[发明专利]自动立体视觉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在屏幕上自动立体视觉显示图像的方法，其中， 在屏幕上的交替部分中显示用于用户的右眼和左眼的单独通道的图 像信息，并且设置透镜阵列以使从屏幕发出的光偏转，从而使各个通 道的图像信息仅对用户的一只眼睛是可见的。

背景技术

根据立体视法的一般原理，通过如下方法产生空间深度的印象： 向观察者的两只眼睛呈现两个不同的图像，这两个图像从稍微不同的 视角显示相同的景象，该稍微不同的视角反映出观察者左右眼之间的 视差。

用于向用户的左右眼呈现不同图像的传统系统采用头机 (headset)或遮光眼镜，然而这些对于用户来说是非常恼人的。

US 6 302 541 A1描述了一种上述类型的方法，该方法允许“用 裸眼”观察自动立体视觉图像，从而可以例如在计算机监视器的屏幕 等上生成立体视觉图像。为了实现该目的，将左通道或右通道的图像 信息，即，意图分别用于用户左眼和右眼的信息以交替地属于左通道 和右通道的部分(即，竖直条)的形式显示在屏幕上；并且将由例如 柱面透镜形成的透镜阵列布置在屏幕的前方并小心地相对于屏幕的 像素光栅进行设置，从而使得从各个屏幕像素发射的光偏转成对于观 察者的特定位置而言，各个通道的信息仅对一只眼睛可见。可以使用 头跟踪或眼跟踪系统来根据观察者的变化的位置调整屏幕上的图像。

该方法还具有这样的显著特征：每个部分除了包括分配给该部 分的图像信息以外，还包括这样的图像信息：该图像信息分配给相同 通道的至少一个相邻部分。因此，该方法对于用户的位置的微小变化 相当稳定(如果不使用头跟踪或眼跟踪系统)并且对于头跟踪系统的 延迟也是稳定的。这种稳定性通过在每个部分中显示的信息的冗余来 获得，因而当观察位置改变并且其它像素由此变成对用户的每个眼都 可见时，在像素中显示的已经变得可见的信息仍然适合相关通道中的 图像。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种自动立体视觉方法及系统，其 在用不同硬件设备实施该方法时提供更多的灵活性。

为了实现该目的，上述类型的方法以如下步骤为特征：

在与透镜阵列具有固定关系的显示器坐标系中限定通道掩模， 所述通道掩模由所述透镜阵列确定；

使所述通道掩模经历坐标变换，所述坐标变换对应于将用户的 位置作为投影中心，将所述通道掩模从所述透镜阵列的主平面投影到 屏幕的物面上，从而为所述屏幕的每个像素分配与所述通道中的至少 一个通道相关的相关性；

对于每个通道，存储纹理贴图(texture map)，所述纹理贴图包 含该通道的图像信息；

执行使所述屏幕的每个像素与所述纹理贴图的至少之一中的区 域相关联的坐标变换，所述变换表示通过所述透镜阵列使来自所述像 素的光发生偏转；以及

根据像素与所述纹理贴图的相关性以及这些纹理贴图的相关联 区域的内容来确定每个像素的内容。

该方法的一个主要优点是对透镜阵列与屏幕上的像素光栅之间 的位置关系的严格要求更少。为了实现该目的，在系统的软件中通过 通道掩模模拟透镜阵列的构造，并且随后将观察者的位置作为投影中 心通过中心投影法将该掩模投影到屏幕的物面上。然后，通过使所述 屏幕上的像素与所述通道掩模的投影成的图像相关，可以判断每个像 素属于哪个通道。以这样的方式，不需要使所述透镜阵列的柱面透镜 与通过这些透镜中的每一个可见的像素之间具有固定的关系。因此， 透镜阵列和屏幕的像素光栅是不相连的，这具有极大的优点：透镜阵 列的设计不需要适应于屏幕的像素光栅，并且给定的透镜阵列可以与 具有不同分辨率和像素光栅的多种屏幕使用。因此，仅通过将透镜阵 列安装到屏幕上并且在系统的软件中作出一些调整(尤其是为了限定 通道掩模)，具有配备监视器屏幕的计算机的任何人都可以使用本发 明。此外，可以在不增加失配错误的风险的情况下，增加屏幕的像素 分辨率并且/或减小透镜阵列的透镜尺寸。