專利名稱：一種實用的具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端的制作方法
一種實用的具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端自由立體顯示終端是一種不用戴特殊眼鏡就可以觀看立體影像 的裝置，問世以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于廣告?zhèn)髅筋I(lǐng)域。這種裝置，有的 是通過在平板顯示器上安裝狹縫光柵實現(xiàn)的，也有的是在平板顯示器 上安裝柱鏡板實現(xiàn)的。圖像文件是特殊制作的，是由按照一定規(guī)律制 作的多視點圖像編碼形成的。觀察者通過光柵或柱鏡板觀看這種立體 圖像，由于光柵的遮擋或柱鏡的折射作用，使得觀察者的左眼和右眼 看到具有不同視差的圖像，因此形成立體視覺。一臺計算機成為這種自由立體顯示終端的播放器，它通常由硬件 和軟件兩部分構(gòu)成。由于計算機的體積較大，同自由立體顯示終端之 間又有許多連接線，因此給使用、調(diào)試和安裝帶來諸多不便。用戶不斷提出對具有嵌入式播放器功能的自由立體顯示終端的 產(chǎn)品要求，不少廠商也在積極開發(fā)研制，但至今沒有實用的具有嵌入 式播放功能的自由立體顯示終端問世。本發(fā)明提出了一種實用的具有嵌入式播放器的自由立體顯示終 端。該終端包括了嵌入式計算機自由立體圖像播放功能和自由立體圖 像顯示功能，并達到完全實用化的水平。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細說明。

圖1是一種具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端的整體框圖。
1是嵌入式計算機主板，具有全數(shù)字DVI視頻信號播放功能，2是可熱插拔USB接口鍵盤，3是可熱插拔USB接口鼠標，4是可熱插 拔的光盤驅(qū)動器，5是可熱插拔的USB移動硬盤，6是有線或無線網(wǎng) 絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置，7是供電電源，8是自由立體圖像顯示終端，9是 自由立體圖像。其中l(wèi)、 7、 8是完全一體化的，而其它部分均是可移 動的，比如在調(diào)試設(shè)備時，將鍵盤2和鼠標3接入，調(diào)試完畢后，即 可拔掉。為了方便用戶，當(dāng)然也可以采用無線鍵盤和無線鼠標。4、 5、 6都是讀入各種圖像數(shù)據(jù)用的，有時為了更換生級驅(qū)動程序，也可以 直接從U盤讀入。通過6可以實現(xiàn)遠程控制，也可以實現(xiàn)無線上網(wǎng)遠 程控制。圖像數(shù)據(jù)可以直接通過6遠程無線輸入計算機1中，也可以 用6實現(xiàn)對1的遠程啟動和各種控制。10是一條全數(shù)字視頻信號傳 輸ft，它把一組DVI信號傳輸?shù)阶杂闪Ⅲw顯示,端的圖像輸入接口。 8是自由立體圖像顯示終端，由液晶或等離子顯示器、背光光源、驅(qū) 動電路、立體圖像光柵或立體圖像柱鏡板構(gòu)成。圖2是對這種具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端的補充說 明。8是自由立體顯示終端，嵌入式計算機已經(jīng)安裝在其中。11是供 給8的電源。在自由立體顯示終端的一側(cè)，有4個USB接口和一個網(wǎng) 絡(luò)接口。其中2接鼠標，3接鍵盤，4接可移動光盤，5接可移動硬 盤，6是網(wǎng)絡(luò)接口。圖3是這種具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖。19是具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端，ll是為該終端供 電的電源，12是專門為平板自由立體顯示器驅(qū)動電路和背光光源電
路供電的電源電路，13是驅(qū)動平板自由立體顯示器背光光源的驅(qū)動 電路，16是平板自由立體顯示器件的驅(qū)動信號接口， 15是專門為嵌 入式計算機主板供電的電源，其中圓形的部分是冷卻風(fēng)扇，l是嵌入式計算機主板，17是為該主板散熱的風(fēng)扇，18是該主板上的顯卡輸 出的全數(shù)字自由立體圖像信號，由DVI接口或HDMI接口輸出，接入 平板自由立體電視終端的DVI輸入端或HDMI輸入端，2、 3、 4、 5、 是嵌入式計算機主板的外接4個USB接口，分別接外接鼠標、鍵盤、 光驅(qū)、移動硬盤，6是網(wǎng)絡(luò)接口，可以有線或無線上網(wǎng)通訊。圖4是對這種具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端的立體顯 示部分的說明。20是平板顯示器的背光光源，13是該背光光源的驅(qū) 動電信號，21是平板顯示器，可以是液晶顯示器，也可以是等離子 顯示器，16是該平板顯示器件的圖像驅(qū)動電路，22是立體成像光柵 或立體成像柱鏡板。在13的驅(qū)動下，20開始發(fā)光，該光線經(jīng)過平板 顯示器件21投射到觀察者的眼中，21在16的辨動下，每個像素的 光透過率根據(jù)所顯示圖像的明暗情況而發(fā)生變化，這樣背光光源的光 強通過這些像素時也會發(fā)生強弱的變化，使得觀察者可以看到明暗變 化的圖像，此外，每個像素都是由紅、綠、蘭，三個子像像素構(gòu)成的， 它們在亮度上的不同組合，又構(gòu)成了每個像素的彩色。在平板顯示器 件21中，顯示單元是像素，每個像素由三個子像素構(gòu)成，它們是紅 子像素23、綠子像素24、藍子像素25。圖中只畫出一個像素，實際 情況是每個平板顯示器件都有幾百萬個像素，t比如一個分辨率為 1366X768的平板顯示器件，其像素總數(shù)為1049088個。22是立體成
像光柵，或立體成像柱鏡板，28是光柵的狹縫，或者是柱鏡板的柱鏡。如果用23反映右眼的一個圖像子像素，用24反映左眼的一個圖 像子像素，則由于立體成像光柵22的作用，自23和24發(fā)出的光線 經(jīng)過28后，會分別到達觀察者的右眼和左眼，因而使得觀察者看到 一個立體圖像像素，無數(shù)個這樣的立體圖像像素就會構(gòu)成一副完整的 立體圖像。22和21之間有一個距離29，它可以保證觀察者在一個 確定的觀察距離內(nèi)看到最好的立體圖像。圖5說明這種具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端的立體圖 像的編碼方式。30， 31， 32， 34是以一定固定間距35放置的攝像機， 可以是視頻攝像機，也可是計算機圖像處理軟件中的虛擬攝像機。29 是被拍攝的目標，全部攝像機都要會聚到被拍攝目標的同一個點上。 這些攝像機的數(shù)量是不確定的，如果攝像機的數(shù)目多一些，那么獲得 的自由立體圖像的視角就大一些，圖像的立體效果就更平滑一些，如 同我們水平移動我們的頭部觀看景物一樣如果移動的步長很小，看 到的圖像就非常連續(xù)平滑，如果跳躍式的移動，我們看到的圖像當(dāng)然 就會不連續(xù)，也無法平滑。但是如果攝像機設(shè)置,的多了，對顯示分辨 率的要求也就高了，考慮到性價比，在現(xiàn)有的平板顯示器的顯示分辨 率下， 一般可以取的攝像機數(shù)目為2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9。攝像 機如果取的數(shù)目多于9個以上，則即便采用高清分辨率的平板顯示器 (1920X1080)，也只能獲得約800X600的立體圖像效果。36、 37、 38、 39、 40是攝像機拍攝到的景物的圖像，這些圖像 由于每個攝像機之間存在距離35，因此存在圖像的水平視差異，這
是形成立體圖像的根本元素。注意這些圖像都是由無數(shù)個像素構(gòu)成 的，而每個像素又是由紅子像素、綠子像素、藍子像素構(gòu)成的。這樣 的圖像序列可以是不同數(shù)目，我們在此為方便說明，采用5個攝像機。 圖6說明了這些具有視差的圖像是如何被合成為一幅立體圖像的。36、 37、 38、 39、 40是相隔一定距離35同時拍攝到的一組圖像， 因為攝像機具有一定的間距，因此這些圖像存在視差異。這些圖像都 是由像素來反映的，假設(shè)水平像素有1280個，垂直像素有1024個， 每一幅圖像含有像素總數(shù)為1310720個。其中每個像素由水平排列的 三個子像素構(gòu)成，因此水平方向上共有3840個子像素，垂直方向上 共有1024個子像素?？傋酉袼財?shù)為3932160個。我們分別將36、 37、38、 39、 40中的第1列的子像素提取出來，水平排列成51。用同樣 的方法，將36、 37、 38、 39、 40中的第2列、第3列、直至第3840 列的子像素提取出來，依照51的方式排列，最終形成一幅新圖像52。 顯然，這幅圖像的水平尺寸48大出原圖像5倍，但垂直尺寸49沒有 變化。為了保證這幅圖像在水平和垂直比率上同原圖像是一樣的，需 要將圖52在垂直方向放大5倍，形成圖42。這樣48和50的比率就 同原圖一樣了。 42就是合成好的立體圖像，如果我們將36、 37、 38、39、 40稱做具有視差的序列圖像，那么42就是一幅由這些序列圖像 合成的立體圖像。將一個狹縫光柵或柱鏡板放在這幅立體圖像上，就 可以看到這幅立體圖像的真實的立體效果了。當(dāng)然，這個狹縫光柵或 柱鏡板的光學(xué)參數(shù)應(yīng)該同這幅立體圖像相匹配。合成上述立體圖像可 以通過各種作圖軟件實現(xiàn)，也可以通過編寫特殊的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。
圖7說明狹縫光柵或柱鏡板的光學(xué)參數(shù)同顯示立體圖像之間的關(guān)系。36、 37、 38、 39、 40是以子像素顯示的由五臺攝像機拍攝的 序列圖的顯示單元；55是狹縫光柵，56是光柵的透光狹縫，57是狹 縫光柵的周期；53是觀察者的左眼，54是觀察者的右眼；58是狹縫 光柵到顯示單元之間的距離。由于58和57之間的幾何關(guān)系、以及 36和37等子像素之間的距離、以及觀察者雙眼之間的距離、還有觀 察者到顯示屏之間的距離在某個確定數(shù)值下，使得觀察者的左眼53 只能看到子像素37，而右眼54只能看到子像素36。如果觀察者向左 水平移動，則左眼53可能依次看到38、 39、 40;而右眼54會依次 看到37、 38、 39;這樣就可以保證觀察者在一定的視角內(nèi)總可以看 到一對合適的視差圖像，獲得理想的立體視覺。如果觀察者繼續(xù)向左 水平運動，則視察關(guān)系相反，觀察者將看到一幅反相的立體圖像，在 繼續(xù)向左，則立體圖像乂恢復(fù)正常。前面我們已經(jīng)說過，圖像是用子 像素表示的，這主要是充分利用平板顯示器中有限的像素數(shù)，希望用 有限的像素數(shù)，獲得最大的立體圖像分辨率，圖7是說明如何利用傾斜光柵實現(xiàn)全彩色自由立體顯示的。由于 利用了子像素顯示每幅圖像，就會使得一只眼睛看到的可能是紅子像 素，而另一只眼睛看到的可能是綠子像素，無法同時看到三基色像素， 這樣立體圖像的顏色就出現(xiàn)失真。如何解決這個問題呢？如果將光柵 的狹縫傾斜成60的樣子，使得觀察者的一只眼睛通過狹縫看到的36 圖中不僅包括紅子像素，也包括第二行反映36的藍子像素，也包括 第三行反映36的綠子像素；而觀察者的另一只眼睛通過狹逢光柵，
不僅看到第一行的綠子像素，還看到了第二行的紅子像素，看到了第 三行的藍子像素。這樣一來，觀察者不僅可以看到立體圖像，而且可 以看到全彩色的立體圖像。當(dāng)然，狹逢的傾斜角度和如何安置不同行 的像素對于不同序列圖像的表達是不一樣，可以有多種設(shè)置方式。由 于采用了傾斜光柵，不僅可以獲得理想的彩色立體圖像，而且可以有效的消除莫爾條紋干擾。62是反映水平像素的基線，61是傾斜光柵 的夾角。63是根據(jù)這種原理制作的傾斜狹逢光柵的一個局部。特別 需要指出的是狹逢光柵和柱鏡板在立體顯示上的工作原理是完全一 樣的，只是柱鏡板通過柱面鏡可以聚集更多的光線，使得顯示亮度增 加，因此我們不對柱鏡板立體成像做更多的描述。圖9a、圖9b、圖9c是一個實施例子。65是在韓國三星公司生 產(chǎn)的型號為400PX的液晶40英寸監(jiān)視器基礎(chǔ)上改造成的具有嵌入式 播放器的自由立體顯示終端內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。1是型號為COLORFUL INTELLIGENT MOTHERBOARD的計算機嵌入式主板，17是主板CPU冷 卻風(fēng)扇，15是計算機供電電源以及冷卻風(fēng)扇，64是USB接口、網(wǎng)絡(luò) 接口和嵌入式計算機開關(guān)，66是硬盤，播放軟件和需要播放的自由 立體節(jié)目存放在這個硬盤中，13是液晶顯示器背光驅(qū)動電路，68是 加強支架，69是防干擾屏蔽金屬網(wǎng)。70是該具有嵌入式播放器的自 由立體顯示終端背面圖，71是嵌入式計算機冷卻風(fēng)扇的抽風(fēng)口， 72 是嵌入式計算機電源的冷卻抽風(fēng)口， 73是數(shù)字視頻信號電纜，它將 計算機輸出的立體圖像信號經(jīng)過這條電纜傳輸?shù)揭壕э@示器的數(shù)字 鵬厠言^llA^， 69是USB接口、網(wǎng)雜口秭^m電^F關(guān)分另i膨UUSB接
口鍵盤和USB接口鼠標。風(fēng)扇是將外部的冷空氣抽入機器內(nèi)部在通過 機箱的上部排風(fēng)孔將熱空氣排出。在調(diào)試完畢后，即可將鍵盤和鼠標 拔除。100是放置在上述平板顯示器前方的光柵。該光柵是由透明條 紋和不透明條紋構(gòu)成的，這些條紋完全是相互平^1的，條紋的方向同平板顯示器像素的垂直方向存在夾角，這個夾角為12. 30度到12. 80 度之間，最佳為12. 50度。條紋的周期(LPI)為每英寸15. 090到15. 100 之間，最佳周期為15.095。條紋的周期沿著同條紋方向相垂直的方 向計算。110表示該光柵的高度，為530毫米，120表示該光柵的寬 度，為920毫米。180表示不透明條紋為黑色。190表示透明條紋為 白色。200表示同平板顯示器中像素水平方向相平行的線，160表示 同平板顯示器中像素垂直方向相平行的線，130表示光柵方向同160 之間存在的夾角，這個夾角為12. 30度到12. 80度之間，最佳為12. 50 度。170表示同光柵平行方向相垂直的線，它同光柵的夾角110為90 度，150表示透明條紋的寬度，140表示不透明條紋的寬度，它們的 比小于1: 8，沿著170的方向，條紋的周期(LPI)為每英寸15.090 到15. 100之間，最佳周期為15. 095。為了獲得最佳的立體圖像清晰 度，消除在垂直方向上的融像誤差，透明條紋應(yīng)該盡量平滑，這可以 通過提高光柵制作時的分辨率實現(xiàn)。光柵可以兩種通過照相制版的方 法實現(xiàn)，其一是首先制作出來光柵膠片，然后將其同厚度為2毫米到 5毫米之間的光學(xué)玻璃通過紫外固化透明粘合劑粘合，粘合時要通過 冷壓機將膠片和玻璃之間的氣體完全排除，然后放置在強紫外線下照 射，使粘合劑徹底干燥。另一種方法是直接將感光膠涂布在厚度為2
毫米到5毫米之間的光學(xué)玻璃上，按照上述的光柵參數(shù)，直接在該玻 璃上曝光成像形成光柵。該光柵的尺寸要大于平板顯示器的可視尺寸，水平方向為920毫米，垂直方向為530毫米。光柵中有光柵膠片的一面對著平板顯示器顯示圖像的一面，或?qū)⒐鈻胖杏懈泄饽z的一面對著平板顯示器顯示圖像的一面。光柵同平板顯示器的距離為10毫 米。290是平板顯示器的機身，而270是該平板顯示器的顯示屏幕。 280是厚度300為10毫米的墊圈，該墊圈環(huán)繞該平板顯示器，且有 通風(fēng)孔，通風(fēng)孔安置在墊圈的四角，以保證液晶屏上的熱量可以從這 些通風(fēng)孔散出。230是光柵板，其中有膠片或感光膜的一面220朝向 顯示屏幕270。 230是光柵的玻璃面，它朝向觀眾。230的一面鍍有 增透膜，以減輕來外界的反光且提升光柵的光透過率。在距離這種具有嵌入式播放器的自由立體竭示終端前方4米到5 米的距離內(nèi)，觀察者可以看到理想的立體圖像，已經(jīng)可以滿足廣告播 放自由立體圖像的基本要求。
權(quán)利要求
1.一種實用的具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端。其特征是該自由立體顯示終端由嵌入式計算機主板、嵌入式計算機主板電源、嵌入式計算機主板冷卻風(fēng)扇、嵌入式計算機主板電源冷卻風(fēng)扇、嵌入式DVI數(shù)據(jù)傳輸電纜、液晶或等離子平板顯示器、立體成像狹縫光柵或立體成像柱鏡、多視點自由立體圖像、外接式鼠標、外接式鍵盤和外接式網(wǎng)絡(luò)連接器構(gòu)成。
2. 權(quán)利要求1中所述的嵌入式計算機主板，其特征是采用了 COLORFUL INTELLIGENT M0THERB0AED系列主板，該主板遠離液晶 顯示器背光電源安置，主板供電電源安置在液晶顯示器的上端， 冷卻風(fēng)扇自自由立體顯示終端外部抽入冷空氣，自顯示終端上部 排氣孔排除熱空氣，該主板采用嵌入式全數(shù)字顯卡，以DVI方式 輸出數(shù)字圖像信號，該信號直接輸入到液晶顯示器的DVI輸入端 子，該嵌入式計算機具有USB鼠標接口、鍵盤接口和網(wǎng)絡(luò)接口， 并全部安裝在液晶顯示器內(nèi)部。
3. 權(quán)利要求1中所述的液晶或等離子平板顯示器，其特征是具有 1366個水平像素、768個垂直像素，或1920個水平像素、1080 個垂直像素、或1920個水平像素、1200個垂直像素，該液晶顯 示器具有點對點顯示數(shù)字圖像功能，可以通過DVI數(shù)據(jù)驅(qū)動或通 過HDMI數(shù)據(jù)驅(qū)動。
4. 權(quán)利要求1中所述的液晶顯示器，其特征是韓國三星產(chǎn)400PX型液晶顯示器。
5. 權(quán)利要求1中所述的立體成像光柵，其特征是該光柵是傾斜的， 利用傾斜光柵以獲得全彩色自由立體顯示并消除莫爾條紋干擾， 傾斜光柵的設(shè)計必須保證觀察者在觀看自由立體圖像時，每只眼 睛都可以在垂直方向上看到同一幅圖的三個棊色子像素，而在水 平方向上只能看到同一幅圖的一個基色子像素。
6. 權(quán)利要求1中所述的光柵，其特征是該光柵是通過光柵膠片和具有增透功能的光學(xué)玻璃以紫外線凝固膠沾接而成的，膠片一面對 準平板顯示屏幕，玻璃一面對準觀察者。
7. 權(quán)利要求1中所述的光柵，其特征是光柵的周期為每英寸15. 090 到15. 100之間，最佳周期為15.095，光柵的傾斜角為12. 30度 至U12.80度之間，最佳為12.50度。
8. 權(quán)利要求1中所述的光柵，其特征是，該光柵同液晶屏之間存在 通風(fēng)散熱孔，可以保證液晶屏的熱量可以通過這些散熱孔散出。
9. 權(quán)利要求1中所述的外接式鼠標和外接式鍵盤，是具有USB接口 的鼠標和鍵盤，具有熱插拔功能，在自由立體圖像調(diào)試完畢后即 可將其拔除而不影響自由立體圖像的播放。
10. 權(quán)利要求1中所述的自由立體圖像，其特征在一個一定數(shù)目的序 列圖像中，依次提取每幅具有不同視差異的P像的列，是以其子 像素依次提取的，而不是以一個完整像素提取的，這樣可以提高 立體圖像的分辨率。
11. 權(quán)利要求l中所述的自由立體圖像，其特征是該圖像在垂直方向要放大為序列圖像數(shù)的倍數(shù)， 一保證該自由立體圖像具有同序列 圖像完全一樣的長寬比率。
12. 權(quán)利要求1中所述的自由立體圖像，如果采用傾斜光柵進行自由 立體成像，則在序列圖像中提取子像素的過程中，要使得左眼透 過狹縫光柵看到的子像素在垂直方向上是由同一幅圖像的紅、綠、 藍的序列子像素構(gòu)成，而右眼透過狹縫光柵看到的子像素在垂直 方向上也是由同一幅圖像的紅、綠、藍的序列子像素構(gòu)成，但這 些子像素的三基色排列次序可以不同。
13. 權(quán)利要求1中所述的立體成像光柵和立體成像柱鏡，具有完全一 樣的周期，也具有完全一樣的傾斜角度。
14. 權(quán)利要求1中的自由立體圖像，其特征是對一定數(shù)目的序列圖像的合成可以通過計算機作圖軟件實現(xiàn)，也可以編制專用計算機圖 像處理程序?qū)崿F(xiàn)。
全文摘要
一種實用的具有嵌入式播放器的自由立體顯示終端。其特征是該自由立體顯示終端由嵌入式計算機主板、嵌入式計算機主板電源、嵌入式計算機主板冷卻風(fēng)扇、嵌入式計算機主板電源冷卻風(fēng)扇、嵌入式DVI數(shù)據(jù)傳輸電纜、液晶或等離子平板顯示器、立體成像狹縫光柵或立體成像柱鏡、多視點自由立體圖像、外接式鼠標、外接式鍵盤和外接式網(wǎng)絡(luò)連接器構(gòu)成。
文檔編號H04N15/00GK101150742SQ20071005835
公開日2008年3月26日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者昌 李 申請人:天津三維成像技術(shù)有限公司