[发明专利]用色度钳位方法实现的低成本高精度全息3D电视技术

说明书

一、技术领域

本发明属于数字全息3D电视技术领域，但是它是以色度分析为基础而发明的一种高效、精确的全新的3D电视技术，而不是传统的基于光的相干原理的全息技术，因而避免了传统全息3D技术的固有缺陷。本发明的主要应用领域是由CCD图像传感器为代表的电视图像输入设备和显示设备(例如TFT-LCD显示器及“DMD-SLM”等)组成的3D全息图像系统，例如3D电视广播、手机移动通讯及星际通讯等各种二维和三维图像应用系统。本发明为前述各类实用系统的软件生产和硬件制造提供了一种通用的完全创新的、具有高效和精确特点的技术支持途径。

二、背景技术

3D电视大体上可分为助视/光栅3D电视和真3D电视两大类，前者存在立体观看的视觉疲劳问题，尤其是对于小孩和老人的健康是有害的，真3D电视则完全没有这样的缺点，所以数字全息3D电视被公认为最理想的3D电视技术。然而，由于受到现有显示设备分辨率的限制，主要还是因为真3D电视技术还存在一些技术难点没有得到解决以及技术复杂度高而产生的高成本问题，加之图像信息量庞大，所以到目前为止数字全息3D电视并未进入普通消费者的家庭，本发明的主要目标就是创造一种简单、价廉、显示质量好的易于为广大用户接受的新型数字全息3D电视系统。所谓全息，是指光波的全部信息，这里是指光波的振幅和相位信息，传统的全息技术是根据光的干涉原理、利用参考光波把物光波的振幅和相位信息同时都记录在图像介质中，当用光波照射记录介质时，根据衍射原理就能够重现原始的物光波，当人眼接受到不失真的物光波的全部信息时，双眼就会产生视差，便看到了具有立体感的物体。问题是：由于参考光波的加入却带来了种种弊端，由于激光的强相干性，在拍摄过程中，要求各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变，这实际意味着技术难度的提高和生产成本的明显增加，再加上相干噪声也很严重，进一步加大了技术难度。

为了克服传统激光全息电视存在的这些问题，我们在国际申请号为PCT/CN2011/000327的专利申请中，给出了一种《按色度和视觉保真原则传送及显示图像的方法》，而按色度和视觉保真原则显示的图像本质上是在给出被显示光波振幅和相位信息的基础上所产生的图像，即给出了来自被摄物体光波的全息信息，该方法不需要额外附加的参考光波就可以记录物光波的全息信息，这是一种和激光全息技术不同的全息显示方法，对已有种类的显示器普遍适用，只要该类显示器具有足够的反差和清晰度，就能够用于3D电视图像的显示。然而，显示器所显示的图像是来自于摄像机拍摄的场景信息，如果电视摄像机不能给出颜色光波的全息信息，或者仅仅以光波强度为基础给出二维图像信息，那么，即令显示器具有显示全息图像的功能，也不能产生具有足够立体感觉的三维图像。在我们的国际申请号为PCT/CN2011/000327的发明专利申请中，摄像机拍摄的颜色RGB是利用传统的、标准的RGB-XYZ矩阵方程式算出输入颜色的三刺激值XYZ，即没有按照全息原理对拍摄的颜色RGB进行处理，这样做的好处是：继续使用已有的输入设备进行拍摄输出，为更新设备留下足够的过渡时间；但是，传统的RGB-XYZ标准矩阵方程式无视“红移”现象对三基色计算的影响，无视三基色衰减速率的差异，从电视系统的源头上输出了已经受到损害的光波信息，这就给传统的电视系统带来了先天性的色度学误差，再者，电视摄像机纪录的只是光波的强度信息，而丢失了光波的相位信息，因而使得摄相机的颜色识别能力大大下降。如果用某种方法根据摄像机拍摄的RGB数值把颜色的全息信息有效地提取出来，那么，它就可以和《按色度和视觉保真原则传送及显示图像的方法》联合起来，成为一种实现数字全息3D电视系统的通用方法，

本发明提供了这样的方法。

本发明使用CCD摄像机采集和记录物光波的全息信息，采用大众化的TFT-LCD电视显示设备或者DMD空间光调制器构成数字全息3D电视系统，所以本发明将重点阐述用CCD摄像机拍摄和记录物光波全息信息的方法，作为本发明的最佳实施例，把本发明作为全息3D图像信息的输入部分、把我们在国际申请号为PCT/CN2011/000327的专利申请中叙述的《按色度和视觉保真原则传送及显示图像的方法》作为全息3D图像全息信息显示部分，构成一种完整的、具有通用性的数字全息3D电视系统，这里所说的通用性主要体现在：

1)本发明对于CCD/CMOS图像传感器获得的物光波RGB依据同样的原理和方法进行全息处理；

2)本发明对于“TFT-LCD”，“DMD-SLM”等显示设备都是适用的；