[发明专利]3D图像生成和显示系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D图像的生成和显示系统，该系统生成用于以三维(3D)显示各种照片图像和计算机图形模型的3D对象，以及用于编辑和处理用于在网络浏览器上绘制和显示3D场景的3D对象。

背景技术

在用于创建用在3D显示中的3D对象的领域中存在各种已知系统。使用用于建模和显示3D对象的3D扫描仪的一种这样的技术是该领域中已知的光切法(通过投影光的狭缝(slit)来实现)等。这种方法使用CCD相机捕获由激光束或其他光源投影到对象上的光的点或线并利用三角测量原理测量与相机的距离来执行3D建模。

图13(a)是示出利用光切法的传统3D建模装置的示意图。

当将光的狭缝从光源投影到对象上时，CCD相机捕获图像。通过扫描被测量的整个对象同时逐渐改变光源投影光狭缝的方向，获得诸如图13(b)所示的图像。根据三角测量方法，由光源和相机的已知位置测量3D形状数据。然而，由于不能用光切法以三维渲染对象的整个外围，所以如图14所示，有必要提供多个相机来收集对象整个外围周围的图像，使得没有隐藏区域地对该对象进行成像。

此外，通过这些方法创建的3D对象此后必须经受用于根据期望用途显示3D图像的各种效果应用和动画处理以及需要在网络浏览器上三维地显示对象的各种数据处理。例如，需要通过减小文件大小等来优化图像，以适应通信线的质量。

3D图像显示器的一种类型是用在游戏控制台等中的液晶面板或显示器，以显示对象好像要跳出屏幕的3D图像。这种技术利用了特殊的眼镜，例如在左和右透镜上具有不同偏振方向的偏振镜。在这种3D图像显示装置中，当以左眼和右眼观看时从相同的位置捕获左和右图像，并且使用偏振，使得只以左眼观看左图像以及只以右眼观看右图像。其他实例包括使用反射镜或棱镜的装置。然而，这些3D图像显示器具有需要观看者佩戴眼镜等的复杂因素。因此，使用柱面镜、视差屏障或允许不戴眼镜观看3D图像的其他装置的3D图像显示系统已经被开发并被商品化。一个这种装置是在专利文献1(日本未审查专利申请公开第H10-271533号)中公开的“3Diamge signal generator”。该装置通过在用于显示二维图像的普通LCD系统上显示3D图像而改进了在美国专利5,410,345(1995年4月25日)中公开的3D图像显示。

图15是示出该3D图像信号的发生器的示意图。该3D图像信号发生器包括：背光1，包括以侧向照明的方法设置在侧面的光源12；柱面镜15，能够在前后方向上移动；扩散体5，用于轻微地扩散入射光；以及LCD 6，用于显示图像。在如图16中的立体显示图像20所示，LCD 6具有本领域中众所周知的结构，其中，以条纹图样配置显示颜色R、G和B中的每个颜色的像素P。由水平配置RGB的三个子像素来组成单个像素Pk(k＝0-n)。通过在加色处理中混合由每个子像素显示的三种原色显示该像素的颜色。

当通过图15所示的背光1显示3D图像时，柱面镜15使由右眼11观察的LCD 6上的子像素阵列看起来与由左眼10观察的子像素不同。为了基于图16的立体显示图像20来描述这种现象，左眼10只能看到偶数列0，2，4，...的子像素，而右眼11只能看到奇数列1，3，5...的子像素。因此，为了显示3D图像，3D图像信号生成器根据在左眼和右眼位置处捕获的左图像和右图像的图像信号生成3D图像信号，并将这些信号提供给LCD 6。

如图16所示，通过将来自左图像21和右图像22的RGB信号进行交错来生成立体显示图像20。用这种方法，3D图像信号生成器根据左图像信号中像素P0的r和b分量和右图像信号中像素P0的g分量组成3D图像信号中像素P0的rgb分量，以及根据左图像信号中像素P1的g分量和右图像信号中像素P1的r和b分量组成3D图像信号中像素P1的rgb分量(中间列)。通过这种交错处理，通常由左图像信号中第k个像素的r和b分量和右图像信号中第k个像素的g分量组成3D图像信号中第k个像素(k为1，2，...)的rgb分量，以及由左图像信号中第k+1个像素的g分量和右图像信号中第k+1个像素的r和b分量组成3D图像信号中第k+1个像素的rgb分量。

在这种方法中生成的3D图像信号可显示压缩为与原始图像中像素数相同的像素数的3D图像。由于左眼只能看到显示在偶数列中的LCD 6中的子像素，而右眼只能看到显示在奇数列中的子像素，所以如图18所示，可显示3D图像。另外，通过调整柱面镜15的位置，可在3D和2D显示之间切换显示。