‧調整顯示訊號

Claims (18)

1. 一種用於一三維立體顯示裝置之方法，包含有：根據一使用者資訊，產生一偵測結果；根據該偵測結果、一顯示裝置資訊以及一舒適度模型，產生一視差範圍訊號；擷取一原始顯示訊號之一密度視差圖像訊號；根據該視差範圍訊號以及該密度視差圖像訊號，產生一調整視差圖像訊號；以及根據該調整視差圖像訊號以及該原始顯示訊號，輸出一調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置進行一三維立體顯示操作。
2. 如請求項1所述之方法，其中根據該使用者資訊，產生該偵測結果之步驟，包含有：偵測該使用者與該三維立體顯示裝置間之一觀賞距離；偵測該使用者之一兩眼距離；以及根據該觀賞距離以及該兩眼距離，產生該偵測結果。
3. 如請求項1所述之方法，其中該顯示裝置資訊包含有一解析度、一顯示範圍、一顯示視差、一像素單元視差以及一相對顯示距離。
4. 如請求項1所述之方法，其中該舒適度模型係為一Panum area模型。
5. 如請求項1所述之方法，其中擷取該原始顯示訊號之該密度視差圖像訊號之步驟，更包含有：利用一立體匹配技術(Stereo matching technology)，以擷取該原始顯示訊號之該密度視差圖像訊號。
6. 如請求項5所述之方法，其中該密度視差圖像訊號包含有複數個密度視差訊號，而該原始顯示訊號係包含有複數個子原始顯示訊號來對應至該三維立體顯示裝置之複數個像素單元。
7. 如請求項6所述之方法，其更包含利用該立體匹配技術來擷取該複數個子原始顯示訊號所對應之該複數個密度視差訊號，而該複數個密度視差訊號中包含有一最大密度視差訊號以及一最小密度視差訊號。
8. 如請求項7所述之方法，其中根據該視差範圍訊號以及該密度視差圖像訊號，產生該調整視差圖像訊號之步驟，包含有：根據該複數個密度視差訊號，取得一平均密度視差訊號；以及根據該平均密度視差訊號、該最大密度視差訊號、該最小密度視差訊號以及該視差範圍訊號，產生該調整視差圖像訊號。
9. 如請求項1所述之方法，其中根據該調整視差圖像訊號以及該原始顯示訊號，輸出該調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置 進行該三維立體顯示操作之步驟，包含有：利用一深度影像繪圖法(Depth image based rendering，DIBR)以及該調整視差圖像訊號，將該原始顯示訊號轉換為該調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置顯示該調整顯示訊號並進行該三維立體顯示操作。
10. 一種三維立體顯示裝置，包含有：一偵測模組，用來根據一使用者資訊，產生一偵測結果；一判斷模組，用來根據該偵測結果、一顯示裝置資訊以及一舒適度模型，產生一視差範圍訊號；一接收模組，用來擷取一原始顯示訊號之一密度視差圖像訊號；一調整模組，用來根據該視差範圍訊號以及該密度視差圖像訊號，產生一調整視差圖像訊號；以及一輸出模組，用來根據該調整視差圖像訊號以及該原始顯示訊號，輸出一調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置進行一三維立體顯示操作。
11. 如請求項10所述之三維立體顯示裝置，其中該偵測模組更偵測該使用者與該三維立體顯示裝置間之一觀賞距離以及該使用者之一兩眼距離，以產生該偵測結果。
12. 如請求項10所述之三維立體顯示裝置，其中該顯示裝置資訊包含有一解析度、一顯示範圍、一顯示視差、一像素單元視差以 及一相對顯示距離。
13. 如請求項10所述之三維立體顯示裝置，其中該舒適度模型係為一Panum area模型。
14. 如請求項10所述之三維立體顯示裝置，其中該接收模組更利用一立體匹配技術(Stereo matching technology)，以擷取該原始顯示訊號之該密度視差圖像訊號。
15. 如請求項14所述之三維立體顯示裝置，其中該密度視差圖像訊號包含有複數個密度視差訊號，而該原始顯示訊號係包含有複數個子原始顯示訊號來對應至該三維立體顯示裝置之複數個像素單元。
16. 如請求項15所述之三維立體顯示裝置，其中該接收模組更利用該立體匹配技術來擷取該複數個子原始顯示訊號所對應之該複數個密度視差訊號，而該複數個密度視差訊號中包含有一最大密度視差訊號以及一最小密度視差訊號。
17. 如請求項16所述之三維立體顯示裝置，其中該調整模組更根據該複數個密度視差訊號，取得一平均密度視差訊號，並根據該平均密度視差訊號、該最大密度視差訊號、該最小密度視差訊號以及該視差範圍訊號，產生該調整視差圖像訊號。
18. 如請求項10所述之三維立體顯示裝置，其中該輸出模組更利用一深度影像繪圖法(Depth image based rendering，DIBR)以及該調整視差圖像訊號，將該原始顯示訊號轉換為該調整顯示訊號，使該三維立體顯示裝置顯示該調整顯示訊號並進行該三維立體顯示操作。