一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统及其控制方法，所述系统包括显示面板，用于显示单元图像阵列；单元透镜阵列，用于对显示面板显示的单元图像阵列进行3D重构，还包括用于生成掩模图案序列的液晶面板，所述液晶面板置于显示面板和单元透镜阵列之间，且液晶面板贴合所述单元透镜阵列，显示面板位于单元透镜阵列的后焦平面上；该系统通过交替变换控制液晶面板所生成的掩模图案序列来动态控制每个单元透镜的孔径形状和透过率，从而控制系统的重构图像分辨率或重构图像景深或者统视场角。本发明具有对所述三个显示参数交互控制能力强的优点，可用于裸眼3D图像显示、3D电视等领域。
【专利说明】一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D显示技术，尤其涉及一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]集成成像技术是一种真3D显示技术。与其它3D显示技术相比，集成成像具有系统结构简单、无需相干光源，能提供连续观察点、全真彩色图像等优点，从而成为真3D立体显示领域中的重要研究方向，在3D立体显示、3D立体电视3DTV等领域具有广阔的应用前旦
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[0003]集成成像是一种采用透镜阵列实现3D目标立体特征信息的记录和再现显示的新型3D图像技术，它包括场景记录和重构显示两个阶段。在场景记录阶段，记录透镜阵列会聚3D目标的不同角度光线信息，在位于透镜阵列焦平面的图像记录设备上形成视差不同的单元图像；在重构显示阶段，单元图像通过显示面板显示，由空间尺寸匹配的重构透镜阵列进行会聚还原，根据光路可逆原理，可获得3D场景的全真立体图像。但由于显示器像素尺寸和透镜尺寸等因素的限制，集成成像系统存在重构图像分辨率较低，重构图像景深较小以及系统视场角太窄等问题，无法满足裸眼3D显示的需求。
[0004]国内外研究者分别针对重构图像分辨率、重构图像景深以及系统视场角提高提出了许多解决方案。然而，在集成成像系统中，重构图像分辨率、重构图像景深以及系统视场角这三个显示参数存在相互制约的关系。此外，对于传统的集成成像方法，一个显示系统的组成结构一旦确定，其显示参数就会确定。因此，对于传统的集成成像显示系统，当需要交互控制重构图像分辨率、重构图像景深以及系统视场角时，就要改变系统的结构设置。这限制了集成成像显示系统交互控制重构图像分辨率、重构图像景深以及系统视场角的这三个显示参数功能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够在不改变系统结构设置的情况下就能够对重构图像分辨率、重构图像景深、系统视场角这三个显示参数进行交互控制的集成成像显示系统及其控制方法。
[0006]一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统，包括显示面板，用于显示单元图像阵列；单元透镜阵列，用于对显示面板显示的单元图像阵列进行3D重构，还包括用于生成掩模图案序列的液晶面板，所述液晶面板置于显示面板和单元透镜阵列之间，且液晶面板贴合所述单元透镜阵列，显示面板位于单元透镜阵列的后焦平面上；该系统通过交替变换控制液晶面板所生成的掩模图案序列来动态控制每个单元透镜阵列的孔径形状和透过率，从而控制系统的重构图像分辨率或重构图像景深或者统视场角。
[0007]—种显示参数可交互控制的集成成像控制方法，包括:通过交替变换液晶面板上生成掩模图案序列来动态地控制每个单元透镜的孔径形状和透过率，最终实现对重构图像分辨率的要求或者实现对重构图像景深的要求或者实现对系统视场角的要求。
[0008]进一步地，如上所述的显示参数可交互控制的集成成像控制方法，包括以下步骤:
[0009]步骤1:确定系统参数，确定单元透镜的尺寸Py单元透镜的焦距为f，透镜阵列包含mX η个单元透镜，水平方向上m个单元透镜，垂直方向上η个单元透镜，单元图像的尺寸为P1,每个单元图像的像素数目N ；
[0010]步骤2:根据对重构图像深度ζ处要求的分辨率为Rz ;在Pl = P1情况下，生成由K2个掩膜图案组成的掩模图案序列；通过每个掩模图案使单元透镜孔径的I/κ2为透明状态，其余部分的透过率为0，掩模图案之间的透明区域不重叠，使K满足公式(I)，
【权利要求】
1.一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统，包括显示面板，用于显示单元图像阵列；单元透镜阵列，用于对显示面板显示的单元图像阵列进行3D重构，其特征在于，还包括用于生成掩模图案序列的液晶面板，所述液晶面板置于显示面板和单元透镜阵列之间，且液晶面板贴合所述单元透镜阵列，显示面板位于单元透镜阵列的后焦平面上；该系统通过交替变换控制液晶面板所生成的掩模图案序列来动态控制每个单元透镜阵列的孔径形状和透过率，从而控制系统的重构图像分辨率或重构图像景深或者统视场角。
2.—种显示参数可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括:通过交替变换液晶面板上生成掩模图案序列来动态地控制每个单元透镜的孔径形状和透过率，最终实现对重构图像分辨率的要求或者实现对重构图像景深的要求或者实现对系统视场角的要求。
3.根据权利要求2所述的显示参数可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:确定系统参数，确定单元透镜的尺寸1\，单元透镜的焦距为f，透镜阵列包含mXη个单元透镜，水平方向上m个单元透镜，垂直方向上η个单元透镜，单元图像的尺寸为P1，每个单元图像的像素数目N ； 步骤2:根据对重构图像深度ζ处要求的分辨率为Rz ;在匕=P1情况下，生成由K2个掩膜图案组成的掩模图案序列；通过每个掩模图案使单元透镜孔径的1/Κ2为透明状态，其余部分的透过率为O，掩模图案之间的透明区域不重叠，使K满足公式(I)，
其中，DL为系统在中央深度平面L处的弥散斑大小； 步骤3:在人眼的响应时间内，利用人眼的视觉暂留效应和液晶面板的快速刷新能力，连续变换掩模图案序列，调谐每一个单元透镜的孔径形状和透过率，同时，相应的单元图像阵列由显示面板同步显示，重构出所要求的3D图像。
4.根据权利要求2所述的显示参数可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:确定系统参数，确定单元透镜的尺寸1\，单元透镜的焦距为f，透镜阵列包含mX η个单元透镜，水平方向上m个单元透镜，垂直方向上η个单元透镜，单元图像的尺寸为P1，每个单元图像的像素数目N ； 步骤2:根据重构图像景深的要求为:深度为Λ Zf,在= P1情况下，生成由K2个掩膜图案组成的掩模图案序列；通过每个掩模图案使单元透镜孔径的1/Κ2为透明状态，其余部分的透过率为O，掩模图案之间的透明区域不重叠，使K满足公式(2)，
式中，DL为系统在中央深度平面L处的弥散斑大小，D0为人眼可接受弥散斑的大小的最小值； 步骤3:在人眼的响应时间内，利用人眼的视觉暂留效应和液晶面板的快速刷新能力，连续变换掩模图案序列，调谐每一个单元透镜的孔径形状和透过率，同时，相应的单元图像阵列由显示面板同步显示，重构出所要求的3D图像。
5.根据权利要求2所述的显示参数可交互控制的集成成像控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:确定系统参数，确定单元透镜的尺寸，单元透镜的焦距为f，透镜阵列包含mX η个单元透镜，水平方向上m个单元透镜，垂直方向上η个单元透镜，单元图像的尺寸为P1，每个单元图像的像素数目N ； 步骤2:根据系统视场角为Θ，在匕=P1情况下，通过每个掩模图案使每K2个单元透镜组成的正方形区域中的I个单元透镜的孔径为透明状态，其透镜的透过率为O，掩模图案之间的透明区域不重叠，缩放单元图像尺寸为I^ = KXD1，使K满足公式(3):
步骤3:由K2个掩膜图案透明部分与单元图像阵列中对应的单元图像按原顺序关系组成K2个新单元图像阵列，且新单元图像阵列与掩膜图案组成一一对应关系，并缩放单元图像尺寸SP1 = KXPL； 步骤4:在人眼的响应时间内，利用人眼的视觉暂留效应和液晶面板的快速刷新能力，连续变换掩模图案序列，调谐每一个单元透镜的孔径形状和透过率，同时，相应的单元图像阵列由显示面板同步显 示，重构出所要求的3D图像。
【文档编号】H04N13/00GK104168472SQ201410407769
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】王晓蕊, 杜军辉, 张建磊, 赵夫良, 黄曦, 刘德连, 董维科, 张建奇 申请人:西安电子科技大学