一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法、裝置及系統的製作方法
2023-10-11 08:18:09 1
一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法、裝置及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法、裝置及系統。其中，該方法包括：追蹤N個觀察者及其眼睛位置的移動，將投影設備的掃描頻率改變為初始掃描頻率的N倍，在該投影設備進行第i次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調整可編程反射鏡陣列中每個反射鏡的轉動角度，根據追蹤到的該第i個觀察者的眼睛位置的移動及該可編程反射鏡的轉動角度調製相應的左眼和右眼三維圖像，將該左眼和右眼的三維圖像向該投影屏投影，從而控制射入該第i個觀察者左眼和右眼的光學投影。通過上述方式，本發明能夠允許觀察者完全且無阻礙地自由移動且能夠觀看到唯一定製的三維立體圖像。
【專利說明】一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法、裝置及系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及視覺顯示【技術領域】，特別是涉及一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯 示方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002] 現在出現的全息（Holography)顯示技術，全息可以理解為三維顯示物體和畫面， 即展示一個物體全部視角的全部畫面的圖像。全息圖像技術包括利用特殊的技術手段記錄 並再現一個物體全部視角的全部畫面的圖像，從而使人眼產生和實際環境完全感覺一樣的 視覺效果。
[0003] 現有技術中，三維（3D)顯示技術能夠提供全息圖像，且該顯示技術正在日益普及 和應用，其不僅在計算機圖形學領域中，而且在其他不同的環境和技術中同樣得以實施。在 3D顯示技術方面，用戶通常要佩戴頭盔、特殊眼鏡等，將平面圖像轉換成虛擬立體的圖像。 但是，這種應用方式是獨自進行並且是具有妨礙性的：用戶佩戴頭盔、特殊眼鏡或是其他只 會將3D圖像單獨顯示給每個用戶的設備。
[0004] 雖然這些方法通常是成功的，但是它們並未被廣泛接受，這是因為觀察者通常不 喜歡在眼睛上戴東西。此外，這些方法在要將3D圖像投影給一個或多個偶然經過的過路 人、一群合作者或全體觀眾是無法實現的。如果要滿足這種同時觀看的需要，使得可以為處 於相同觀看環境並可以完全自由移動的每一個觀看者呈現唯一定製的自動立體3D圖像， 而且該圖像完全不同於那些正被任何其他觀看者所觀看的圖像，那麼將會是特別有利的。
【發明內容】
[0005] 本發明主要解決的技術問題是提供一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法、 裝置及系統，允許觀察者完全且無阻礙第自由移動且能夠觀看到唯一定製的（全息的）三 維立體圖像。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種能夠改變掃描頻 率的全息圖像顯示方法，所述方法包括：追蹤N個觀察者及其眼睛位置的移動，N為大於0 的自然數；將投影設備的掃描頻率改變為初始掃描頻率的N倍，以在進行同一畫面的投影 時針對每個觀察者進行一次掃描；其中，所述初始掃描頻率為N = 1時的掃描頻率；在所述 投影設備進行第i次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調整可 編程反射鏡陣列中每個反射鏡的轉動角度，以使得所述可編程反射鏡分別將對應左眼和右 眼的投影光線反射至對應的所述觀察者的左眼和右眼；其中，所述可編程反射鏡陣列分布 在投影屏表面，所述投影屏每個像素位置對應所述可編程反射鏡陣列中的一個可編程反射 鏡，i為自然數且〇〈i < N ;根據追蹤到的所述第i個觀察者的眼睛位置的移動及所述可編 程反射鏡的轉動角度調製相應的左眼和右眼三維圖像，將所述左眼和右眼的三維圖像向所 述投影屏投影，從而控制射入所述第i個觀察者左眼和右眼的光學投影。
[0007] 其中，所述方法還包括：追蹤觀察者以判斷觀察者的數量是否從N變化為N±n ;其 中，n、N±n均為大於O的自然數；若所述觀察者的數量從N變化為N±n時，將所述投影設 備的掃描頻率改變為初始掃描頻率的N±n倍；然後依次執行所述調整可編程反射鏡的轉 動角度的步驟以及所述調製三維圖像的步驟。
[0008] 其中，所述追蹤觀察者以判斷觀察者的數量是否從N變化為N±n的步驟之後，還 包括：根據追蹤到的每個所述觀察者的眼睛位置的移動確定對應觀察者是否有效；統計確 定的有效觀察者以確定觀察者的數量。
[0009] 其中，所述根據所述每個觀察者的眼睛位置的移動確定觀察者是否有效的步驟具 體為：根據所述每個觀察者的眼睛位置的移動是否在預定方向範圍內以確定對應的觀察者 是否有效；其中，所述預定方向範圍為所述投影屏所在方向的範圍。
[0010] 其中，所述在所述投影設備進行第i次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛 位置的移動相應地調整可編程反射鏡陣列中每個反射鏡的轉動角度的步驟具體為：在所述 投影設備進行第i次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調整所述 可編程反射鏡陣列中每個反射鏡相對於所述投影屏表面的角度，以改變所述反射鏡的法線 方向。
[0011] 其中，所述根據追蹤到的所述第i個觀察者的眼睛位置的移動及所述可編程反射 鏡的轉動角度調製相應的左眼和右眼三維圖像，將所述左眼和右眼的三維圖像向所述投影 屏投影的步驟包括：與所述可編程反射鏡的法線進行關聯；分別將左眼三維圖像和右眼三 維圖像的入射光投影到所述投影屏對應像素所對應的可編程反射鏡的法線位置，並經過所 述可編程反射鏡的反射從所述法線位置相應地射入所述第i個觀察者的左眼和右眼，從而 分別將左眼和右眼的三維圖像投影到相應的左眼和右眼的位置。
[0012] 其中，所述方法還包括：響應所述追蹤N個觀察者的眼睛位置的移動，相應地調整 左眼和右眼三維圖像以產生全息圖像。
[0013] 為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種能夠改變掃描 頻率的全息圖像顯示裝置，所述裝置包括：投影屏，具有分布在其表面的可編程反射單元陣 列，且所述投影屏每個像素位置對應所述可編程反射單元陣列中的一個可編程反射單元； 控制單元，用於在投影同一畫面的不同掃描時刻根據相應觀察者的眼睛位置的移動相應地 調整所述可編程反射單元陣列中每個反射單元的反射角度，以使得所述可編程反射單元分 別將對應左眼和右眼的投影光線反射至對應的所述觀察者的左眼和右眼。
[0014] 為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種能夠改變掃描 頻率的全息圖像顯示系統，所述系統包括追蹤設備、顯示裝置、三維圖像處理裝置以及投影 設備；所述追蹤設備用於追蹤觀察者以確定觀察者的數量N，以及追蹤每個觀察者的眼睛 位置的移動；其中，N為大於0的自然數；投影設備，用於根據所述追蹤設備追蹤到的觀察 者的數量N將其掃描頻率改變為初始掃描頻率的N倍，以在進行同一畫面的投影時針對每 個觀察者進行一次掃描；其中，所述初始掃描頻率為N = 1時的掃描頻率；所述顯示裝置包 括：投影屏，具有分布在其表面的可編程反射單元陣列，且所述投影屏每個像素位置對應所 述可編程反射單元陣列中的一個可編程反射單元；以及控制單元，用於在所述投影設備進 行第i次掃描時根據所述追蹤設備追蹤到的所述第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調 整所述可編程反射單元陣列中每個反射單元的反射角度，以使得所述可編程反射單元分別 將對應左眼和右眼的投影光線反射至對應的所述第i個觀察者的左眼和右眼；其中，i為自 然數且0〈i彡N ;所述三維圖像處理裝置用於在所述投影設備進行第i次掃描時根據所述 追蹤設備追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動及所述控制單元調整的所述可編程反 射單元的反射角度調製相應調製左眼和右眼三維圖像，控制所述投影設備分別將所述左眼 和右眼三維圖像向所述投影屏投影，從而控制射入所述第i個觀察者左眼和右眼的光學投 影。
[0015] 其中，所述三維圖像處理裝置包括：圖像處理單元，用於將所需顯示的圖像渲染成 3D圖像；顯示界面和圖像分割單元，用於將來自所述圖像處理單元的3D圖像分成左眼三維 圖像和右眼三維圖像；信號處理單元，用於根據所述追蹤設備追蹤到的觀察者的眼睛位置 的移動以及所述控制單元調製所述可編程反射單元的反射角度產生相應的左眼圖像調製 信號和右眼圖像調製信號；左眼圖像調製單元，用於響應所述信號處理單元產生的左眼圖 像調製信號對所述左眼三維圖像進行調製，並控制所述投影設備將調製後的所述左眼三維 圖像投影到所述投影屏；以及右眼圖像調製單元，用於響應所述信號處理單元產生的右眼 圖像調製信號對所述右眼三維圖像進行調製，並控制所述投影設備將調製後的所述右眼三 維圖像投影到所述投影屏。
[0016] 本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明將可編程反射鏡陣列布設 在投影屏表面，並預先定義投影屏每個像素位置對應一個可編程反射鏡，當追蹤到的N個 觀察者時將投影設備的掃描頻率改變為初始掃描頻率的N倍。然後在該投影設備進行第i 次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調整可編程反射鏡陣列中 每個反射鏡的轉動角度以調製相應的左眼和右眼三維圖像，使得左眼和右眼的三維圖像向 所述投影屏投影時能夠射入該第i個觀察者左眼和右眼的光學投影。從而允許觀察者完全 且無阻礙地自由移動且能夠觀看到唯一定製的三維立體圖像。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明第一實施方式中的一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法的 流程示意圖；
[0018] 圖2-1、2-2、2_3是本發明實施方式中掃描頻率與觀察者數量關係的時序圖；
[0019] 圖3是本發明第二實施方式中的一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法的 流程示意圖；
[0020] 圖4是本發明實施方式中的調製左眼和右眼三維圖像方法流程示意圖；
[0021] 圖5是本發明實施方式中的一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示裝置的結構 示意圖；
[0022] 圖6是本發明實施方式中的一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示系統的結構 示意圖。
[0023] 元件標號：
【權利要求】
1. 一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法，其特徵在於，所述方法包括： 追蹤N個觀察者及其眼睛位置的移動，N為大於0的自然數； 將投影設備的掃描頻率改變為初始掃描頻率的N倍，以在進行同一畫面的投影時針對 每個觀察者進行一次掃描；其中，所述初始掃描頻率為N = 1時的掃描頻率； 在所述投影設備進行第i次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應 地調整可編程反射鏡陣列中每個反射鏡的轉動角度，以使得所述可編程反射鏡分別將對應 左眼和右眼的投影光線反射至對應的所述觀察者的左眼和右眼；其中，所述可編程反射鏡 陣列分布在投影屏表面，所述投影屏每個像素位置對應所述可編程反射鏡陣列中的一個可 編程反射鏡，i為自然數且〇〈i < N ; 根據追蹤到的所述第i個觀察者的眼睛位置的移動及所述可編程反射鏡的轉動角度 調製相應的左眼和右眼三維圖像，將所述左眼和右眼的三維圖像向所述投影屏投影，從而 控制射入所述第i個觀察者左眼和右眼的光學投影。
2. 根據權利要求1所述的能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法，其特徵在於，所述 方法還包括： 追蹤觀察者以判斷觀察者的數量是否從N變化為N±n ;其中，n、N±n均為大於0的自 然數； 若所述觀察者的數量從N變化為N±n時，將所述投影設備的掃描頻率改變為初始掃描 頻率的N±n倍；然後依次執行所述調整可編程反射鏡的轉動角度的步驟以及所述調製三 維圖像的步驟。
3. 根據權利要求2所述的能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法，其特徵在於，所述 追蹤觀察者以判斷觀察者的數量是否從N變化為N±n的步驟之後，還包括： 根據追蹤到的每個所述觀察者的眼睛位置的移動確定對應觀察者是否有效； 統計確定的有效觀察者以確定觀察者的數量。
4. 根據權利要求3所述的能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法，其特徵在於，所述 根據所述每個觀察者的眼睛位置的移動確定觀察者是否有效的步驟具體為： 根據所述每個觀察者的眼睛位置的移動是否在預定方向範圍內以確定對應的觀察者 是否有效；其中，所述預定方向範圍為所述投影屏所在方向的範圍。
5. 根據權利要求1所述的能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法，其特徵在於，所述 在所述投影設備進行第i次掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調 整可編程反射鏡陣列中每個反射鏡的轉動角度的步驟具體為：在所述投影設備進行第i次 掃描時根據追蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調整所述可編程反射鏡陣列 中每個反射鏡相對於所述投影屏表面的角度，以改變所述反射鏡的法線方向。
6. 根據權利要求5所述的能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示方法，其特徵在於，所述 根據追蹤到的所述第i個觀察者的眼睛位置的移動及所述可編程反射鏡的轉動角度調製 相應的左眼和右眼三維圖像，將所述左眼和右眼的三維圖像向所述投影屏投影的步驟包 括： 與所述可編程反射鏡的法線進行關聯； 分別將左眼三維圖像和右眼三維圖像的入射光投影到所述投影屏對應像素所對應的 可編程反射鏡的法線位置，並經過所述可編程反射鏡的反射從所述法線位置相應地射入所 述第i個觀察者的左眼和右眼，從而分別將左眼和右眼的三維圖像投影到相應的左眼和右 眼的位置。
7. 根據權利要求1所述的全息圖像的顯示方法，其特徵在於，所述方法還包括： 響應所述追蹤N個觀察者的眼睛位置的移動，相應地調整左眼和右眼三維圖像以產生 全息圖像。
8. -種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示裝置，其特徵在於，所述裝置包括： 投影屏，具有分布在其表面的可編程反射單元陣列，且所述投影屏每個像素位置對應 所述可編程反射單元陣列中的一個可編程反射單元； 控制單元，用於在投影同一畫面的不同掃描時刻根據相應觀察者的眼睛位置的移動相 應地調整所述可編程反射單元陣列中每個反射單元的反射角度，以使得所述可編程反射單 元分別將對應左眼和右眼的投影光線反射至對應的所述觀察者的左眼和右眼。
9. 一種能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示系統，其特徵在於，所述系統包括追蹤設備、 顯示裝置、三維圖像處理裝置以及投影設備； 所述追蹤設備用於追蹤觀察者以確定觀察者的數量N，以及追蹤每個觀察者的眼睛位 置的移動；其中，N為大於0的自然數； 投影設備，用於根據所述追蹤設備追蹤到的觀察者的數量N將其掃描頻率改變為初始 掃描頻率的N倍，以在進行同一畫面的投影時針對每個觀察者進行一次掃描；其中，所述初 始掃描頻率為N = 1時的掃描頻率； 所述顯示裝置包括： 投影屏，具有分布在其表面的可編程反射單元陣列，且所述投影屏每個像素位置對應 所述可編程反射單元陣列中的一個可編程反射單元；以及 控制單元，用於在所述投影設備進行第i次掃描時根據所述追蹤設備追蹤到的所述第 i個觀察者的眼睛位置的移動相應地調整所述可編程反射單元陣列中每個反射單元的反射 角度，以使得所述可編程反射單元分別將對應左眼和右眼的投影光線反射至對應的所述第 i個觀察者的左眼和右眼；其中，i為自然數且〇〈i < N ; 所述三維圖像處理裝置用於在所述投影設備進行第i次掃描時根據所述追蹤設備追 蹤到的第i個觀察者的眼睛位置的移動及所述控制單元調整的所述可編程反射單元的反 射角度調製相應調製左眼和右眼三維圖像，控制所述投影設備分別將所述左眼和右眼三維 圖像向所述投影屏投影，從而控制射入所述第i個觀察者左眼和右眼的光學投影。
10. 根據權利要求8所述的能夠改變掃描頻率的全息圖像顯示系統，其特徵在於，所述 三維圖像處理裝置包括： 圖像處理單元，用於將所需顯示的圖像渲染成3D圖像； 顯示界面和圖像分割單元，用於將來自所述圖像處理單元的3D圖像分成左眼三維圖 像和右眼三維圖像； 信號處理單元，用於根據所述追蹤設備追蹤到的觀察者的眼睛位置的移動以及所述控 制單元調整的所述可編程反射單元的反射角度產生相應的左眼圖像調製信號和右眼圖像 調製信號； 左眼圖像調製單元，用於響應所述信號處理單元產生的左眼圖像調製信號對所述左 眼三維圖像進行調製，並控制所述投影設備將調製後的所述左眼三維圖像投影到所述投影 屏；以及 右眼圖像調製單元，用於響應所述信號處理單元產生的右眼圖像調製信號對所述右 眼三維圖像進行調製，並控制所述投影設備將調製後的所述右眼三維圖像投影到所述投影 屏。
【文檔編號】H04N13/00GK104394395SQ201410527736
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】劉美鴻, 陳易華 申請人:深圳市億思達科技集團有限公司