專利名稱：場(chǎng)分立體視覺顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)分顯示方法，特別涉及一種由計(jì)算機(jī)控制的場(chǎng)分立體視覺顯示方法。
場(chǎng)分立體視覺顯示的初期設(shè)計(jì)方案是由系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生行、場(chǎng)同步信號(hào)給左、右攝像機(jī)，使得兩攝像機(jī)視頻信號(hào)同步。以場(chǎng)同步信號(hào)作為選通信號(hào)，將兩攝像機(jī)視頻信號(hào)間隔交替組成體視信號(hào)。以奇偶場(chǎng)信號(hào)作為選通信號(hào)，分時(shí)交替控制左、右液晶光閥輪流開啟和關(guān)閉，使得顯示出現(xiàn)左攝像機(jī)圖象時(shí)左眼開啟，右眼關(guān)閉，顯示器出現(xiàn)右攝像機(jī)圖象時(shí)，右開左閉。由于采用奇偶場(chǎng)分別顯示給左右眼，因此圖象的分辨率降低了一倍。PAL制式攝像機(jī)場(chǎng)頻為50Hz，單眼所觀察到的圖象頻率為25Hz，低于臨界閃爍頻率43Hz，閃爍給觀察者帶來了不舒適。在場(chǎng)分立體顯示中，閃爍及閃爍光給觀察者帶來的不舒適是一個(gè)關(guān)鍵問題，閃爍的原因就是單眼觀察頻率比較低。所以提高場(chǎng)頻從而提高單眼觀察頻率，使單眼觀察頻率接近甚至超過臨界閃爍頻率是解決閃爍的根本方法。
國(guó)外的大部分分時(shí)立體視覺顯示都是想方設(shè)法用提高場(chǎng)頻的方法來解決閃爍的。美國(guó)的Tectronix公司在他們所研制的一個(gè)立體視覺方法中將場(chǎng)頻提高到120Hz，即單眼觀看圖象的頻率達(dá)到60Hz。它之所以能達(dá)到如此高的場(chǎng)頻，是因?yàn)樗麄兪褂昧藢Ｓ脭z像機(jī)，其視頻信號(hào)可達(dá)120Hz。但是，具有如此高場(chǎng)頻的專用攝像機(jī)的造價(jià)是昂貴的。我國(guó)的分時(shí)立體視覺顯示，顯示場(chǎng)頻是50Hz，而單眼觀察頻率只能是25Hz，，這主要受限于現(xiàn)行的廣播電視制式。
本發(fā)明的主要目的是提供一種提高顯示頻率，削弱閃爍影響，立體感強(qiáng)的場(chǎng)分立體視覺顯示方法。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容是將左右攝像機(jī)圖象分時(shí)交替顯示在同一顯示設(shè)備上，人帶上高速眼鏡開關(guān)即液晶光閥觀看，左眼鏡開啟，右眼鏡關(guān)閉，使左眼看到左攝像機(jī)圖象，反之，顯示右攝像機(jī)圖象。通過人的大腦合成，形成立體感。主要特征在于雙攝像機(jī)的同步攝象和體視信號(hào)的合成、顯示以及液晶光閥的驅(qū)動(dòng)。
為提高顯示頻率，采用專用的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器顯示設(shè)備，其場(chǎng)頻可達(dá)到90Hz、行頻56KHz，使之能達(dá)到快速顯示的效果。在新設(shè)計(jì)的立體視覺顯示系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)選用PAL制式攝像機(jī)攝取有關(guān)的圖象信號(hào)，試驗(yàn)室中在監(jiān)視器上顯示體視信號(hào)，此時(shí)提高場(chǎng)頻以解決閃爍的問題就演化成如何將兩路有視差的視頻信號(hào)在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上按監(jiān)視器場(chǎng)頻分時(shí)顯示。
引入多媒體視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)到RGB信號(hào)的轉(zhuǎn)換，經(jīng)幀存存儲(chǔ)，并且編程顯示卡的顯示模式來提高顯示場(chǎng)頻，削弱閃爍的影響，增強(qiáng)體視效果。下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的多媒體視頻技術(shù)原理圖。圖2是本發(fā)明的分時(shí)立體視覺顯示系統(tǒng)框圖。圖3是本發(fā)明的分時(shí)立體視覺顯示系統(tǒng)電路原理圖。圖4是本發(fā)明的TN型液晶透光率曲線圖。
圖1表示了將攝像機(jī)、錄像機(jī)等產(chǎn)生的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可送計(jì)算機(jī)顯示的RGB信號(hào)的過程。在這個(gè)過程中，首先需要將VIDEO信號(hào)數(shù)字化，然后解碼成數(shù)字化的YUV信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字RGB信號(hào)，將其存于幀存儲(chǔ)器DRAM或VRAM中。該工作是在視頻信號(hào)的掃描時(shí)序控制之下，然后在VGA掃描時(shí)序的控制下讀取數(shù)字信號(hào)RGB，再經(jīng)過D\A轉(zhuǎn)換送到CRT顯示。圖中對(duì)VIDEO信號(hào)實(shí)時(shí)采樣，以較低頻率存入顯示幀存DRAM中，顯示幀存DRAM可視作為一個(gè)緩沖區(qū)，當(dāng)計(jì)算機(jī)監(jiān)視器工作在高分辨率、高場(chǎng)頻方式時(shí)，從DRAM中讀取數(shù)字RGB的頻率相對(duì)較高。因此可通過DRAM緩沖作用，實(shí)現(xiàn)“慢存快放”的原理，從而提高顯示場(chǎng)頻。
圖2是本發(fā)明的分時(shí)立體視覺顯示系統(tǒng)框圖。分時(shí)立體顯示的核心就是利用多媒體視頻技術(shù)將VIDEO信號(hào)轉(zhuǎn)換成RGB信號(hào)，再將兩路RGB信號(hào)合成體視信號(hào)，送計(jì)算機(jī)監(jiān)視器顯示。利用ET4000顯示卡，提高顯示場(chǎng)頻來減弱閃爍，增強(qiáng)體視效果。系統(tǒng)的工作過程(1).右攝像機(jī)為從攝像機(jī)，將左攝像機(jī)的信號(hào)作為外同步信號(hào)給右攝像機(jī)，以實(shí)現(xiàn)兩攝像機(jī)的工作同步。(2).兩路A/D、彩色解碼芯片將VIDEO信號(hào)VL，VR轉(zhuǎn)換成(RGB)L和(RGB)R.(3).利用視頻芯片所分解出來的門限信號(hào)HGT、VGT等產(chǎn)生一組控制信號(hào)，控制兩路RGB數(shù)據(jù)在DRAM中的存儲(chǔ)與讀出。(4).由彩色解碼芯片SAA7196得到的YUV信號(hào)通過專用接口芯片ZR36120傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的PCI總線上，并存放在計(jì)算機(jī)顯示幀存或內(nèi)存中作直接顯示或處理用，也可通過編程轉(zhuǎn)存到硬盤來保存視頻獲取的結(jié)果，以便對(duì)圖象做其它處理用。(5).將從DRAM中讀出的16位×2的數(shù)據(jù)變成8位數(shù)據(jù)送ET4000的IMA口，通過對(duì)ET4000卡進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)(RGB)L和(RGB)R在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的交替顯示。(6).以場(chǎng)同步信號(hào)為原始信號(hào)，經(jīng)過D觸發(fā)器得到一方波信號(hào)，控制左右光閥驅(qū)動(dòng)電路的前端控制信號(hào)，保證監(jiān)視器出現(xiàn)左攝像機(jī)圖像時(shí)，左眼光閥開啟，右眼光閥關(guān)閉；監(jiān)視器出現(xiàn)右攝像機(jī)圖象時(shí)，右眼光閥開啟，左眼光閥關(guān)閉。
圖3是本發(fā)明的分時(shí)立體視覺顯示系統(tǒng)電路原理圖。通過控制電路的控制，PCI接口芯片ZR36120完成到計(jì)算機(jī)內(nèi)存的單攝像機(jī)視頻的獲取、雙攝像機(jī)的隔場(chǎng)視頻獲取以及隔幀獲取。
SAA7196和ZR36120均是可編程芯片，通過PCI總線和I2C總線可以對(duì)芯片進(jìn)行編程，對(duì)于圖象亮度、色度、對(duì)比度等的改變均可通過編程來實(shí)現(xiàn)。通過編程對(duì)上述因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以彌補(bǔ)由于攝像機(jī)光路的不完全一致所造成的誤差，使左右圖象信號(hào)在這些指標(biāo)上接近一致，利于增強(qiáng)立體感和臨場(chǎng)感。I2C總線是一種串行總線，它的特征如下只需要兩根總線，一根為串行數(shù)據(jù)(SDA)，另一根為時(shí)鐘(SCL)，與總線連接的設(shè)備之間就可以進(jìn)行信息傳輸，每個(gè)設(shè)備都有自己的地址，可以作為主設(shè)備或從設(shè)備。I2C總線是一個(gè)多主總線，也就是說不只一個(gè)設(shè)備可以控制總線。視頻數(shù)據(jù)的緩存及其控制要把雙攝像機(jī)攝取的全部圖象數(shù)據(jù)通過顯示卡ET4000IMA口8位數(shù)據(jù)線高速送顯示幀存，同時(shí)必須加視頻數(shù)據(jù)緩存，系統(tǒng)使用DRAM完成。DRAM的控制由于DRAM的行列地址分時(shí)復(fù)用，且其數(shù)據(jù)線為雙向，加上其寫入、讀出控制信號(hào)構(gòu)成了一較為復(fù)雜、繁瑣的邏輯關(guān)系。如果用一系列記數(shù)器、邏輯門來組成控制電路部分，必會(huì)加大印刷板的板面，且信號(hào)延時(shí)加大，使控制信號(hào)不準(zhǔn)確。該發(fā)明使用了一片可編程邏輯芯片isPLS11032完成了DRAM控制器及其它全部控制邏輯。DRAM與ET4000IMA口的連接ET4000的IMA口是8位異步輸入口，能夠接收CPU或圖象數(shù)據(jù)直接進(jìn)入ET4000顯示卡顯示內(nèi)存，并且是以線性地址方式傳輸進(jìn)顯示內(nèi)存，輸入掃描序列可以是交錯(cuò)或非交錯(cuò)方式。一旦進(jìn)入顯示內(nèi)存后，圖象數(shù)據(jù)就可以通過顯示控制器或輔助顯示控制器進(jìn)行控制顯示。由于IMA的數(shù)據(jù)帶寬為40MB，即IMA口的傳輸速率不得高于40MB，本發(fā)明設(shè)計(jì)DRAM的讀出速率不大于40MB。
圖4是本發(fā)明的TN型液晶透光率曲線圖。液晶光閥作為立體視覺的輔助觀察設(shè)備，利用了液晶的TN(扭曲向列型)電光效應(yīng)原理，液晶的電光效應(yīng)原理決定了液晶光閥的電驅(qū)動(dòng)特性。圖10所示的是TN型效應(yīng)下液晶透光率與電場(chǎng)強(qiáng)度的曲線，由曲線可知。只要相應(yīng)的施加高于閾值的電場(chǎng)和撤消電場(chǎng)，就能實(shí)現(xiàn)液晶光閥的關(guān)閉和開啟。場(chǎng)同步信號(hào)經(jīng)記數(shù)器二分頻產(chǎn)生的場(chǎng)方波對(duì)電路產(chǎn)生的基本方波輸出與反向輸出進(jìn)行二選一，最終生成左右眼光閥的開關(guān)信號(hào)。
本發(fā)明的有益效果是該場(chǎng)分立體視覺顯示方法能夠使左右攝像機(jī)的同步攝像合成體視信號(hào)，形成立體圖象。引入多媒體視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)到RGB信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過編程顯示卡的顯示模式提高顯示場(chǎng)頻，削弱閃爍，增強(qiáng)體視效果。虛擬現(xiàn)時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要部分是雙眼立體視覺的生成與顯示，分時(shí)式立體視覺的生成與顯示方法實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)時(shí)的視覺臨場(chǎng)感。高端可用在軍事、航天上，低端可用在娛樂上，另外還可以用在設(shè)計(jì)、制造業(yè)和市場(chǎng)開拓、醫(yī)療以及健康護(hù)理、危險(xiǎn)區(qū)域的操作、訓(xùn)練、教育、信息可視化等等上。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)分立體顯示方法，包括左右攝像機(jī)、液晶光閥眼鏡、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和顯示卡，所述的左右攝像機(jī)圖象分時(shí)交替顯示在同一顯示設(shè)備上，人帶上液晶光閥眼鏡觀看時(shí)，左眼鏡開啟，右眼鏡關(guān)閉，使左眼看到左攝像機(jī)圖象，反之，使右眼看到右攝像機(jī)圖象，通過人的大腦合成，形成立體圖象，其特征在于雙攝像機(jī)的同步攝像，體視信號(hào)的合成、顯示，液晶光閥的驅(qū)動(dòng)以及引入多媒體視頻技術(shù)；a).通過控制電路的控制，PCI接口芯片ZR36120完成到計(jì)算機(jī)內(nèi)存的單攝像機(jī)視頻的獲取、雙攝像機(jī)的隔場(chǎng)視頻獲取以及隔幀獲取。PCI總線和I2C總線可以對(duì)芯片進(jìn)行編程，對(duì)于圖象亮度、色度、對(duì)比度等的改變均可通過編程來實(shí)現(xiàn)。b).采用專用的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器顯示設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)選用PAL制式攝像機(jī)攝取有關(guān)的圖象信號(hào)，在監(jiān)視器上顯示體視信號(hào)；c).引入多媒體視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)到RGB信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后存入顯示幀存DRAM，編程顯示卡的顯示模式來提高顯示場(chǎng)頻，從而削弱閃爍的影響，增強(qiáng)體視效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的場(chǎng)分立體顯示方法，其特征在于所述的I2C總線是一種串行總線，它只需要兩根總線，一根為串行數(shù)據(jù)SDA，另一根為時(shí)鐘SCL，與總線連接的設(shè)備之間就可以進(jìn)行信息傳輸，每個(gè)設(shè)備都有自己的地址，可以作為主設(shè)備或從設(shè)備。I2C總線是一個(gè)多主總線，也就是說不只一個(gè)設(shè)備可以控制總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的場(chǎng)分立體顯示方法，其特征在于所述的雙攝像機(jī)攝取的圖象信號(hào)數(shù)字化后，經(jīng)PCI接口芯片ZR36120交替送到計(jì)算機(jī)顯示卡的顯示幀存，可利用計(jì)算機(jī)所具備多種顯示模式提高顯示場(chǎng)頻，減弱閃爍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的場(chǎng)分立體顯示方法，其特征在于所述的DRAM是一個(gè)緩沖區(qū)，將存入雙攝像機(jī)的完整的圖象數(shù)據(jù)以高鐘頻經(jīng)顯示卡ET4000IMA口直接送顯示幀存，再經(jīng)編程適當(dāng)?shù)娘@示模式顯示交替的雙攝像機(jī)圖象，在DRAM的控制中，DRAM控制器使用了一片可編程的邏輯芯片isPLSI1032完成設(shè)計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的場(chǎng)分立體顯示方法，其特征在于所述的液晶光閥的驅(qū)動(dòng)即液晶光閥的關(guān)閉和開啟在于相應(yīng)的施加高于閥值的電場(chǎng)和撤消電場(chǎng)。
全文摘要
一種場(chǎng)分立體顯示方法,包括左右攝像機(jī)、液晶光閥、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和顯示卡。所述的左右攝像機(jī)圖象分時(shí)交替顯示在同一設(shè)備上,人帶上液晶光閥觀看時(shí),左眼鏡開啟,右眼鏡關(guān)閉,使左眼鏡看到左攝像機(jī)圖象。反之,顯示右攝像機(jī)圖象,通過人的大腦合成形成立體感。
文檔編號(hào)G02B27/22GK1246628SQ9911433
公開日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者韋穗, 李惠超, 周文勤, 錢瑋, 孔斌, 梁華為, 龔鴿麗, 劉政 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所