一种基于自由立体显示的视区校正方法和装置

摘要

本发明提供一种基于自由立体显示的视区校正方法，步进电机控制摄像机构在导轨上从左往右横向步进，纵向上距离自由立体显示机构由近及远步进，步进一次停顿P秒对自由立体显示机构拍摄；控制模块控制开启背光灯，摄像机构步进至某点时，控制模块获取仿真模块中开灯情况，将此位置对应背光灯点亮；摄像机构进行拍摄，并将图像数据传输至图像处理模块；图像处理模块运用视区优化法对图像数据进行分析处理，找到优化的视区位置。步进电机控制摄像机构运动，摄像机构间隔一定距离和时间拍摄，摄像机构运动时，控制模块根据仿真模块数据，控制背光灯的亮度分布，摄像机构将图像传输至图像处理模块，图像处理模块对图像数据进行分析，找到优化视区位置。

权利要求

1.一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：步进电机控制摄像机构在导轨上按照间距M横向步进按照间距N步进，步进一次停顿P秒以静止状态对自由立体显示机构进行拍摄；

S2：控制模块控制开启背光模块中的背光灯，摄像机构步进至某点时，控制模块获取仿真模块中对此位置的背光灯开灯情况，并将此位置对应背光灯逐一点亮；

S3：摄像机构进行拍摄，并将图像数据传输至图像处理模块；

S4：图像处理模块运用视区优化法对图像数据进行分析处理，找到优化的视区位置；

在所述步骤S4图像处理中，包括以下步骤：S41：将图像沿纵向平均分为Q等分，且分别读取Q等分线中对应的亮度总和，选取最大值作为计算线；

S42：读取计算线的横向亮度分布，取计算线亮度分布的半高中央作为拍摄图像中央位置；

S43：将拍摄图像中央位置沿纵向亮度分布，将其沿纵向分布的半高中央作为拍摄图像的中心位；

S44：取中心位的横向U％占比，纵向V％占比的小矩形区域，求灰度总和作为拍摄图像的比较参量；

S45：计算单个背光灯拍摄到的所有图片的比较参量，选取比较参量的最大值所在的空间位置作为优化的视区位置；

S46：优化的视区位置的参数在控制模块中进行保存。

2.根据权利要求1所述的一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，在所述步骤S1中，步进电机控制摄像机构在导轨上从左往右按照1～5mm的间距横向步进，纵向上距离自由立体显示机构由近及远按照1～5mm的间距步进，步进一次停顿1～3秒以静止状态对自由立体显示机构进行拍摄。

3.根据权利要求2所述的一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，在所述步骤S2中，拍摄单个背光灯空间移动时，其余背光灯所需空间位重复时只记录一次且图像与该背光灯图像同步获取。

4.根据权利要求3所述的一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，在所述步骤S3中，控制模块对背光模块的背光灯进行独立控制，摄像机构对于给定空间范围打开的背光灯进行逐一拍；为测试方便，此空间范围以该背光灯理想视区位置为中心，±Lmm，共

2L+1mm为验证区间，其中，L为视区最大误差量。

5.根据权利要求4所述的一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，在所述步骤S41中，将图像沿纵向平均分为5等分，且分别读取5等分线中对应的亮度总和，选取最大值作为计算线；

在所述步骤S44中，取中心位的横向2％占比，纵向20％占比的小矩形区域，求灰度总和作为拍摄图像的比较参量。

6.根据权利要求5所述的一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，在所述步骤S46中，优化的视区位置的参数与确定的空间位置映射成对后,即(XN,Z:LN)，所述XN代表确定纵深Z下的横向空间位置，LN则是对应空间位置(XN,Z)的开灯序号，数据组(XN,Z:LN)存入控制模块以实现数据组的调用。

7.一种基于自由立体显示的视区校正装置，应用了权利要求6所述的一种基于自由立体显示的视区校正方法，其特征在于，包括自由立体显示机构(1)、摄像机构(2)、步进电机(3)、导轨(4)和平行架(5)；所述摄像机构(2)设置在所述导轨(4)上，所述导轨(4)垂直设置在所述平行架(5)之间，所述步进电机(3)与所述摄像机构(2)电性连接，所述自由立体显示机构(1)设置在所述摄像机构(2)前部，与所述摄像机构(2)无线连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于自由立体显示的视区校正装置，其特征在于，所述自由立体显示机构(1)包括背光模块(11)、控制模块(12)、仿真模块(13)和图像处理模块(14)，所述控制模块(12)输出端与所述背光模块(11)输入端电性连接，所述的图像处理模块(14)的输出端和仿真模块(13)的输出端均与所述控制模块(12)输入端电性连接，所述控制模块(12)输出端与所述摄像机构(2)输入端无线连接，所述摄像机构(2)输出端与所述图像处理模块(14)输入端无线连接；所述背光模块(11)包括若干背光灯，若干背光灯均单独与所述控制模块(12)电性连接。

9.根据权利要求7所述的一种基于自由立体显示的视区校正装置，其特征在于，所述摄像机构(2)包括摄像头(21)和滑动器(22)，所述摄像头(21)固定设置在所述滑动器(22)顶端，所述滑动器(22)套接在所述导轨(4)上，所述步进电机(3)控制滑动器(22)运动。

说明书

一种基于自由立体显示的视区校正方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及立体显示技术领域，更具体地，涉及一种基于自由立体显示的视区校正方法和装置。

背景技术

[0002] 显示视区作为立体显示技术的重要参数之一，所以针对显示视区的研究也是必不可少的重要环节，现有系统采取的方式是对构成系统的光学部件进行系统建模得到背光
LED单元的原始化数据，由于建模数据采取的是理想化参数输入，由于背光设计、拼接角度、
透镜齿形参数、各光学组件之间的空间距离等参数的建模设计都是采取理想化计算数据，
而由于立体显示器的构建是人工作业，而作业过程中难免存在的组装误差和拼接误差，同
时制作的背光尺寸、透镜齿形等精密参数与理想参数可能存在的偏差等都会导致建模数据
与实际测试效果有一定的出入。

[0003] 现有的技术中，中国发明专利CN1905688公开了一种“光栅式自由立体显示器中子像素纠错图像处理方法”，公开日为2007年01月31日，具体公开了对一个分n路的光栅自由
立体显示器，从预定观看位置看光栅在二维平面矩阵显示器子像素图像源上的投影的水平
周期不等于n个子像素的宽度的失配情况时，双眼在预定位置透过光栅看不到各自该看到
的视图的地方定为出错区域，重新安排该区域的子像素用于正确视图的显示，该专利通过
人眼在特定位置进行观看，来找出自由立体显示器内部的出错区域，会有很大的误差，导致
测试效果不准确。

发明内容

[0004] 本发明为解决立体显示器由在人工构建作业过程中不可避免的组装误差，以及制作的背光尺寸、透镜齿形等精密参数与理想参数存在的偏差，导致建模数据与实际视区位
置存在偏差，提供了一种基于自由立体显示的视区校正方法和装置。

[0005] 为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

[0006] 一种基于自由立体显示的视区校正方法，包括以下步骤：

[0007] S1：步进电机控制摄像机构在导轨上按照间距M横向步进按照间距N步进，步进一次停顿P秒以静止状态对自由立体显示机构进行拍摄；

[0008] S2：控制模块控制开启背光模块中的背光灯，摄像机构步进至某点时，控制模块获取仿真模块中对此位置的背光灯开灯情况，并将此位置对应背光灯逐一点亮；

[0009] S3：摄像机构进行拍摄，并将图像数据传输至图像处理模块；

[0010] S4：图像处理模块运用视区优化法对图像数据进行分析处理，找到优化的视区位置。

[0011] 上述方案中，步进电机控制摄像机构运动，摄像机构间隔一定的距离和时间进行拍摄，在摄像机构运动过程中，控制模块根据仿真模块的数据，控制背光模块中的若干背光
灯的亮度分布，摄像机构将拍摄的图像传输至图像处理模块，图像处理模块对图像数据进
行分析处理，找到优化的视区位置。

[0012] 在所述步骤S1中，步进电机控制摄像机构在导轨上从左往右按照1～5mm的间距横向步进，纵向上距离自由立体显示机构由近及远按照1～5mm的间距步进，步进一次停顿1～
3秒以静止状态对自由立体显示机构进行拍摄。

[0013] 在所述步骤S2中，拍摄单个背光灯空间移动时，其余背光灯所需空间位重复时只记录一次且图像与该背光灯图像同步获取。

[0014] 在所述步骤S3中，控制模块对背光模块的背光灯进行独立控制，摄像机构对于给定空间范围打开的背光灯进行逐一拍；为测试方便，此空间范围以该背光灯理想视区位置
为中心，±Lmm，共2L+1mm为验证区间，其中，L为视区最大误差量。

[0015] 在所述步骤S4图像处理中，包括以下步骤：

[0016] S41：将图像沿纵向平均分为Q等分，且分别读取Q等分线中对应的亮度总和，选取最大值作为计算线；

[0017] S42：读取计算线的横向亮度分布，取计算线亮度分布的半高中央作为拍摄图像中央位置；

[0018] S43：将拍摄图像中央位置沿纵向亮度分布，将其沿纵向分布的半高中央作为拍摄图像的中心位；

[0019] S44：取中心位的横向U％占比，纵向V％占比的小矩形区域，求灰度总和作为拍摄图像的比较参量；

[0020] S45：计算单个背光灯拍摄到的所有图片的比较参量，选取比较参量的最大值所在的空间位置作为优化的视区位置；

[0021] S46：优化的视区位置的参数在控制模块中进行保存。

[0022] 在所述步骤S41中，将图像沿纵向平均分为5等分，且分别读取5等分线中对应的亮度总和，选取最大值作为计算线；

[0023] 在所述步骤S44中，取中心位的横向2％占比，纵向20％占比的小矩形区域，求灰度总和作为拍摄图像的比较参量。

[0024] 在所述步骤S46中，优化的视区位置的参数与确定的空间位置映射成对后,即(XN,Z:LN)，所述XN代表确定纵深Z下的横向空间位置，LN则是对应空间位置(XN,Z)的开灯序号，
数据组(XN,X:LN)存入控制模块以实现数据组的调用。

[0025] 一种基于自由立体显示的视区校正装置，应用了一种基于自由立体显示的视区校正方法，包括自由立体显示机构、摄像机构、步进电机、导轨和平行架；所述摄像机构设置在
所述导轨上，所述导轨垂直设置在所述平行架之间，所述电机与所述摄像机构电性连接，所
述自由立体显示机构设置在所述摄像机构前部，与所述摄像机构无线连接。

[0026] 所述自由立体显示机构包括背光模块、控制模块、仿真模块和图像处理模块，所述控制模块输出端与所述背光模块输入端电性连接，所述的图像处理模块的输出端和仿真模
块的输出端均与所述控制模块输入端电性连接，所述控制模块输出端与所述摄像机构输入
端无线连接，所述摄像机构输出端与所述图像处理模块输入端无线连接；所述背光模块包
括若干背光灯，若干背光灯均单独与所述控制模块电性连接。

[0027] 上述方案中，所述控制模块对背光模块的背光灯进行独立控制，摄像机构对于给定空间范围打开的背光灯进行逐一拍摄；

[0028] 所述图像处理模块用于对摄像机构拍摄到的图像进行识别处理同时获取横向2％占比以及纵向20％占比范围的亮度数值像，用视区优化法，得到确定的视区参数，将优化的
视区位置的参数与确定的空间位置映射成对后,即(XN,Z:LN)，所述XN代表确定纵深Z下的横
向空间位置，LN则是对应空间位置(XN,Z)的开灯序号，数据组(XN,Z:LN)存入控制模块以实
现数据组的调用

[0029] 所述仿真模块内存有自由立体显示器理想化模型的模拟数据，所述模拟数据是模拟各背光灯列在视区空间位置形成的光斑中央，以此空间位置作为校正的基点。

[0030] 所述摄像机构包括摄像头和滑动器，所述摄像头固定设置在所述滑动器顶端，所述滑动器套接在所述导轨上，所述电机控制滑动器运动。

[0031] 上述方案中，随着各种新兴技术的发展，自由立体显示再次焕发出新的活力，区别于辅助式立体显示技术，自由立体显示技术不用佩戴特殊制备的3D眼镜、更具真实感沉浸
感、更舒适便捷、环保卫生等诸多优势，更受大众青睐。同时作为显示技术的最终发展目标，
自由立体显示技术必然将在军事、医疗、教育、商业等各个领域大展拳脚。

[0032] 观看者的左右眼分别对应两组不同的数据组，形成具有视差的两幅左右眼图像进而实现立体显示。为提高视区优化效率，优化视区前已对系统进行初步仿真得到初步视区
位，对单个背光灯的拍摄采用在初步模拟视区位的基础上前后移动5mm进行，对于每个背光
灯共获取11张图像。移动范围是基于本套系统最大偏差确定，而对于其他所需优化系统可
以先进行初始最大偏差量确定后依据该偏差量确定移动的范围。

[0033] 摄像头在设置拍摄参数时应该调整曝光度、亮度补偿值等在适宜取值内，不能影响自由立体显示机构实际图像的亮度分布。

[0034] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0035] 本发明提供的一种基于自由立体显示的视区校正方法和装置，步进电机控制摄像机构运动，摄像机构间隔一定的距离和时间进行拍摄，在摄像机构运动过程中，控制模块根
据仿真模块的数据，控制背光模块中的若干背光灯的亮度分布，摄像机构将拍摄的图像传
输至图像处理模块，图像处理模块对图像数据进行分析处理，找到优化的视区位置。

附图说明

[0036] 图1为本发明的方法流程图；

[0037] 图2为本发明的图像处理模块的方法流程图；

[0038] 图3为本发明的装置结构图；

[0039] 图4为本发明的自由立体显示机构内部模块示意图；

[0040] 图5为本发明的拍摄图像的比较参量的选取示意图；

[0041] 图6为本发明的一个背光LED灯在一个纵深距离下所有比较参量对比示意图；

[0042] 附图标记说明：1、自由立体显示机构；2、摄像机构；3、步进电机；4、导轨；5、平行架；11、背光模块；12、控制模块；13、仿真模块；14、图像处理模块；21、摄像头；22、滑动器；
141、拍摄图像；142、143、144、145均为等分线；146、计算线；147、比较参量；148、中心位。

具体实施方式

[0043] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

[0044] 以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

[0045] 实施例1

[0046] 如图1和图2所示，一种基于自由立体显示的视区校正方法，包括以下步骤：

[0047] S1：步进电机控制摄像机构在导轨上按照间距1mm横向步进按照间距1mm步进，步进一次停顿2秒以静止状态对自由立体显示机构进行拍摄；

[0048] S2：控制模块12控制开启背光模块11中的背光灯，摄像机构2步进至某点时，控制模块12获取仿真模块13中对此位置的背光灯开灯情况，并将此位置对应背光灯逐一点亮；

[0049] S3：摄像机构2进行拍摄，并将图像数据传输至图像处理模块14；

[0050] S4：图像处理模块14运用视区优化法对图像数据进行分析处理，找到优化的视区位置。

[0051] 上述方案中，步进电机3控制摄像机构2运动，摄像机构2间隔一定的距离和时间进行拍摄，在摄像机构2运动过程中，控制模块12根据仿真模块13的数据，控制背光模块11中
的若干背光灯的亮度分布，摄像机构2将拍摄的图像传输至图像处理模块14，图像处理模块
14对图像数据进行分析处理，找到优化的视区位置。

[0052] 在所述步骤S2中，拍摄单个背光灯空间移动时，其余背光灯所需空间位重复时只记录一次且图像与该背光灯图像同步获取。

[0053] 在所述步骤S3中，控制模块12对背光模块11的背光灯进行独立控制，摄像机构2对于给定空间范围打开的背光灯进行逐一拍；为测试方便，此空间范围以该背光灯理想视区
位置为中心，±Lmm，共2L+1mm为验证区间，其中，L为视区最大误差量。

[0054] 在所述步骤S4图像处理中，包括以下步骤：

[0055] S41：将图像沿纵向平均分为5等分，且分别读取5等分线中对应的亮度总和，选取最大值作为计算线；

[0056] S42：读取计算线的横向亮度分布，取计算线亮度分布的半高中央作为拍摄图像中央位置；

[0057] S43：将拍摄图像中央位置沿纵向亮度分布，将其沿纵向分布的半高中央作为拍摄图像的中心位；

[0058] S44：取中心位的横向2％占比，纵向20％占比的小矩形区域，求灰度总和作为拍摄图像的比较参量；

[0059] S45：计算单个背光灯拍摄到的所有图片的比较参量，选取比较参量的最大值所在的空间位置作为优化的视区位置；

[0060] S46：优化的视区位置的参数在控制模块12中进行保存。

[0061] 在所述步骤S46中，优化的视区位置的参数与确定的空间位置映射成对后,即(XN,Z:LN)，所述XN代表确定纵深Z下的横向空间位置，LN则是对应空间位置(XN,Z)的开灯序号，
数据组(XN,Z:LN)存入控制模块以实现数据组的调用。

[0062] 实施例2

[0063] 如图3和图4所示，一种基于自由立体显示的视区校正装置，应用了一种基于自由立体显示的视区校正方法，包括自由立体显示机构1、摄像机构2、电机3、导轨4和平行架5；
所述摄像机构2设置在所述导轨4上，所述导轨4垂直设置在所述平行架5之间，所述电机3与
所述摄像机构2电性连接，所述自由立体显示机构1设置在所述摄像机构2前部，与所述摄像
机构2无线连接。

[0064] 所述自由立体显示机构1包括背光模块11、控制模块12、仿真模块13和图像处理模块14，所述控制模块12输出端与所述背光模块11输入端电性连接，所述的图像处理模块14
的输出端和仿真模块13的输出端均与所述控制模块12输入端电性连接，所述控制模块12输
出端与所述摄像机构2输入端无线连接，所述摄像机构2输出端与所述图像处理模块14输入
端无线连接；所述背光模块11包括若干背光灯，若干背光灯均单独与所述控制模块12电性
连接。

[0065] 上述方案中，所述控制模块12对背光模块11的背光灯进行独立控制，摄像头21对于给定空间范围打开的背光灯进行逐一拍摄；

[0066] 所述图像处理模块14用于对摄像头21拍摄到的图像进行识别处理同时获取横向2％占比以及纵向20％占比范围的亮度数值像，用视区优化法，得到确定的视区参数，将优
化的视区位置的参数与确定的空间位置映射成对后,即(XN,Z:LN)，所述XN代表确定纵深Z下
的横向空间位置，LN则是对应空间位置(XN,Z)的开灯序号，数据组(XN,Z:LN)存入控制模块
以实现数据组的调用。

[0067] 所述仿真模块13内存有自由立体显示器理想化模型的模拟数据，所述模拟数据是模拟各背光灯列在视区空间位置形成的光斑中央，以此空间位置作为校正的基点。

[0068] 所述摄像机构2包括摄像头21和滑动器22，所述摄像头21固定设置在所述滑动器22顶端，所述滑动器22套接在所述导轨4上，所述电机3控制滑动器22运动。

[0069] 实施例3

[0070] 如图5和图6所示，比较参量的选取，包括以下步骤：

[0071] A1：将拍摄图像141沿纵向平均分为5等分，且分别读取5等分线中对应的亮度总和，选取最大值作为计算线；

[0072] A2：读取计算线146的横向亮度分布，取计算线146亮度分布的半高中央作为拍摄图像141中央位置；

[0073] A3：取拍摄图像141中央位置沿纵向亮度分布，将其沿纵向分布的半高中央作为拍摄图像141的中心位148；

[0074] A4：取中心位148的横向2％占比，纵向20％占比的小矩形区域，求灰度总和作为拍摄图像141的比较参量147；

[0075] A5：计算单个背光灯拍摄到的所有图片的比较参量147，选取比较参量147的最大值所在的空间位置作为优化的视区位置。

[0076] 所述上述步骤即A1～A5可确定任一深度下横向上所有背光模块11的背光灯对应的最佳的观看视区位置。

[0077] 对于上述比较参量147的流程图解给出具体的实施例如下：

[0078] 摄像头拍摄到对应的图像即是相应背光模块给出的显示画面，将图像在纵向上平均分成5等分，得到4条拍摄图像等分线142、143、144、145，从中选取计算总和最大的作为计
算线146，求计算线146横向分布的半高宽中央值，作为拍摄图像141的中央位置；

[0079] 中央位置沿纵向求取数据分布线即为其计算线146，再求计算线146的半高宽中央确定的点即为拍摄图像141的中心位148，取中心位148的横向±10像素，纵向±100像素的
小矩形区域即为比较参量147；

[0080] 由于优化视区前已对系统进行初步仿真得到初步视区位，对单个背光灯的拍摄采取在初步视区位的基础上前后移动5mm进行，对于每个背光灯共获取11张图像，即是上述操
作步骤对于一个背光灯共有11个比较参量147；

[0081] 比较参量147可直接经由图像处理模块14依据所述选取步骤A1～A5直接识别读取得到具体数值，而非以存储照片的形式，存储照片的内存占用量较大，不便于保存和取用同
时还存在传输过程中分辨率损失的问题而影响比较参量的值，而直接得到具体数值的方式
效率更快，更具有可操作性；

[0082] 图6是本发明所述一个背光LED灯在一个纵深距离下所有比较参量对比示意图，即是比较参量A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K，在这11个比较参量中选取比较参量的最大值所在的
空间位置作为该背光灯实际的视区位置，即比较参量E对应的空间位置和相应的视区参数
成组后存控制模块12，即此时可记录一组(XN,Z:LN)，以便后续调用。

[0083] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可
以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本
发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求
的保护范围之内。