一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法

一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法

摘要：本发明提出一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，包括以下步骤：物理参数获取；重叠因子关系获取；重叠面积获取；亮度对比曲线获取；串扰定量获取。本发明提供的一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法、装置和存储介质，为解决狭缝光栅裸眼3D串扰问题提供了参考方法，为串扰问题给裸眼3D显示所带来的视觉眩晕、疲劳感开辟了解决问题的方向，将大大有利于狭缝光栅裸眼立体显示器的应用发展。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN111458897B

专利申请（专利权）人：上海济丽信息技术有限公司
权利人地址：上海市杨浦区赤峰路65号同济科技园3号楼101室

专利发明（设计）人：刘红,罗亮,秦迪,刘明,李宁

主权利要求:一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法。
背景技术
[0002] 狭缝光栅裸眼3D立体显示器是通过狭缝的遮挡效应来实现立体显示的，基于双目视差的狭缝光栅裸眼立体显示器通过狭缝的遮挡效应，在正确观看位置时，使得左右眼分别看到各自图像，从而产生立体视觉。
[0003] 双目视差裸眼3D显示目前的一大瓶颈在于视觉上的眩晕感、疲劳感，在很大程度上影响着裸眼3D显示的大规模应用领域。而眩晕感、疲劳感均是由“串扰”所引起的，其主要成因是眼睛偏离正确位置，即左眼可以看到部分右眼的像素图像或反之。裸眼3D显示器的串扰是决定成像质量的关键，串扰必须要控制在5％以内，否则会引起严重视觉疲劳。显然，串扰的控制和消除尤为重要，而首要必须解决的问题在于能够定量确定和计算串扰。
发明内容
[0004] 本发明是为了解决上述问题而进行的，提供了一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明提出一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，具有这样的特征，包括以下步骤：
[0006] 物理参数获取：获取显示器上子像素的宽度、人眼左右移动时狭缝光栅裸眼3D视点个数、人眼瞳距和观看距离，根据第一预设规则得到狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离、狭缝光栅的孔径宽度以及狭缝光栅的周期；
[0007] 重叠因子关系获取：根据所述狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离以及第二预设规则，得到重叠因子与人眼平移距离的关系；
[0008] 重叠面积获取：在人眼平移时造成的狭缝投影与像素的扫描运动重叠区间内，基于所述重叠因子与人眼平移距离的关系以及第三预设规则，得到人眼平移时狭缝投影与像素的重叠面积，以及基于人眼移动距离和重叠面积得到的第一曲线图；
[0009] 亮度对比曲线获取：根据所述第一曲线图和所述人眼瞳距，得到基于同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化曲线的第二曲线图；
[0010] 串扰定量获取：在同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化曲线的重叠区域中，将同一眼睛看到的所述相邻两个像素的曲线高度值之比为作为串扰定量。
[0011] 另外，本发明提供的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，还具有这样的特征，所述第一预设规则包括：
[0012]
[0013] 其中，Wp为3D显示器上子像素的宽度；K为人眼左右移动时狭缝光栅裸眼3D视点个数，Q为人眼的瞳孔间距，L为观看距离。
[0014] 另外，本发明提供的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，还具有这样的特征，狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离D、狭缝光栅的孔径宽度Ww以及狭缝光栅的周期Ws分别为：
[0015]
[0016] 其中，狭缝光栅的周期Ws为Ww+Wb，Wb为狭缝光栅的挡光宽度。
[0017] 另外，本发明提供的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，还具有这样的特征，第二预设规则为:
[0018]
[0019] 其中，s为人眼平移距离，a为重叠因子。
[0020] 另外，本发明提供的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，还具有这样的特征，所述重叠面积获取步骤中：将人眼平移时导致的狭缝的投影与像素的重叠扫描运动区间分为第一数量个运动区间，基于所述重叠因子与人眼平移距离s的关系以及第三预设规则、根据第四预设规则得到各运动区间内人眼平移时狭缝的投影与像素的各重叠面积，以及基于人眼移动距离和重叠面积的第一曲线。
[0021] 另外，本发明提供的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，还具有这样的特征，所述第三预设规则为：所述狭缝宽度与像素宽度相等。另外，本发明提供的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，还具有这样的特征，所述第四预设规则包括：所述各重叠面积S1、S2、S3、S4、S5分别为：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027] 其中，amax1为重叠因子最大值，
[0028] fa为串扰周期。
[0029] 发明作用和效果
[0030] 本发明所涉及的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，提供了一种针对狭缝光栅裸眼3D显示串扰的定量计算路径，通过人眼不同位置的重叠面积可逐个定量计算，并以此画出人眼移动时所看到的某一固定像素的亮度变化，将各个位置的对应值绘制成亮度变化曲线。在某一特定位置，左或右眼看到的正确像素的亮度与相邻像素的亮度之比，即两曲线任意位置的高度值之比为实际串扰值，可计算人眼在任意位置的串扰定量值，有效的填补了狭缝光栅裸眼3D显示在串扰定量估算方法上的空白。同时，在现有技术条件下，为解决狭缝光栅裸眼3D串扰问题提供了参考方法，为串扰问题给裸眼3D显示所带来的视觉眩晕、疲劳感开辟了解决问题的方向，将大大有利于狭缝光栅裸眼立体显示器的应用发展。
附图说明
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0032] 图1为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的多视点狭缝光栅裸眼3D显示原理图；
[0033] 图2为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的狭缝光栅裸眼3D串扰示意图；
[0034] 图3为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的狭缝相对像素扫描引起的重叠面积变化示意图；
[0035] 图4为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的人眼移动时观察到的某一像素亮度变化曲线图；
[0036] 图5为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的人眼移动时观察到的相邻两像素亮度变化曲线图。
[0037] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0038] 以下参照附图及实施例对本发明所涉及的一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法、装置和存储设备作详细的描述。以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0039] 本发明提供了一种狭缝光栅裸眼3D显示器串扰定量估算方法，包括以下步骤：：
[0040] 物理参数获取：获取显示器上子像素的宽度Wp、人眼左右移动时狭缝光栅裸眼3D视点个数K、人眼瞳距Q和观看距离L，根据第一预设规则得到狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离D、狭缝光栅的孔径宽度Ww以及狭缝光栅的周期Ws。
[0041] 图1为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的多视点狭缝光栅裸眼3D显示原理图。
[0042] 如图1所示，黑色狭缝光栅位于显示器前方，狭缝光栅上有细小的透光缝隙，通过狭缝光栅上黑条的遮挡效果，观看者左眼透过光栅上的狭缝只看到左眼像素(黑色)，右眼只看到右眼像素(白色)，而黑白列分别显示左右不同视角的图像，从而产生立体视觉。
[0043] 更具体而言，本发明的电子装置中，所述第一预设规则包括：
[0044]
[0045] 其中，Wp为3D显示器上子像素的宽度；K为人眼左右移动时狭缝光栅裸眼3D视点个数，Q为人眼的瞳孔间距，L为观看距离。
[0046] 在一些实施例中，狭缝光栅采用激光雕刻技术制作，为了更加直观反映狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，选择狭缝光栅裸眼3D显示的双视点为描述对象，即人眼左右移动时狭缝光栅裸眼3D视点个数K＝2。3D显示器上RGB子像素宽度为≈0.0682mm，人眼的瞳孔间距Q＝65mm，观看距离L＝500mm。
[0047] 进一步，所述狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离D、狭缝光栅的孔径宽度Ww以及狭缝光栅的周期Ws分别为：
[0048]
[0049] 其中，狭缝光栅的周期Ws为Ww+Wb，Wb为狭缝光栅的挡光宽度。
[0050] 在一些实施例中，依据式(1)可求得狭缝光栅的孔径宽度Ww＝0.0681mm，周期Ws＝0.2725mm，狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离D＝0.5241mm。更具体的，在双视点的前提
2
下，液晶显示屏的分辨率为1440*900mm；此时像素宽度Wp为0.2835mm。

[0051] 重叠因子关系获取：根据所述狭缝光栅与液晶显示屏之间的距离D以及第二预设规则，得到重叠因子与人眼平移距离s的关系。
[0052] 图2为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的狭缝光栅裸眼3D串扰示意图。如图2所示，狭缝的投影与某一像素的重叠，其重叠因子a将与串扰成正比。所述的第二预设规则为:
[0053]
[0054] 其中，s为人眼平移距离，a为重叠因子。
[0055] 在一些实施例中，D＝0.5241mm，L＝500mm，则
[0056] 重叠面积获取：在人眼平移时造成的狭缝投影与像素的扫描运动重叠区间内，基于所述重叠因子与人眼平移距离s的关系以及第三预设规则，得到人眼平移时狭缝投影与像素的重叠面积，以及基于人眼移动距离和重叠面积得到的第一曲线图。
[0057] 图3为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的狭缝相对像素扫描引起的重叠面积变化示意图。
[0058] 为了定量计算串扰大小，从人眼瞳孔中心出发，通过狭缝边缘作射线，将狭缝投影到液晶屏。如图3所示，当人眼左右移动时，相当于狭缝的投影在像素上做相反方向扫描，狭缝的投影与某一像素的重叠面积越大，则人眼看到该像素的亮度越高。因此通过狭缝与像素的重叠面积可以定量间接推算串扰大小。
[0059] 图4为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的人眼移动时观察到的某一像素亮度变化曲线图。
[0060] 更具体而言，所述重叠面积获取步骤中：将人眼平移时导致的狭缝的投影与像素的重叠扫描运动区间分为第一数量个运动区间，基于所述重叠因子与人眼平移距离s的关系以及第三预设规则，得到各运动区间内人眼平移时狭缝的投影与像素的各重叠面积，以及基于人眼移动距离和重叠面积的第一曲线，如图3所示。
[0061] 在一些实施例中，将人眼移动过程中的5个位置为作特定计算点。即将人眼平移时导致的狭缝的投影与像素的重叠扫描运动区间分为5个运动区间(C1、C2、C3、C4、C5)，基于所述重叠因子a与人眼平移距离s的关系以及第三预设规则，根据第四预设规则得到各运动区间内人眼平移时狭缝的投影与像素的各重叠面积，以及基于人眼移动距离和重叠面积的第一曲线。
[0062] 如图3所示，为了方便计算重叠面积，将狭缝的投影(平行四边形)相对像素(长方形)的扫描运动分为5个区间(C1、C2、C3、C4、C5)，结合上述a与s的关系，根据式(1)、(2)，与每个区间(C1、C2、C3、C4、C5)相对应的重叠面积S1、S2、S3、S4、S5可分别定量计算，得出5个不同阶段的重叠面积。
[0063] 其中，为了抑制莫尔条纹的影响，狭缝相对于像素偏转18度倾斜放置；为了简化计算，因D远小于L，根据第三预设规则，所述狭缝宽度与像素宽度相等，从而使得狭缝宽度近似等于像素宽度。
[0064] 另外，所述第四预设规则包括：所述各重叠面积S1、S2、S3、S4、S5分别为：
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
[0069]
[0070] 其中，amax1为重叠因子最大值，fa为串扰周期。
[0071] 所述重叠因子最大值可根据公式(2)，当人眼平移距离最大时求得。所述串扰周期为根据人眼移动速度确定的定量
[0072] 同时，根据上述得到的重叠区域的面积值，以人眼移动距离为横坐标，重叠面积为纵坐标，得到人眼移动时所看到的某一个固定像素的亮度变化的第一曲线图。如图4所示，标出了5个不同阶段对应的5个小区域所对应的亮度曲线段。
[0073] 亮度对比曲线获取：根据所述第一曲线图和所述人眼瞳距，得到基于同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化曲线的第二曲线图；
[0074] 图5为本发明的狭缝光栅裸眼3D显示器的人眼移动时观察到的相邻两像素亮度变化曲线图。
[0075] 如图5所示，将亮度变化曲线(图5中的实线曲线)平移一个瞳距(此时的峰值位置代表同一眼睛将恰好看到相邻像素)，可再得到另一条曲线(在图5中为虚线曲线，根据同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化曲线，从而得到第二曲线图。
[0076] 串扰定量获取：在同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化曲线的重叠区域中，将同一眼睛看到的所述相邻两个像素(即正确像素与相邻像素)的曲线高度值之比为作为串扰定量。
[0077] 如图5所示，两条曲线分别对应同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化，从图中可以看出左或右眼偏离峰值位置(即正确观看位置)越远，亮度越低。在同一眼睛看到的相邻两个像素的亮度变化曲线的重叠区域O区中，同一眼睛看到的正确像素的亮度与相邻像素的曲线高度值之比即为串扰定量。如在图5中，在重叠区域O区中，线条X与两个曲线分别相交，得到两个不同高度值(如图中两条水平虚线所对应的高度值所示)，实线曲线相交高度与虚线曲线高度之比则为此时的串扰定量。
[0078] 实施例的作用与效果
[0079] 根据本实施例所涉及的所涉及的狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法，提供了一种针对狭缝光栅裸眼3D显示串扰的定量计算路径，通过人眼不同位置的重叠面积可逐个定量计算，并以此画出人眼移动时所看到的某一固定像素的亮度变化，将各个位置的对应值绘制成亮度变化曲线。在某一特定位置，左或右眼看到的正确像素的亮度与相邻像素的亮度之比，即两曲线任意位置的高度值之比为实际串扰值，可计算人眼在任意位置的串扰定量值，有效的填补了狭缝光栅裸眼3D显示在串扰定量估算方法上的空白。同时，在现有技术条件下，为解决狭缝光栅裸眼3D串扰问题提供了参考方法，为串扰问题给裸眼3D显示所带来的视觉眩晕、疲劳感开辟了解决问题的方向，将大大有利于狭缝光栅裸眼立体显示器的应用发展。
[0080] 上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
[0081] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0082] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

专利地区：上海

专利申请日期：2020-06-02

专利公开日期：2022-02-08

专利公告号：CN111458897B