[发明专利]一种完全立体电视图像显示方案

说明书

本发明是关于构建完全立体电视图像显示的一种方案.完全立体电视图像显示在电视广播领域及其他电视图像显示领域有着很广泛的用途.目前立体电视显示的方法，都建筑在用左右两幅图像，分别传递到观察者双眼，然后再形成立体影像，这种陈旧的基础上的。而且，都采用左右两幅稍有差异图像一起投射到同一屏幕上，裸眼观察模糊不清，再需要借助于附加的，不同的左右眼镜特性，将左右两幅图像分别传递到观察者的左右眼，从而，在观察者的大脑中合成出立体图像.显而易见，这种立体图像显示的方法，从诞生至今从来没有进步过，既无法进行裸眼观察，又不能得到景深的信号。更无法与现有的电视制度相兼容，为了使立体电视能进入到千家万户，与现有的电视制度相兼容是必不可少的.所以，只有彻底否定”用左右两幅图像来复原的立体图像”的这一命题而建立的电视制度；才能创建在一幅平面图像基础上，构建成一个完全立体图像，是通向解决上述困惑的一条坦途.

本发明利用几何光学原理：如图1所示，物体S发出的光线分别为观察者的左右眼所接受，通过人们的视觉经验而判断出物体的心理上距离(下称景深).如果在物体S和观察者之间放置一幅光折射介质A，如图2所示，物体S发出的光线通过介质A，由于介质A的光折射率α关系，光线的方向就会发生改变，从而改变了左右眼接受光线的视角，观察者就认为物体的位置应在S’上，它的景深应该是L’.实际观察效果：物体从S后移到S’，物体S的景深L发生了变化.物体S与观察者的景深，是随着介质光折射率α的不同而变化，如果，将介质的光折射率α根据一定的要求进行变化，那未被折射的光线就会按我们的要求改变方向.设想有一幅平面的图像，在与观察者之间放置一幅光折射屏，其光折射率α随着某种要求(景深信号ε的变化)，而有规律的变化，那未，平面图像上的每一象素，在前后空间中都迁移到精确的位置，这样，在3D空间中就形成了一个立体虚像。观察者不但能感知左右上下的原来图像，还能感知前后方向的立体图像.这样就完成了裸眼观察的立体图像显示.

本发明利用电光器件作为立体电视中的景深屏，它具有光线折射率α随着电信号(景深信号ε)的改变而发生变化，景深信号ε→景深屏的光线折射率α→观察者的视角→景深L.它们之间的函数关系：

L＝f(ε)....................(1)

式中L：观察者认为的景深；

ε：景深信号.

本发明运用主，付摄像机所取得的主，付两幅图像信号，经运算分离出景深信号ε.

使ε＝g(λ)..............(2)

式中ε：分离出景深电信号

λ：摄像机与被摄物体的距离.

如图3所示：主摄像机(1)和付摄像机(2)在同步信号的启动下，同步进行两幅平面图像的行扫描和帧扫描，然后，在每一行扫描时，将主，付两摄像机的同步输出的略有差异的主，付两幅图像信号的相位φ₁，φ₂，，进行运算分离得到即时的景深信号

ε＝＝ζ(φ₁-φ₂)..................(3)

式中ε：电视景深信号；

φ₁：主摄像机输出的图像信号的相位；

φ₂：付摄像机输出的图像信号的相位

而主幅图象就是通常的平面电视图象。付幅图象信号的相位φ₂主要用于与主幅图象信号的相位φ₁进行运算分离出景深信号ε，进而，再去控制景深屏(7)的光折射率α，同时，在景深屏(7)上进行同步的帧、行扫描，使景深屏(7)上形成了由光折射率α不同，而组成的一幅潜像。这样，就会使普通屏幕(8)的图象上的每一象素与景深屏(7)潜像上的每一象素一一对应，这样，观察者的视角就会产生，在前后位置有规律的变化。那未，观察者的景深L也按原来的立体场景进行重现。假设，景深信号ε为一常量k，那未，景深屏(7)的光射率α也不发生变化，景深L也没有发生改变，这就显示出通常的平面电视图像。这样，就完成了立体电视与平面电视相兼容的任务。

由于系统的精度和人们眼晴的视觉生理特牲，对于一定距离以外的物体景深L无法很清淅的辨别，所以，景 深信号ε只需要在一定距离作出响应就可以满足要求，这样景深信号ε的频宽就较小，更便利于将其调制到通常的全电视信号中.