CN101002482A - 视图模式的检测 - Google Patents

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Abstract

公开了一种可切换显示设备(100)，其被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换显示设备(100)的一部分，该显示设备(100)包括：接收信息信号的接收装置(102)，该信息信号具有包括结构化元素的格式，所述元素具有各自的亮度值(234－244)和相应的距离指示符(202－212)；用于根据信息信号产生光的光发生装置(108)；以及根据显示设备(100)该部分的实际视图模式传送所产生光的光学装置(110)，该实际的视图模式是单视图模式或多视图模式；以及模式检测装置(104)，用于根据各自的距离指示符(202－212)检测显示设备(100)该部分的实际视图模式。

Description

视图模式的检测
本发明涉及可切换显示设备，其被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换显示设备的一部分，该显示设备包括：
-接收信息信号的接收装置，该信息信号具有包括结构化元素的格式，所述元素具有各自的亮度值和相应的距离指示符；
-用于根据信息信号产生光的光发生装置；以及
-根据显示设备该部分的实际视图模式传送所产生光的光学装置，该实际的视图模式是单视图模式或多视图模式。
本发明还涉及一种用于可切换显示设备的视图模式的检测方法，所述设备被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换显示设备的一部分，该显示设备包括：
-接收信息信号的接收装置，该信息信号具有包括结构化元素的格式，所述元素具有各自的亮度值和相应的距离指示符；
-用于根据信息信号产生光的光发生装置；以及
-根据显示设备该部分的实际视图模式传送所产生光的光学装置，该实际的视图模式是单视图模式或多视图模式。
本发明进一步涉及通过计算机设备加载的计算机程序产品，其包括检测可切换显示设备的视图模式的指令，该设备被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换显示设备的一部分，该显示设备如上所述。
本发明进一步涉及具有包括结构化元素的格式的信息信号，所述元素具有各自的亮度值和相应的距离指示符。
本发明进一步涉及包括这种信息信号的数据载体。
由于显示设备的引入，逼真的3D显示设备已经成为许多人的梦想。将会带来这种显示设备的许多原理已经被人们所研究。部分原理试图创建具有一定体积的逼真的3D对象。例如，在A.Sullivan的文章“Solid-state Multi-planar Volumetric Display”，in proceedings ofSID’03，第1531-1533页，2003所公开的显示设备中，在平面阵列上通过快速投影仪显示信息。每个平面是可切换的漫射体。如果平面数量足够多，则人脑集成画面和观察逼真的3D对象。这种原理允许观看者在某种范围内浏览所述对象。在这种显示设备中所有的对象都是(半)透明的。
许多其他人试图仅仅根据双目视差创建3D显示设备。在这些系统中观看者的左右眼睛感知另一个图像，并且因此观看者感知一种3D图像。这些构思的概述能够在D.F.McAllister(Ed.)的“Stereo ComputerGraphics and Other True 3D Technologies”，Princeton UniversityPress，1993这本书中找到。第一原理使用光栅眼镜与例如CRT进行组合。如果显示奇数帧，则阻止光进入左眼，而如果显示偶数帧，则阻止光进入右眼。
不需要附加器械显示3D的显示设备被称为自立体显示设备。
第一无镜显示设备包括用以创建针对观看者左右眼睛的光圆锥的隔板(barrier)。这些圆锥例如对应于奇数和偶数子像素列。通过利用正确的信息寻址这些列，如果观看者位于正确的点上，他在其左右眼睛中获得不同的图像，并且他能够感知3D图像。
第二无镜显示设备包括使奇数和偶数子像素列的光成像给观看者左右眼睛的透镜阵列。
上述无镜显示设备的缺点在于观看者必须保持位于固定的位置。为了引导观看者，已经提出指示器来向观看者显示他处于正确的位置。例如参见美国专利US5986804，其中隔板与红色和绿色的发光二极管相组合。在观看者正确定位的情况下，他看到绿光，否则他看到红光。
为了减轻观看者坐在固定位置的苦恼，已经提出多视图自动立体显示设备。参见例如美国专利US60064424和US20000912。在US60064424和US20000912所公开的显示设备中，使用倾斜双凸透镜，从而该双凸透镜的宽度大于两个子像素。通过这种方式有若干图像相互相邻并且观看者具有左右移动的某些自由。
自动立体显示设备的缺点在于产生3D图像所带来的分辨率损失。有利的是这些显示设备可在2D和3D模式，即单视图模式和多视图模式之间进行切换。如果需要相对高的分辨率，则有可能切换到单视图模式，因为这种模式具有较高的分辨率。
这种可切换显示设备的一个例子在J.Eichenlaub的文章“Alightweight compact 2D/3D autostereoscopic LCD backlight forgames，monitor and notebook applications”，in proceedings of SPIE3295，1998中有所描述。该文章公开了使用可切换的漫射体在2D和3D模式之间进行切换。可切换自动立体显示设备的另一个例子在WO2003015424中有所描述，其中使用基于LC的透镜来创建可切换的双凸透镜。
在原理上来说，将整个显示设备从2D切换到3D是有可能的，反之亦然。可替换地，只切换显示设备的一部分。为了在视图模式之间切换，需要正确的控制信息作为输入。
本发明的一个目的是提供在开头段落中所描述的一类可切换显示设备，该设备被安排用于以相对容易的方式确定显示设备的一部分所需的实际视图模式。
本发明的这个目的这样实现，即可切换显示设备包括模式检测装置，用于根据各自的距离指示符检测显示设备该部分的实际视图模式。
对于术语单视图模式和多视图模式的替换是二维(2D)模式和三维(3D)模式。
在现有技术中已知具有包括结构化元素格式的信息信号作为多视图格式，该元素具有各自的亮度值和相应的距离指示符。例如像3-D视频格式，RGBD＝红、绿、蓝、深度，或者“图像+深度”或帧/z-缓冲。z-缓冲(还被称为z-映射，深度-映射或D分量)伴随正常的2D图像，那么在本上下文中还称之为帧缓冲。帧缓冲存储每个像素的色彩/亮度值，z-缓冲存储每个像素的z-位置。因此，在本上下文中，结构化元素意味着对应于像素、具有亮度值和相应距离指示符的数据元素。典型地，现有技术中使用的信息信号包括距离指示符，它等于数值的预定范围值，即其范围从第一预定值到第二预定值。
根据本发明，编码信息信号使得距离指示符代表两个不同的方面：视图模式和距离。根据本发明的模式检测装置被安排用于解释距离指示符的两个方面。特定距离指示符的实际值指示对于显示设备的一部分是需要单视图还是需要多视图模式，其中发光源位于显示设备中并被安排用于根据相应的亮度值产生一定的光量。特定距离指示符的实际值还可以用作进行再现的实际深度指示符。典型地，如果所述距离指示符指示视图模式对应于单模式，由于在单模式中只有一种深度，所以该实际深度值是不相关的。
因为向后兼容性是个问题，因此将会清楚，以根据本发明的具有新颖性和创造性的已知方式使用信息信号是有利的。根据现有技术的系统被安排用于产生例如RGBD数据，以便发送、接收、存储或处理这种数据。根据本发明的可切换显示设备另外被安排用于根据距离指示符值的附加解释来将显示设备的一部分切换到所请求的实际视图模式。这意味着系统之间的已知物理连接，例如数据源和安排用于传送例如RGBD数据的可切换显示设备之间的物理连接，还能够用于指示需要的实际显示模式。
在根据本发明的显示设备的一个实施例中，模式检测装置被安排用于检测：
-如果对应于所述显示设备一部分的距离指示符中的第一个指示符所具有的值等于第一组预定值中的第一个值，那么显示设备该部分的实际视图模式对应于单视图模式；和
-如果对应于所述显示设备一部分的距离指示符中的第一个指示符所具有的值等于第二组预定值中的第一个值，那么显示设备该部分的实际视图模式对应于多视图模式。
优选地，第一组预定值只包括一个元素，例如预定值零。可替换地，与第二组预定值的数量范围相比该元素等于相对高的数量，或与第二组预定值的数量范围相比该元素等于相对低的数量。
将会清楚若干替换有可能在指示单视图模式和多视图模式的值之间作出区别。以下给出了大量的例子。这个例子列表并不是穷举。
对应于单模式的距离指示符的值 对应于多模式的距离指示符的值
0(零) [1，255]，即范围从1到255的值
最大正整数 [1，255]，即范围从1到255的值
最大负整数 [1，255]，即范围从1到255的值
任何负数 任何正数
任何正数 任何负数
任何奇数 任何偶数
任何偶数 任何奇数
本发明进一步的目的是提供在开头段落中所描述的一类方法，该方法以一种相对容易的方式确定显示设备一部分的所需的实际视图模式。
本发明的该目的这样实现，即所述方法包括根据各自的距离指示符检测显示设备该部分的实际视图模式。
本发明进一步的目的是提供在开头段落中所描述的一类计算机程序产品，这种产品用于以相对容易的方式确定显示设备一部分的所需的实际视图模式。
本发明的该目的这样实现，即计算机程序产品在被加载之后，给所述处理装置提供根据各自的距离指示符执行检测显示设备一部分的实际视图模式的能力。
将会清楚的是，所述计算机程序可以在显示设备上运行。可替换地，所述计算机程序可以在连接到显示设备的单独设备上运行，该单独设备接收信息信号并提供可视信息和实际视图模式信息给该显示设备。
本发明进一步的目的是提供在开头段落中所描述的一类信号，根据这种信号能够以相对容易的方式确定显示设备一部分的所需的实际视图模式。
本发明的该目的通过由距离指示符代表显示设备一部分的实际视图模式来实现。
本发明进一步的目的是提供在开头段落中所描述的一类数据载体，根据这种载体能够以相对容易的方式确定显示设备一部分的所需的实际视图模式。
本发明的该目的通过由距离指示符代表显示设备一部分的实际视图模式来实现。
数据载体可以是诸如CD、CD-ROM、CD-RW或DVD的光存储设备。可替换地，数据载体基于固态或者是磁带。
可切换显示设备的修改及其变型可以对应于所描述的信息信号、数据载体、方法和计算机程序产品的修改及其变型。
根据以下描述的实现和实施例以及参考附图，根据本发明的可切换显示设备、信息信号、数据载体、方法和计算机程序产品的这些和其他方面将会变得显而易见并且将会被阐明，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的可切换显示设备的实施例；和
图2A-2D示意性地示出了包括信息信号的数据载体以及可切换显示设备的相应视图。
图1示意性地示出了根据本发明的可切换显示设备100的实施例。可切换显示设备100被安排用于在视图模式之间切换。在也称作2D视图模式的单视图模式中，只产生一个图像。换言之，在单视图模式中产生单个视图，该视图能够在观看锥体中利用相对大的观看角度进行观看。在也称作3D视图模式的多视图模式中，产生多个图像。这些图像能够在不同的观看锥体中进行观看，每个锥体具有一充分地小于所述观看锥体的观看角度。例如，在多视图模式中视图的数量是9。典型地，观看锥体是这样的，即将第一视角显示给相对于显示设备100被正确定位的观看者的左眼，并将与第一视图相关的第二视图显示给他的右眼，从而产生3-D印象。
可替换地，不同的视图是不相关的，第一观看者仅感知第一视图以及第二观看者仅感知第二视图。在这种情况下，两个观看者能够同时地观看其自己的图像。
可切换显示设备100被安排用于完全或仅仅部分地切换，即整个显示设备100位于单视图模式或多视图模式中，或者可替换地显示设备100的第一部分处于单视图模式中而第二部分处于多视图模式中。例如，显示设备的绝大部分处于单视图模式中，而一个窗处于多视图模式中。
显示设备100包括：
-接收单元102，用于接收在输入连接器106提供的信息信号；
-发光单元108，用于根据所述信息信号产生光；
-光引导单元110，用于根据显示设备的实际视图模式传送所产生的光；
-图像再现单元112，其被安排用于根据由接收单元102接收的信息信号来计算要被提供给发光单元108的驱动值；以及
-检测单元104，用于根据信息信号中相应距离指示符的值检测显示设备一部分的实际视图模式。
所述信息信号具有包括结构化元素的格式，该元素具有各自的亮度值和相应的距离指示符。例如该信息信号是RGBD格式的视频信号。应该注意到所述亮度通过RGB分量表示。D(深度)分量对应于距离指示符。可替换地，使用YUVD格式给显示设备100提供输入。所述信息信号可以是经由天线或电缆接收的广播信号，但是还可以是来自存储设备诸如VCR(录像机)或数字通用光盘(DVD)的信号。
发光单元108包括发光元件的矩阵，这些发光元件根据基于信息信号亮度分量的驱动信号进行调制。优选地，发光单元108基于LCD。
光引导单元110可以基于可控的视差隔板。利用可控这个术语意味着光吸收量不固定。例如在第一状态中断开视差隔板，这意味着它们不能吸收所产生的光。在第一状态中可切换显示设备100位于单视图模式中。在第二状态中接通视差隔板，这意味着它们吸收某一个方向的光。在第二状态中可切换显示设备100位于多视图模式中。可选地，视差隔板的位置是可控的，这使得能够响应于人眼跟踪来引导光。
优选地，光引导单元110基于透镜。为了在单视图模式和多视图模式之间切换，光引导单元110可选地包括漫射体。可替换地，光引导单元110包括可切换的透镜或包括被安排用于和透镜合作以及补偿透镜效应的装置。
图像再现单元112被安排用于根据由接收单元102接收的信息信号来计算要被提供给发光单元108的驱动值。所述驱动值可以直接基于信息信号的亮度值。这意味着在所接收的亮度值和图像再现单元112的输出值之间存在一对一的关系。在这种情况下图像再现单元简单地通过这些值。但是，在所接收的图像数据的图像分辨率和图像显示设备分辨率之间存在差别。在这种情况下需要图像缩放。
还有可能所接收的图像数据包括单个视图和相应的深度值但是需要多视图模式。在这种情况下必须根据接收的单个视图和相应的深度值，即距离指示符，计算大量的其他视图。这种类型再现的一个例子在P.A.Redert，E.A.Hendriks和J.Biemond的文章“Synthesis of multiviewpoint images at non-intermediate positions”in Proceedings ofInternational Conference on Acoustics，Speech，and SignalProcessing，Vol.IV，ISBN 0-8186-7919-0，第2749-2752页，IEEEComputer Society，Los Alamitos，California，1997中有所描述。可替换地，所述再现也在R.P.Berretty和F.E.Ernst的“High-qualityimages from 2.5D video”in Proceedings Eurographcis，Granada，2003年，Short Note 124中有所描述。
检测单元104被安排用于根据信息信号中相应距离指示符的值，检测每个子像素的实际视图模式，即发光单元108的独立可控发光元件。如果所述值位于第一预定范围内，则必须以单视图模式再现相应的子像素。如果所述值位于第二预定范围内，则必须以多视图模式再现相应的子像素。
接收单元102、图像再现单元112和检测单元104可以使用一个处理器实现。通常情况下，这些功能在软件程序产品的控制下执行。在执行期间，通常将软件程序产品加载到诸如RAM的存储器中，并且从那里执行。该程序可以从诸如ROM、硬盘、或磁/光存储器的后台存储器加载，也可以经由诸如因特网的网络加载。可选地，应用专用集成电路提供所公开的功能。
根据本发明的可切换显示设备100可能例如是TV。可选地，图像处理设备100包括诸如硬盘的存储装置，或用于在例如光盘的可移动媒介上存储的装置。
图2A-2D示意性示出了包括信息信号的数据载体200以及可切换显示设备100的相应视图。数据载体200包括具有包括结构化元素的格式的信息信号，该元素具有各自的亮度值234-244和相应的距离指示符202-212。该亮度值以所谓的RGB值进行保存。在图2A-2D中并不指示实际的值。在图2A-2D中指示所述距离指示符值。例如在图2A中，距离指示符的实际值彼此相同，即全部都等于零。
数据载体200可以是包括如所指那样信息信号的光盘。可替换地，该信息以特定的格式编码。
可切换显示设备100包括大量的发光元件214-224。这些发光元件中的每个元件可以为特定的视图工作。在图2A-2D中指示实际的视图。例如在图2A中实际视图数量彼此相同，即在这种情况下视图数量是1。这意味着只有一个视图，即整个显示设备位于单视图模式中。
在图2A中包括第一亮度值234和第一距离指示符202的信息信号的第一结构化元素直接映射到第一发光元件214。根据本发明的可切换显示设备100被安排用于根据相应的第一距离指示符202确定第一发光元件214的实际视图模式。在这种情况下第一距离指示符202的值等于零，意味着需要单视图模式。相应地控制光引导单元110以及提供正确的驱动值给第一发光元件214。
在图2B中所指示的是距离指示符的值相互不同。这意味着需要多视图模式并因此相应地控制光引导单元110。在图2B中清楚地指示不同的发光元件为不同的视图1-9工作。图2B示意性示出了整个显示设备100位于多视图模式中。
在图2C中所指示的是距离指示符值的一部分彼此相同并且都位于第一预定范围内。相应的光引导元件为相同的视图工作，即单视图模式。除此之外有一个发光元件的窗位于多视图模式中。
在上述结合图2A-2C描述的例子中，在信息信号的值和各自的发光元件之间存在一对一的关系。图2D示意性示出了根据在数据载体上存储的单个视图创建多个视图的一个例子。需要实现该目标的再现类型请参看以上结合图1所描述的。
应该注意到上述实施例示例而不是限制本发明，并且本领域的普通技术人员将能够设计替换的实施例而不背离附属权利要求书的范围。在权利要求书中，括号中的任何参考符号不应该构成对权利要求的限制。单词“包括”并不排除未在权利要求中列出的元件或步骤的存在。在元件之前的单词“一”或“一个”并不排除多个这种元件的存在。本发明能够通过包括若干不同元件的硬件以及适当编程的计算机的方式实现。在产品权利要求书中列举若干装置，这些装置中的若干装置能够通过同一个硬件实施。使用单词第一、第二和第三等等并不指示任何的排序。这些单词将被解释为命名。

Claims (11)

1.一种可切换显示设备(100)，其被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换显示设备(100)的一部分，该显示设备(100)包括：
-接收信息信号的接收装置(102)，该信息信号具有包括结构化元素的格式，所述元素具有各自的亮度值(234-244)和相应的距离指示符(202-212)；
-用于根据信息信号产生光的光发生装置(108)；以及
-根据显示设备(100)该部分的实际视图模式传送所产生光的光学装置(110)，该实际的视图模式是单视图模式或多视图模式；以及
-模式检测装置(104)，用于根据各自的距离指示符(202-212)检测显示设备(100)该部分的实际视图模式。
2.根据权利要求1所述的可切换显示设备(100)，其中，所述模式检测装置(104)被安排用于检测：
-如果对应于所述显示设备该部分的距离指示符(202-212)中的第一个指示符所具有的值等于第一组预定值中的第一个值，那么显示设备(100)该部分的实际视图模式对应于单视图模式；和
-如果对应于所述显示设备该部分的距离指示符(202-212)中的第一个指示符所具有的值等于第二组预定值中的第一个值，那么显示设备(100)该部分的实际视图模式对应于多视图模式。
3.根据权利要求2所述的可切换显示设备(100)，其中，第一组预定值包括一个元素。
4.根据权利要求2或3所述的可切换显示设备(100)，其中，第一组预定值中的第一个值等于零。
5.根据权利要求2或3所述的可切换显示设备(100)，其中，与第二组预定值的数量范围相比，第一组预定值中的第一个值等于相对高的数量。
6.根据权利要求2或3所述的可切换显示设备(100)，其中，与第二组预定值的数量范围相比，第一组预定值中的第一个值等于相对低的数量。
7.一种用于可切换显示设备(100)的视图模式检测的方法，所述设备被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换该显示设备(100)的一部分，该显示设备(100)包括：
-接收信息信号的接收装置(102)，该信息信号具有包括结构化元素的格式，所述元素具有各自的亮度值(234-244)和相应的距离指示符(202-212)；
-用于根据信息信号产生光的光发生装置(108)；以及
-根据显示设备(100)该部分的实际视图模式传送所产生光的光学装置(110)，该实际的视图模式是单视图模式或多视图模式，
所述方法包括根据各自的距离指示符(202-212)检测显示设备(100)该部分的实际视图模式。
8.一种通过计算机设备加载的计算机程序产品，包括检测可切换显示设备(100)的视图模式的指令，该设备被安排用于在单视图模式和多视图模式之间切换显示设备(100)的一部分，该显示设备(100)包括：
-接收信息信号的接收装置(102)，该信息信号具有包括结构化元素的格式，所述元素具有各自的亮度值(234-244)和相应的距离指示符(202-212)；
-用于根据信息信号产生光的光发生装置(108)；以及
-根据显示设备(100)该部分的实际视图模式传送所产生光的光学装置(110)，该实际的视图模式是单视图模式或多视图模式，所述计算机设备包括处理装置和存储器，计算机程序产品在被加载之后，给所述处理装置提供根据各自的距离指示符(202-212)执行检测显示设备(100)该部分的实际视图模式的能力。
9.一种具有包括结构化元素的格式的信息信号，该元素具有各自的亮度值(234-244)和相应的距离指示符(202-212)，该信息信号用于一个显示设备，其中该显示设备(100)一部分的实际视图模式由距离指示符(202-212)表示，该实际视图模式是单视图模式或多视图模式。
10.根据权利要求9所述的信息信号，其中：
-如果相应的距离指示符(202-212)所具有的值等于第一组预定值，那么显示设备(100)该部分的实际视图模式对应于单视图模式；和
-如果相应的距离指示符(202-212)所具有的值等于第二组预定值，那么显示设备(100)该部分的实际视图模式对应于多视图模式。
11.包括根据权利要求9或10所述的信息信号的数据载体(200)。
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