專利名稱：一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裸眼三維顯示的方法及其結(jié)構(gòu)。背景技術(shù)：
三維顯示是當(dāng)前一項(xiàng)熱門的技術(shù)，而裸眼三維顯示更是熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。在現(xiàn)有的裸眼三維顯示技術(shù)中，柱狀透鏡式立體三維顯示技術(shù)較為成熟，但是該技術(shù)存在的一個(gè)大問題是用戶在觀看三維圖像時(shí)，視角有限，一旦用戶的觀看位置偏離有效觀看區(qū)域則無法觀看到三維圖像，這樣大大影響了用戶體驗(yàn)，也限制了該技術(shù)在市場(chǎng)上進(jìn)一步發(fā)展空間。所以如何增加柱狀透鏡式立體三維顯示時(shí)用戶的可視角度，是一項(xiàng)十分有挑戰(zhàn)性并且十分有意義的工作。柱狀透鏡屏式立體三維圖像，由于柱狀透鏡的折射作用，使得左、右眼分別僅能觀看到A、B放映機(jī)的相應(yīng)圖像，從而產(chǎn)生出立體感。20世紀(jì)60年代后，隨著精密加工、塑料材料、照相及印刷工藝等技術(shù)的發(fā)展，使得柱狀透鏡屏式立體三維圖像技術(shù)達(dá)到實(shí)用化程度。此種立體三維圖像對(duì)屏面大小并無限制，畫面明亮，觀看簡(jiǎn)便，但對(duì)屏面與柱狀透鏡的配準(zhǔn)位置要求較高，圖像的清晰度亦受到柱狀透鏡屏密度的限制。除偏振式立體三維圖像外，柱狀透鏡屏式立體三維圖像是目前非全息光學(xué)式立體三維顯示中一種頗為有效的方法，近年來倍受眾多研究者的重視，而且在立體電視等方面得到了廣泛的應(yīng)用。如1995年，日本Sanyo公司推出的40英寸立體三維投影系統(tǒng)便采用了經(jīng)改進(jìn)過的雙柱鏡屏技術(shù)。投影機(jī)A和B分別將左、右眼視像投射至雙柱鏡屏上，由于雙柱鏡屏的作用，使得兩種視像分別到達(dá)人的左眼和右眼，此種立體三維投影系統(tǒng)的圖像達(dá)到頗為清晰及自然逼真的程度。柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)便是其亮度不會(huì)受到影響。柱狀透鏡3D技術(shù)的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上這樣在每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會(huì)被放大，因此不能簡(jiǎn)單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像?，F(xiàn)有的柱狀透鏡式立體三維顯示技術(shù)，用戶的可視角度小且固定，大大限制了用戶的觀看角度，給用戶造成極大的不便和不佳的用戶體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法及其結(jié)構(gòu)，它能夠根據(jù)用戶的位置來調(diào)整透鏡薄膜，提高了用戶的觀看體驗(yàn)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法，具體包括如下步驟步驟10、通過攝像頭采集屏幕前方的用戶圖像到CPU ；步驟20、CPU接收到用戶圖像后經(jīng)過處理判斷出用戶在屏幕前的位置，然后發(fā)送相應(yīng)的控制信息到步進(jìn)電機(jī)；步驟30、所述步進(jìn)電機(jī)根據(jù)控制信息調(diào)整透鏡薄膜在屏幕上的物理位置，從而實(shí)現(xiàn)用戶左右眼視圖區(qū)域的變化，所述CPU同時(shí)配置顯示控制單元進(jìn)行左右眼視圖的顯示控制，顯示控制單元不斷更新左右眼視圖并將其顯示到顯示屏幕。進(jìn)一步的，所述用戶圖像為包含用戶頭部位置信息的圖像。一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示結(jié)構(gòu)，它包括攝像頭、CPU、步進(jìn)電機(jī)、顯示控制單元、透鏡薄膜、顯示屏幕，所述攝像頭連接到CPU，所述CPU分別連接到顯示控制單元、步進(jìn)電機(jī)，所述顯示控制單元連接到顯示屏幕，所述步進(jìn)電機(jī)連接到透鏡薄膜；所述攝像頭負(fù)責(zé)捕捉用戶頭部的位置信息，并將采集到的包含有用戶頭部位置信息的用戶圖像傳輸?shù)紺PU;所述CPU負(fù)責(zé)根據(jù)攝像頭捕捉的用戶圖像來判斷用戶在屏幕前的位置，并根據(jù)用戶在屏幕前的位置，發(fā)送控制信息到步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)負(fù)責(zé)接收CPU的控制信息后調(diào)整透鏡薄膜在屏幕上的物理位置，使左右視圖區(qū)域發(fā)生變化以適應(yīng)用戶的雙眼位置；所述透鏡薄膜負(fù)責(zé)對(duì)顯示屏幕的左右視圖進(jìn)行折射后形成左右眼視區(qū)；所述顯示控制單元負(fù)責(zé)將左右眼視圖信息送往顯示屏幕進(jìn)行顯示；所述顯示屏幕負(fù)責(zé)將左右眼視圖間隔顯示出來，通過透鏡折射后形成左右眼視圖區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)三維立體視圖效果。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法及其結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以根據(jù)用戶觀看屏幕的位置對(duì)透鏡薄膜的位置進(jìn)行調(diào)整，使得左右視圖區(qū)域可以跟隨用戶的位置自動(dòng)變化，從而在不改變透鏡物理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，達(dá)到擴(kuò)大用戶三維立體視圖區(qū)域的作用，這將大幅的提高用戶的觀看體驗(yàn)而且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以用于單用戶手持三維立體顯示設(shè)備或者其他單用戶大型立體顯示設(shè)備中。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的模塊示意圖。圖2為本發(fā)明方法的流程示意圖。圖3為用戶與顯示屏幕之間位置的示意圖。圖4為用戶處于中央位置時(shí)的透鏡位置和左右眼視圖區(qū)域分布的示意圖。圖5為用戶處于中央位置時(shí)的透鏡位置和屏幕相對(duì)位置的示意圖。圖6為用戶處于面對(duì)屏幕的左方時(shí)的透鏡位置和左右眼視圖區(qū)域分布的示意圖。圖7為用戶處于面對(duì)屏幕的左方時(shí)的透鏡位置和屏幕相對(duì)位置的示意圖。圖8為用戶處于面對(duì)屏幕的右方時(shí)的透鏡位置和左右眼視圖區(qū)域分布的示意圖。圖9為用戶處于面對(duì)屏幕的右方時(shí)的透鏡位置和屏幕相對(duì)位置的示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1至圖9所示，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖1，本發(fā)明一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示結(jié)構(gòu)，它包括攝像頭1、 CPU2、步進(jìn)電機(jī)3、顯示控制單元4、透鏡薄膜5、顯示屏幕6，所述攝像頭1連接到CPU2，所述 CPU2分別連接到顯示控制單元3、步進(jìn)電機(jī)4，所述顯示控制單元4連接到顯示屏幕6，所述步進(jìn)電機(jī)3連接到透鏡薄膜5。所述攝像頭1負(fù)責(zé)捕捉用戶頭部的位置信息，并將采集到的包含有用戶頭部位置信息的用戶圖像傳輸?shù)紺PU2 ；所述CPU2負(fù)責(zé)根據(jù)攝像頭1捕捉的用戶圖像來判斷用戶在屏幕前的位置，并根據(jù)用戶在屏幕前的位置，發(fā)送控制信息到步進(jìn)電機(jī)3 ；所述步進(jìn)電機(jī)3 負(fù)責(zé)接收CPU2的控制信息后調(diào)整透鏡薄膜5在屏幕上的物理位置，使左右視圖區(qū)域發(fā)生變化以適應(yīng)用戶的雙眼位置；所述透鏡薄膜5負(fù)責(zé)對(duì)顯示屏幕6的左右視圖進(jìn)行折射后形成左右眼視區(qū)；所述顯示控制單元4負(fù)責(zé)將左右眼視圖信息送往顯示屏幕6進(jìn)行顯示；所述顯示屏幕6負(fù)責(zé)將左右眼視圖間隔顯示出來，通過透鏡折射后形成左右眼視圖區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)三維立體視圖效果。如圖2，本發(fā)明一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法，具體包括如下流程1.首先當(dāng)電路開始工作后，攝像頭1將采集到屏幕前方的用戶圖像送往CPU2 ；2. CPU2在接受到攝像頭1采集到的屏幕前方的用戶圖像后，根據(jù)現(xiàn)有的人臉識(shí)別算法判斷出人臉的位置，然后發(fā)送相應(yīng)的控制信息到步進(jìn)電機(jī)3，使其對(duì)透鏡薄膜5的位置進(jìn)行調(diào)整；3.所述步進(jìn)電機(jī)3在接收到CPU2的控制信息后轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，從而帶動(dòng)調(diào)整透鏡薄膜5在顯示屏幕6上的物理位置，從而實(shí)現(xiàn)左右眼視圖區(qū)域的變化以適應(yīng)用戶的雙眼位置；整個(gè)過程中，CPU2始終同時(shí)配置顯示控制單元4進(jìn)行左右眼視圖的顯示控制；顯示控制單元4不斷更新左右眼視圖并將其顯示到顯示屏幕6上。攝像頭1不斷將新的采集到的用戶圖像送往CPU2，而CPU2也不斷更新用戶的位置信息來動(dòng)態(tài)調(diào)整透鏡薄膜5的位置，不斷重復(fù)步驟1到步驟3，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)用戶位置跟蹤和顯示區(qū)域跟蹤。舉例如圖3，本實(shí)施例中，攝像頭1的拍攝方向?yàn)檎龑?duì)顯示屏幕6的前方，所以如果用戶在顯示屏幕6正前方觀看時(shí)，攝像頭1拍攝到的用戶圖像也將出現(xiàn)在圖像中間，如果用戶在面對(duì)屏幕的左方觀看則會(huì)出現(xiàn)在圖像的右方。如圖4、圖5，用戶一開始處于面向顯示屏幕6的正中央，此時(shí)相應(yīng)的透鏡薄膜5形成的左右眼視圖區(qū)域適應(yīng)用戶的雙眼位置。如圖6、圖7，當(dāng)用戶處于面對(duì)顯示屏幕6的左方的時(shí)候，攝像頭1采集到用戶圖像送往CPU2，CPU2控制步進(jìn)電機(jī)3，從而調(diào)整透鏡薄膜5 相應(yīng)的向左偏移，使透鏡薄膜5形成的左右眼視圖區(qū)域適應(yīng)用戶的雙眼位置。如圖8、圖9， 用戶處于面對(duì)顯示屏幕6的右方的時(shí)候，攝像頭1采集到用戶圖像送往CPU2，CPU2控制步進(jìn)電機(jī)3，從而調(diào)整透鏡薄膜5相應(yīng)的向右偏移，使透鏡薄膜5形成的左右眼視圖區(qū)域適應(yīng)用戶的雙眼位置。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法，其特征在于具體包括如下步驟 步驟10、通過攝像頭采集屏幕前方的用戶圖像到CPU ；步驟20、CPU接收到用戶圖像后經(jīng)過處理判斷出用戶在屏幕前的位置，然后發(fā)送相應(yīng)的控制信息到步進(jìn)電機(jī)；步驟30、所述步進(jìn)電機(jī)根據(jù)控制信息調(diào)整透鏡薄膜在屏幕上的物理位置，從而實(shí)現(xiàn)用戶左右眼視圖區(qū)域的變化，所述CPU同時(shí)配置顯示控制單元進(jìn)行左右眼視圖的顯示控制， 顯示控制單元不斷更新左右眼視圖并將其顯示到顯示屏幕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法，其特征在于 所述用戶圖像為包含用戶頭部位置信息的圖像。
3.一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括攝像頭、CPU、步進(jìn)電機(jī)、顯示控制單元、透鏡薄膜、顯示屏幕，所述攝像頭連接到CPU，所述CPU分別連接到顯示控制單元、步進(jìn)電機(jī)，所述顯示控制單元連接到顯示屏幕，所述步進(jìn)電機(jī)連接到透鏡薄膜；所述攝像頭負(fù)責(zé)捕捉用戶頭部的位置信息，并將采集到的包含有用戶頭部位置信息的用戶圖像傳輸?shù)紺PU;所述CPU負(fù)責(zé)根據(jù)攝像頭捕捉的用戶圖像來判斷用戶在屏幕前的位置，并根據(jù)用戶在屏幕前的位置，發(fā)送控制信息到步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)負(fù)責(zé)接收CPU的控制信息后調(diào)整透鏡薄膜在屏幕上的物理位置，使左右視圖區(qū)域發(fā)生變化以適應(yīng)用戶的雙眼位置；所述透鏡薄膜負(fù)責(zé)對(duì)顯示屏幕的左右視圖進(jìn)行折射后形成左右眼視區(qū)； 所述顯示控制單元負(fù)責(zé)將左右眼視圖信息送往顯示屏幕進(jìn)行顯示； 所述顯示屏幕負(fù)責(zé)將左右眼視圖間隔顯示出來，通過透鏡折射后形成左右眼視圖區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)三維立體視圖效果。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自動(dòng)跟蹤人眼位置的裸眼三維顯示方法及其結(jié)構(gòu)，它通過攝像頭采集屏幕前方的用戶圖像到CPU；CPU接收到用戶圖像后經(jīng)過處理判斷出用戶在屏幕前的位置，然后發(fā)送相應(yīng)的控制信息到步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)根據(jù)控制信息調(diào)整透鏡薄膜在屏幕上的物理位置，從而實(shí)現(xiàn)用戶左右眼視圖區(qū)域的變化，所述CPU同時(shí)配置顯示控制單元進(jìn)行左右眼視圖的顯示控制，顯示控制單元不斷更新左右眼視圖并將其顯示到顯示屏幕。本發(fā)明可以根據(jù)用戶觀看屏幕的位置對(duì)透鏡的位置進(jìn)行調(diào)整，使得左右視圖區(qū)域可以跟隨用戶的位置自動(dòng)變化，從而在不改變透鏡物理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，達(dá)到擴(kuò)大用戶三維立體視圖區(qū)域的作用，這將大幅的提高用戶的觀看體驗(yàn)。
文檔編號(hào)H04N13/00GK102305970SQ201110251668
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者廖裕民 申請(qǐng)人:福州瑞芯微電子有限公司