專利名稱：一種基于人眼追蹤的3d集成成像顯示方法及集成成像3d顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于集成成像3D顯示器領域，尤其涉及一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法及集成成像3D顯示器。
背景技術：
基于集成成像的三維顯示技術是一種裸眼真三維顯示技術。它無需佩戴眼睛，可提供全視差、色彩逼真、連續(xù)視點的真三維圖像，并且可以避免多視點自由立體顯示中視差圖突變所導致的視覺疲勞現(xiàn)象，是一種裸眼3D顯示的有效方案。集成成像技術是一種利用微透鏡陣列來記錄和再現(xiàn)3D場景的顯示技術。集成成像3D顯示器一般由顯示屏和微透鏡陣列組成。顯示屏用于顯示一幅2D的3D集成圖像，放置在顯示屏前的微透鏡陣列用于將3D集成圖像中的不同像素投射到空間中的不同方向，使之具有不同的方向波失，從而光線在空間中會聚成一個3D物體，讓觀察者在一定角度內能看到逼真的三維物體。雖然集成顯示的3D顯示效果較為自然逼真，但是它的可視角非常小。集成成像3D顯示器的可視角度受限制于每個微透鏡的直徑、微透鏡陣列到顯示屏的距離、顯示屏顯示的像素的總數(shù)以及顯示屏顯示的像素的尺寸。因此，一般的集成成像3D顯示器很難做到大視角顯示。在可視角內，人眼能看到自然逼真的三維顯示效果，這個區(qū)域稱為一個視區(qū)，并且人眼處于的視區(qū)還被分割成為多個不同的可視區(qū)。若雙眼處于不同的可視區(qū)，或者任一眼睛處于兩個相鄰可視區(qū)分界線的時候，觀看者都會看到圖像分裂、重影。因為可視角過小，整個視區(qū)本來據(jù)不大，再加上整個視區(qū)又被分割為多個不同的可視區(qū)，使得人稍稍晃動，可視區(qū)和可視區(qū)之間的變換在空間中頻繁發(fā)生，就會看到圖像分裂和重影，這嚴重影響了顯示效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法及集成成像3D顯示器，解決了現(xiàn)有集成顯示的3D顯示可視角度小，人眼處于不用可視區(qū)會產生圖像分裂和重影，影響3D顯示效果。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法，所述方法包括下述步驟載入需要播放的3D集成圖像；實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置；根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。一種集成成像3D顯示器，所述集成成像3D顯示器包括載入單元，用于載入需要播放的3D集成圖像；攝像頭，實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置；判斷調整單元，根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人眼的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。本發(fā)明通過提供一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法及集成成像3D顯示器，解決了現(xiàn)有集成顯示的3D顯示可視角度小，人眼處于不用可視區(qū)會產生圖像分裂和重影，影響3D顯示效果，通過本發(fā)明提供的方法和集成成像3D顯示器使得可視角度大大增力口，人眼即使處于不同的可視區(qū)也不會產生圖像分裂和重影。


圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法的實現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種集成成像3D顯示器的結構圖；圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法的實現(xiàn)流程圖；圖4是本發(fā)明實施例三提供的人眼相對于集成成像3D顯示器之間的可視角關系示意圖；圖5是本發(fā)明實施例三提供的每個視區(qū)在攝像頭捕獲的圖像的示意圖；圖6是本發(fā)明實施例三提供的3D集成圖像和人眼相對與視區(qū)中心的偏移像素示意圖；以及圖7是本發(fā)明實施例四提供的一種集成成像3D顯示器的結構圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式
，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例一:本發(fā)明提供一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法，該方法如圖1所示，包括下述步驟S101，載入需要播放的3D集成圖像。載入需要播放的3D集成圖像，用于用戶觀看3D圖像。S102,實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置。實時通過攝像頭拍攝觀察者的圖像，根據(jù)拍攝的圖像得到人眼所在的位置。S103,根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。根據(jù)人眼所在的位置來判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，從而判斷是否需要調整圖像，當人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)，不需要進行圖像的調整，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)，對圖像進行調整，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)，使得用戶所觀看的3D集成圖像不會產生圖像分裂和重影。本發(fā)明提供的方法通過實時拍攝觀察者的圖像，通過拍攝到的圖像識別并追蹤人眼所在的位置，判斷人的左眼和右眼所在的位置的可視區(qū)，其中人眼的位置分別取人左眼和右眼的眼睛的中心點為人左眼和右眼的位置，根據(jù)人眼的左眼和右眼所在的可視區(qū)，判斷人眼的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，若不在，調整3D集成圖像，使得人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)內，這樣觀看到的3D集成圖像不會由于人眼不在同一可視區(qū)內造成看到的圖像分裂和重影。其中可選的，在步驟SlOl載入需要播放的3D集成圖像步驟之前還包括調校攝像頭與集成成像3D顯示器的夾角，使攝像頭前定標物體位于攝像頭拍攝畫面的正中心位置。其中定標物體為位于集成成像3D顯示器的某一個視區(qū)的正中心位置，且與集成成像3D顯示器距尚固定。通過調校攝像頭與集成成像3D顯示器之間的夾角，使得定標物體處于攝像頭拍攝畫面的中心位置?？蛇x的，步驟S103根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，并根據(jù)判斷結果調整3D集成圖像使左眼和右眼位于同一可視區(qū)的具體步驟包括S1031根據(jù)攝像頭捕獲的圖像分別得到左眼中心點的位置和右眼中心點的位置，并通過左眼和右眼中心點的位置得到兩眼中心位置；S1032根據(jù)兩眼中心位置計算兩眼中心位置所處的可視區(qū)；由于集成成像3D顯示器的整個視區(qū)是被劃分為多個可視區(qū)的，每一個可視區(qū)的范圍與集成成像3D顯示器的微透鏡的陣列相關，一般集成成像3D顯示器中微透鏡的陣列為正方并排排布，所以整個視區(qū)被分割為多個正方并排排布的可視區(qū)。由于整個視區(qū)被劃分為多個可視區(qū)，因此需要判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，從而確定是否需要調整3D集成圖像，使得人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。S1033根據(jù)兩眼中心位置所處的可視區(qū)的邊界區(qū)域計算獲得3D集成圖像的偏移像素，使左眼和右眼位于同一可視區(qū)。步驟S1033也可為根據(jù)兩眼中心位置所處的可視區(qū)的中心點計算獲得3D集成圖像的偏移像素，使兩眼中心映射位置位于兩眼中心位置所處的可視區(qū)的中心。將兩眼中心位置和兩眼中心位置所在可視區(qū)的中心位置的偏移像素映射到集成成像3D顯示器上，得到3D集成圖像的偏移像素。同樣使得左眼和右眼位于同一可視區(qū)，可以采用調整3D集成圖像的偏移像素后使得兩眼中心位置剛好位于某一個可視區(qū)的中心，這樣人的左眼和右眼也就自然位于同一可視區(qū)。S1034，根據(jù)偏移像素調整3D集成圖像，使左眼和右眼位于同一可視區(qū)。通過步驟S1033得到的3D集成圖像的偏移像素的最小量將3D集成圖像進行偏移，使得人無論處于什么觀看位置兩眼都處于同一視區(qū)。實施例二 :圖2示出了本發(fā)明第二實施例提供的一種集成成像3D顯示器，該集成成像3D顯示器如圖2所示，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分，詳述如下載入單元201，用于載入需要播放的3D集成圖像。載入需要播放的3D集成圖像，用于用戶觀看3D圖像。
攝像頭202，實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置。實時通過攝像頭拍攝觀察者的圖像，根據(jù)拍攝的圖像得到人眼所在的位置。判斷調整單元203，用于根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人眼的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。本發(fā)明提供的集成成像3D顯示器通過攝像頭判斷人眼的位置，再根據(jù)判斷調整單元203判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，根據(jù)判斷結果來確定是否需要調整3D集成圖像，使得人眼的左眼和右眼所位于的視區(qū)為同一視區(qū)，使得觀看到的3D集成圖像不會發(fā)生分裂和重影。實施例三:圖3示出了本發(fā)明第三實施例提供的基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法的實現(xiàn)流程圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分，詳述如下S301設置定標物體，調校攝像頭的方向，使攝像頭前定標物體位于攝像頭拍攝畫面的正中心位置。由于集成成像3D顯示器與攝像頭之間的角度會直接影響計算攝像頭所拍攝的觀察者的位置，即會影響獲取的人眼所在的位置。因此需要對于攝像頭角度做一個調校，使得調校后的攝像頭所對準的位置方便計算。當然攝像頭對準位置只要處于整個視區(qū)方向，都可以得到人眼的位置，但在后續(xù)計算過程中需對人眼位置做修正。具體的步驟S301設置定標物體，調校攝像頭的方向，使攝像頭前定標物體位于攝像頭拍攝畫面的正中心位置。包括如下步驟S3011兩眼位于屏幕正中心的前方，并處于集成成像3D顯示器前方一固定距離z ；該距離z可為最佳觀看距離。S3012觀看者向左移動，標注出現(xiàn)圖像分裂時左眼的水平位置xl ;觀看者向右移動，標注出現(xiàn)圖像分裂時左眼的水平位置x2 ;觀看者向上移動，標注出現(xiàn)圖像分裂時左眼的垂直位置yl ;觀看者向下移動，標注出現(xiàn)圖像分裂時左眼的垂直位置y2。當然以上步驟S3012也可統(tǒng)一使用右眼判斷；S3013在距離集成成像3D顯示器距離為z的位置上放置一定標物體，定標物體所位于集成成像3D顯示器前的位置上；S3014調整攝像頭方向，使定標物體處于攝像頭拍攝畫面的正中心位置，攝像頭拍攝的畫面可通過集成成像3D顯示器或其他2D顯示器顯示，只需保證攝像頭拍攝到的定標物體位于拍攝畫面的正中心位置即可。一般情況下，若顯示器或者攝像頭被搬動后，都要再進行一次矯正。若攝像頭為顯示器的內置攝像頭，則一次矯正即可。S302，載入需要播放的3D集成圖像。將需要播放的圖像載入。S303，實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置。具體包括S3031實時拍攝觀察者的圖像，實時識別人的左眼和右眼相對于集成成像3D顯示器的位置；S3032得到兩眼中心位置相對于集成成像3D顯示器的位置。
根據(jù)攝像頭拍攝到的圖像得到左眼和右眼中心點的位置，并通過左眼和右眼中心點的位置得到兩眼的中心位置。上述得到左眼、右眼位置和兩眼的中心位置的具體步驟為識別人的左眼和右眼相對于集成成像3D顯示器的位置，通過攝像頭攝像識別，根據(jù)關系得到。這里可以使用OpenCV公開的人眼追蹤算法完成，在此不再細述。得到左眼坐標(Xl，yi)，右眼坐標(\，yr)0通過計算得到兩眼的中心位置坐標(xoe’yoe)為
權利要求
1.一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 載入需要播放的3D集成圖像； 實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置； 根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在載入需要播放的3D集成圖像步驟之前還包括 調校攝像頭與集成成像3D顯示器的夾角，使攝像頭前定標物體位于攝像頭拍攝畫面的正中心位置。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述定標物體為 位于集成成像3D顯示器的某一個視區(qū)的正中心位置，且與集成成像3D顯示器距離固定。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人眼的左眼和右眼位于同一可視區(qū)的具體步驟包括 根據(jù)攝像頭捕獲的圖像分別得到左眼中心點的位置和右眼中心點的位置，并通過左眼和右眼中心點的位置得到兩眼中心位置； 根據(jù)兩眼中心位置計算兩眼中心位置所處的可視區(qū)； 根據(jù)兩眼中心位置所處的可視區(qū)的邊界區(qū)域計算獲得3D集成圖像的偏移像素； 根據(jù)偏移像素調整3D集成圖像，使左眼和右眼位于同一可視區(qū)。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人眼的左眼和右眼位于同一可視區(qū)的具體步驟包括 根據(jù)攝像頭捕獲的圖像分別得到左眼中心點的位置和右眼中心點的位置，并通過左眼和右眼中心點的位置得到兩眼中心位置； 根據(jù)兩眼中心位置計算兩眼中心位置所處的可視區(qū)； 根據(jù)兩眼中心位置所處的可視區(qū)的中心點計算獲得3D集成圖像的偏移像素，使兩眼中心映射位置位于兩眼中心位置所處的可視區(qū)的中心。
根據(jù)偏移像素調整3D集成圖像，使左眼和右眼位于同一可視區(qū)。
6.一種集成成像3D顯示器，其特征在于，所述集成成像3D顯示器包括 載入單元，用于載入需要播放的3D集成圖像； 攝像頭，實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置； 判斷調整單元，根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人眼的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。
7.如權利要求6所述的集成成像3D顯示器，其特征在于，所述集成成像3D顯示器還包括 攝像頭調校單元，用于調校攝像頭與集成成像3D顯示器的夾角，使攝像頭前定標物體位于攝像頭拍攝畫面的正中心位置。
8.如權利要求6所述的集成成像3D顯示器，其特征在于，所述集成成像3D顯示器還包括 捕獲單元，用于根據(jù)攝像頭捕獲的圖像分別得到左眼中心點的位置和右眼中心點的位置，并通過左眼和右眼中心點的位置得到兩眼中心位置； 可視區(qū)計算單元，用于根據(jù)兩眼中心位置計算兩眼中心位置所處的可視區(qū)； 偏移像素計算單元，用于根據(jù)兩眼中心位置所處的可視區(qū)的邊界區(qū)域計算獲得3D集成圖像的偏移像素，使左眼和右眼位于同一可視區(qū)； 調整單元，用于根據(jù)偏移像素調整3D集成圖像，使左眼和右眼位于同一可視區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明適用于集成成像3D顯示器領域，提供了一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法及集成成像3D顯示器，所述方法包括下述步驟載入需要播放的3D集成圖像；實時拍攝觀察者的圖像，識別并追蹤人眼所在的位置；根據(jù)人眼所在的位置判斷人的左眼和右眼是否位于同一可視區(qū)，當人的左眼和右眼位于不同可視區(qū)時，調整3D集成圖像使人的左眼和右眼位于同一可視區(qū)。本發(fā)明通過提供一種基于人眼追蹤的3D集成成像顯示方法及集成成像3D顯示器，解決了現(xiàn)有集成顯示的3D顯示可視角度小，人眼處于不用可視區(qū)會產生圖像分裂和重影，影響3D顯示效果。
文檔編號G02B27/22GK103018915SQ201210528810
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年12月10日
發(fā)明者濮怡瑩, 陳永灑, 付東 申請人:Tcl集團股份有限公司