[发明专利]高清4D光栅图片

说明书

所属技术领域：

本发明属于光学显示技术领域，涉及一种4D光栅图片的结构和设计方法。

背景技术：

所谓4D，通常有两种意思，其一是三维空间再加上时间轴，本发明所说的4D光栅图片即是如此；其二是3D影视再加上听觉、触觉、嗅觉等全方位的感受，即4D影院。本文描述的4D，是一种光栅图片，其中包含了数百幅立体图像，每幅立体图像由数十幅视差图像组成。

立体图像以其观看自由、立体感强及适应性好的优势，在摄影、广告和装饰等行业逐步得到普及。立体图片通常由立体光栅和立体图像复合构成，立体光栅可以是狭缝，也可以是柱镜光栅，立体图是由一系列的视差图像重新抽样排列成的新图像。立体图的特点在于细节十分丰富，图像信息量大，一般用数码激光洗印、彩色写真喷绘、印刷等方式输出。两个因素影响了立体图片的进一步发展和应用，其一，立体景深不能太大，否则前后景图像裂变产生的重影将无法忍受，影像不够清晰、透彻，不利于表现大纵深的宽阔场景；其二，容易出现莫尔纹，带来眼晕感，引起部分观看者的不适应，阻碍了立体图片在商业上的广泛应用。究其原因，主要在于目前各种彩色数码图片输出方式中，像素点的精细度和分离性都不高，绝大多数像素还是相互渗透的，这与立体图横向像素相互分离的要求是矛盾的，在光栅的作用下必然引起图像的裂变，直观表现为立体图中前后景的高反差细节总是出现明显的重影；另外，输出图片的尺寸精度不高带来的立体图失配常常带来难以忍受的眼晕感。

专利99211778.X公开了4D光栅图片的基本结构，采用喷绘或三色激光洗印的方式可以实现近10幅光栅立体图像显示。专利03100612.4公开了一种改进的4D光栅图片，可显示立体图像数量成倍增加，然而对图片输出精度、光栅分光性能、光栅移动精度要求极高，使其成本居高不下。专利02125356.0公开了一种制作4D图片的正交光栅。专利号200710079378公开的高清晰光栅立体图片，很好地解决了立体图片的立体感、清晰度以及观看舒适度问题。

发明内容：

本发明公开一种高清4D光栅图片的结构和设计方法，结合了长方形网格化、激光照排输出、色版显色以及正交光栅技术，目的在于提供一种全新的图片展示设备，可展示大幅面、高清晰、无眼晕的立体幻灯或立体视频。

本发明的原理在于，将4D合成图的RGB三色分量重新组合成灰度图像，利用长方形网格对图像挂网，在激光照排机上输出菲林，与后面的RGB色版套准形成彩色图像，与正交光栅组合，在背光源的照射下，通过水平光栅的移动或相对移动呈现清晰透彻的立体幻灯图像、立体视频图像。立体幻灯和立体视频图像统称为4D图片，立体幻灯图像是指数幅静态立体图像之间切换，强调的是图像的立体感、清晰度和观看舒适度；立体视频图像是指数百幅连续立体图像之间循环，强调的是图像的动态感、情节内容。实现过程包括：1，正交光栅、激光菲林、RGB色版和背光源的组合方式；2，4D图片合成和像素优化；3，4D合成图从RGB模式转变成灰度模式；4，灰度图像网格化方法和参数选择；5，激光照排输出菲林，与RGB色版套准组合，还原彩色4D图像。

下面详细说明实现高清4D图像显示的过程。

4D光栅图片由立体光栅(1)、变图光栅(2)、4D图像菲林(3)、RGB色版(4)和背光源(5)组合而成。立体光栅是竖直光栅，可以是狭缝或柱镜；变图光栅是水平光栅，也可是狭缝或柱镜，立体、变图光栅二者栅线相互垂直，组成正交光栅，变图光栅可以上下移动，或者相对于观众双眼有上下移动，从而实现图像变换。RGB色版是一组红(6)、绿(7)、蓝(8)线条周期性排列而成的图案，每个线条宽w，一组RGB线条的宽度为3×w。4D图像菲林、RGB色版套准后紧贴在一起，组成4D彩色合成图片，RGB色版线条可以是水平也可以是垂直的，视需要而定，RGB线条的宽度与同方向光栅的栅距是相匹配的，即每个栅距恰好对应一个色条。

4D图片合成和像素优化。设一幅4D图片由m幅立体图像组成，每幅立体图像由n幅视差图像组成，则4D图片共包含m*n幅2D图像，每个4D像素包含m*n个2D RGB彩色像素，包含m*n*3个2D单色像素。如果m＜＜n，适合展示立体幻灯，称为I型4D，典型数据如m＝3，n＝120；如果m＞＞n，适合展示立体视频，称为II型4D，典型数据如m＝120，n＝10。