用于再生圖像信息的方法和自動立體屏幕的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在自動立體屏幕上再生圖像信息的方法，以及適合于執(zhí)行該方法的自動立體屏幕。
[0002]由此，本發(fā)明涉及本身已知的一種類型的屏幕的使用，該類型的屏幕稱為自動立體屏幕并且用于顯示3D圖像，使得可以三維地感知3D圖像，而無需特殊的眼鏡。這種屏幕包括具有多個像素的像素矩陣以及布置在該像素矩陣的前方的光柵，其中，像素矩陣的像素布置成使得它們形成彼此相鄰等距布置且具有豎直行方向或相對于豎直面傾斜的行方向的多行，并且其中，光柵包括平行于這些行取向且彼此相鄰等距布置的條狀結構族，且在每一種情況下設定至少一個限定的用于脫離像素的光的傳播平面，所述傳播平面從限定的水平傳播方向和行方向橫跨。
【背景技術】
[0003]表示為光場顯示器的特定類別的自動立體屏幕以特定幾何結構為特征。關于這些屏幕，由相鄰的條狀結構的橫向偏移所限定的光柵的周期長度對應于直接相鄰的像素行的橫向偏移的整數(shù)倍，其中該因子大于2。例如H.Hoshino,F.0kano,H.1sono和1.Yuyama在1998年在期刊“J.0pt.Soc.Am.A 15，2059”中描述了這種屏幕。
[0004]這種矩陣屏幕的行可以以周期性序列被分布到多個通道上，該多個通道對應于行距離與光柵周期之間的整數(shù)比。由于特殊的幾何結構，脫離矩陣屏幕的光然后被光柵導向成或限制成使得脫離這些通道中的每個通道的像素的光形成光束或光柱，光束或光柱以平行方式被引導到光柵的后面。然后屏幕的指定用途設想這些通道中的每個通道利用多個視圖中的恰好一個視圖的圖像信息得以激活，該多個視圖對應于場景從略微不同方向的平行投影。然后因此這些視圖中的恰好一個視圖被再生在這些通道中的每個通道的像素上。光場產(chǎn)生在屏幕前方的觀看空間中，屏幕的觀看者可以在該光場中移動并用雙眼看到兩個圖像，這兩個圖像在每一種情況下形成為平行投影的視圖中的不同視圖的混合。這些圖像然后對應于兩個中心投影的圖像，這兩個中心投影的圖像作為立體的半圖像彼此補償成為立體圖像，從而觀看者以三維方式感知場景，并且具體地從根據(jù)他的位置的方向感知場景。這一類型的圖像再生稱為全景成像。然而，僅相對小的圖像深度可以以該方式真實地被再生。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是利用所描述類型的屏幕，利用相對大的圖像深度提供盡可能地渲染3D圖像的表示的措施。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有主要權利要求的特征的用于在自動立體屏幕上再生圖像信息的方法以及通過具有輔助權利要求的特征的自動立體屏幕來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的設計和另外的改進將從從屬權利要求的特征得到。
[0007]因此提出了一種用于在自動立體屏幕上再生圖像信息的方法，并且如前所述，該屏幕包括具有多個像素的像素矩陣以及布置在所述像素矩陣前方的光柵，其中，所述像素矩陣的所述像素布置成使得它們形成彼此相鄰等距布置且具有豎直的行方向或相對于豎直面傾斜的行方向的多行，并且其中所述光柵包括平行于所述行取向且彼此相鄰等距布置的條狀結構族且在每一種情況下設定至少一個用于脫離所述像素的光的限定傳播平面，所述傳播平面從限定的水平傳播方向和所述行方向橫跨，其中由相鄰的條狀結構的橫向偏移所限定的所述光柵的周期長度是直接相鄰的行的橫向偏移的整數(shù)因子η倍大，其中η大于2，通常顯著地大于2，例如8或者更大。利用所提出的方法，所述像素矩陣被激活用于從所述屏幕前方的限定的視距對3D圖像的自動立體觀看，其中該方法包括以下步驟:
[0008]-在每一種情況下，將第一局部坐標值和第二局部坐標值分配到所述行中的每行，其中，所述第一局部坐標值在每一種情況下指定在所述屏幕前方的所述視距處水平取向的坐標軸上的位置，由所述光柵設定的脫離各自行的所述光的所述限定傳播平面或者這些傳播平面中的一者在該位置處與該坐標軸相交，并且其中，所述第二局部坐標值在橫向方向上指定所述各自行的位置或所述光柵的所述條狀結構的位置，脫離該行的所述像素的所述光下落通過該位置，
[0009]-對于每一所述行，在每一種情況下通過圖像合成計算圖像的提取部，其中，該圖像在每一種情況下通過待再生的所述3D圖像的從由分配到所述各自行的所述第一局部坐標值限定的位置的視角來給定，并且其中，所述提取部在每一種情況下通過該圖像的條狀部來限定，該圖像中的所述條狀部具有對應于分配到所述各自行的所述第二局部坐標值的橫向位置，
[0010]-以一種方式激活所述像素矩陣的所述像素，使得對于該行以這種方式計算的所述提取部被寫入到每一所述行中。
[0011]由此結果是可以相當于3D圖像在常規(guī)的所謂多視圖顯示器上的表示的情況，利用該多視圖顯示器，多個橫向偏移視區(qū)之一在每一種情況下的一定數(shù)目個立體的半圖像在該顯示器前方的視距處是可見的，所述視距取決于所應用的顯示器的幾何結構，并且這些成對的半圖像彼此補償成可三維感知的立體圖像。此處所提出的措施關于它們的效果允許可與此相當?shù)膱D像再生，盡管所應用的屏幕由于看第一眼時的像素行的距離(一方面)與光柵的周期長度(另一方面)之間的整數(shù)比而似乎適合于這種圖像再生。對比于上面所描述的所謂的全景成像(實際上構思用于該全景成像的這類屏幕)，可以通過此再生具有事實上無限的圖像深度的3D圖像。額外的優(yōu)點由于以下事實而產(chǎn)生:對比于常規(guī)的多視圖顯示器，可以至少在特定限度內自由選擇視距。由此3D圖像至少從位于屏幕前方的視距處的特定寬度的觀察空間以良好的質量可見并且自動立體地可感知為三維的。由此，觀看者可以在該觀察空間內自由地移動，特別是橫向自由地移動，其中僅僅所感知的視角根據(jù)橫向運動改變，而沒有三維印象損失。由此，三維印象(正如利用常規(guī)的多視圖顯示器的情況)通過看到兩個不同的圖像的觀看者的兩只眼睛而產(chǎn)生，該兩個不同的圖像表示不同的視角并且至少對應于幾乎兩個彼此補償成立體圖像的立體的半圖像。盡管這兩個圖像本身包括略微不同的視角的提取部，然而這兩個提取部之間的視角差異保持得這么小，使得它們沒有被看成是顯著混亂的。
[0012]相應地，由本發(fā)明提出的自動立體屏幕也是有利的，利用本發(fā)明提出的自動立體屏幕，圖像信息可以以所描述的方式表示。該自動立體屏幕包括具有多個像素的像素矩陣、布置在所述像素矩陣前方的光柵、以及用于激活所述像素矩陣的控制單元，其中，所述像素矩陣的所述像素布置成使得它們形成彼此相鄰等距布置且具有豎直的行方向或相對于豎直面傾斜的行方向的多行，其中所述光柵包括平行于所述行取向且彼此相鄰等距布置的條狀結構族，且在每一種情況下設定至少一個用于脫離所述像素的光的限定傳播平面，所述傳播平面從限定的水平傳播方向和所述行方向橫跨，其中由相鄰的條狀結構的橫向偏移所限定的所述光柵的周期長度是直接相鄰的行的橫向偏移的整數(shù)因子η倍大，其中η大于2 (通常顯著地大于2)，以及其中所述控制單元被配置成激活所述像素矩陣，用于在所述屏前方的視距處對3D圖像的自動立體觀看，并且為此，所述控制單元被配置成執(zhí)行以下步驟:
[0013]-計算或評估分配，所述分配在每一種情況下將第一局部坐標值和第二局部坐標值分配到所述行中的每行，其中，所述第一局部坐標值在每一種情況下指定在所述屏幕前方的所述視距處水平取向的坐標軸上的位置，由所述光柵設定的脫離各自行的所述光的所述限定傳播平面或者這些傳播平面中的一者在該位置處與該坐標軸相交，并且其中，所述第二局部坐標值在橫向方向上指定所述各自行的位置或所述光柵的所述條狀結構的位置，脫離該行的所述像素的所述光下落通過該位置，
[0014]-對于每一所述行，在每一種情況下通過圖像合成計算圖像的提取部，其中，該圖像在每一種情況下通過待再生的所述3D圖像的從由分配到所述各自行的所述第一局部坐標值限定的位置的視角來給定，并且其中，所述提取部在每一種情況下通過該圖像的條狀部來限定，該圖像中的所述條狀部具有對應于分配到所述各自行的所述第二局部坐標值的橫向位置，
[0015]-以一種方式激活所述像素矩陣的所述像素，使得對于該行所計算的所述提取部被寫入到每一所述行中。
[0016]要注意的是，坐標軸通常自然地以直的方式且平行于由像素矩陣或光柵所限定的平面延伸。然而二者并非絕對必要。因此，坐標軸在某些情況下還可以關于屏幕傾斜地放置。這會導致觀察空間在左端比右端處更靠近屏幕或者更遠離屏幕，3D圖像從該觀察空間是自動立體可見的。坐標軸還可以通過具有弧形線路的線來給定，其中第一局部坐標值則通過該線的一維參數(shù)化來限定，并且在每一種情況下限定該線上的位置。這種線還被理解為廣義的坐標軸。
[0017]該控制單元在計算所述提取部時通常被配置成，確定所述提取部的圖像點的亮度值，以及通過利用所述亮度值激活形成所述各自行的所述像素而將所述提取部寫入到所述像素矩陣的所述行中，所述亮度值是針對各自的提取部的圖像點而確定的。因此所述提取部的計算可以包括確定所述提取部的圖像點的亮度值，其中，通過形成所述各自行的利用所述亮度值激活的所述像素，將所述提取部寫入到所述像素矩陣的所述行中，所述亮度值是針對各自的提取部的圖像點而確定的。用于計算提取部的圖像合成(還稱為渲染)可以以本身已知的方式來執(zhí)行。因此，常規(guī)的渲染方法可以應用于此，其中相比于常規(guī)應用，利用這種渲染方法或圖像合成不會產(chǎn)生增加的計算工作量，這是由于不同視角的相對大量的不同圖像不需要被完全計算，而是計算所提到的提取部就已足夠，因此在每一種情況下，僅僅計算這些圖像的相對小的部分。
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