作者/ 徐遥令 侯志龙 深圳创维-RGB电子有限公司研制总部(广东 深圳 518108)
摘要：本文提出一种裸眼3D电视体系的规划计划，具体论述了计划的原理及关键技能的完成。计划体系先将电视信号处理成单角度或双角度图画，然后将单角度或双角度图画转化成N个角度图画，并将N个角度图画交错成一幅组成图画来驱动裸眼3D屏宣布图画光完成裸眼3D显现。该计划可快速使用于柱状透镜式和光栅屏障式裸眼3D电视产品，具有广泛的使用价值。
导言
近几年利用人眼视觉原理的眼镜式3D显现在电视范畴得到了大规划使用[1]，而裸眼3D显现不需佩带如眼镜之类的辅佐设备就能观看到3D立体图画[2]，是未来3D电视使用和开展的首要方向之一。裸眼3D显现分为视差屏障、柱状透镜、指向光源、全息、多层显现等技能[3-5];指向光源、全息、多层显现等技能非常复杂、工艺不老练、本钱高，没有得到较大规划商业使用;而视差屏障和柱状透镜技能完成简略、工艺老练、本钱低，在教育、广告、文娱等商业范畴现已得到广泛使用。
视差屏障3D技能是在2D屏幕外表设置细条狭缝光栅来构成屏障，通过遮挡并操控不同图画像素光线的走向，让左右两眼接收到不同图画印象发生视差，构成3D立体作用。如图1(左)所示，左眼只能接收到奇像素宣布的光线、右眼只能接收到偶像素宣布的光线，左、右眼别离接收到奇、偶图画，使观者看到3D印象。柱状透镜3D技能是在2D屏幕外表加上一层柱状透镜光栅，每个柱状透镜下有不同图画的像素，透镜以不同方向折射不同图画像素宣布的光线，所以双眼从不同角度观看显现屏就接收到不同图画印象、发生视差，构成3D立体作用。如图1(右)所示，柱状透镜将奇像素宣布的光线折射进左眼、将偶像素宣布的光线折射进右眼，左、右眼别离接收到奇、偶图画，使观者看到3D印象。
本文提出一种裸眼3D电视体系的规划计划，可使用于视差屏障式裸眼3D电视或柱状透镜式裸眼3D电视，可以进行快速推行和使用。
1 体系原理
裸眼3D电视体系原理如图2所示。
前端处理对从USB、HDMI等端口输入的2D或3D电视信号进行解码、缩放、去隔行、格局转化、帧率转化等处理后，输出一致格局的2D单角度图画信号或L/R双角度图画信号。输出格局与前端处理芯片的处理才能、接口带宽严密相关。2D显现时，该体系输出的格局为3840*2160@30Hz，3D显现时，该体系输出的格局为1920*1080@120Hz。
现在绝大多数电视信号为2D单角度或3D双角度信号，进行裸眼3D电视的使用推行有必要进行角度转化。角度转化将前端处理后的单角度图画或L/R双角度图画信号转化成多个角度图画信号(以N角度为例，别离为第1、第2、第3、…、第N角度)。关于双角度转多角度，体系依据L/R双角度图画目标的像素位移来预算出各个像素深度并生成景深图，最终插值烘托出N-2个角度图画;而关于单角度转多角度，体系依据单角度图画目标的方位联系、姿势、暗影等信息，选用明晰度剖析法来预算目标深度并生成景深图，最终插值烘托出N-1个角度图画。
角度组成则依据裸眼3D屏物理像素和光栅的摆放状况，对N个角度图画的像素进行交错摆放后，构成一副组成图画。组成图画通过FRC(帧频转化)倍频等后端处理，驱动裸眼3D屏完成图画显现。
裸眼3D屏首要由2D屏与光栅组成，选用狭缝光栅则是视差屏障式裸眼3D电视体系，选用柱状透镜光栅则是柱状透镜式裸眼3D电视体系。裸眼3D屏进行屏幕分像，将组成图画分解成独立的N个单角度图画(角度次序为1至N或N至1)，即：通过FRC处理后的组成图画信号驱动2D屏像素宣布光线，光线经光栅阻挠或折射后会集在设定的N个角度区域，处于不同角度区域的左、右眼接收到不同角度图画，构成立体视觉感触。
2 关键技能
2.1 双角度转多角度技能
双角度转多角度进程如图3(a)所示。接收到L和R图画后，剖析图画的概括、边缘、纹路等几许特征信息，依据几许特征信息进行目标匹配，获取L和R图画中的类似目标区域。然后在类似目标区域选取匹配的一个像素点i(或选取一个像素点及其接近的像素，将这些像素一同当成一个像素点)进行像素矢量位移核算，得到像素视差，依据像素视差核算出像素深度值，如图3(b)所示。像素深度值为：
DP(i)=(D*P)/(P-E) (1)
其间，像素视差P=|dr-dl|，dr和dl别离为L和R图画像素矢量位移，D为观看间隔、E为人的双眼距离。
核算出一切像素深度值后，将其转化为像素空间坐标，将各个像素空间坐标连接起来构成一个全体，制作出深度图。依据深度图来插值生成某一角度新角度的灰度图，并以L角度图画作为参阅、依据新角度与L角度间的方位差异来进行色彩烘托填充，输出虚拟的角度图画。将虚拟出的N-2个角度图画与原有图画一同组成N个角度图画。
2.2 单角度转多角度技能
单角度转多角度如图4所示。接收到单角度图画后，剖析图画中物体的远近和交叠等方位联系以及物体形状、姿势和暗影等暗示，将图画划分为远景图画类、中景图画类和布景图画类。查找和检测远景、中景和布景图画类中物体的鸿沟和概括，获取远景、中景和布景图画类中的各个物体目标。
然后依据各图画类灰度信息的空间频率散布状况来预算出远景、中景和布景图画类的明晰度值别离为Qf、Qm和Qb，选用相同的办法预算出物体目标i的明晰度值xi。以远景图画类的明晰度值Qf预算为例：远景图画类的一个像素灰度值为：
远景图画类的明晰值Qf取|U(g,l)|最大值。
其间，R(s,t)、G(s,t)和B(s,t)为像素的R/G/B(红/绿/蓝)分量值，s和t为像素的行和列坐标，S和T为远景图画类的像素的最大坐标，
。
依据物体目标i的明晰度值xi以及Qf、Qm和Qb来预算出其深度值WP(i):
(5)
其间，Qs为基准明晰度，β为设定系数。当图画为远景图画类物理目标时，Qs取Qm;当图画为布景图画类和中景图画类物理目标时，Qs取Qb。
进一步选用不同的函数来预算各个图画类中物体目标的景深值DP(i)。中景图画类的物体目标景深值为：
其间，ω为设定份额系数，Curve为设定曲线函数，且景深值与深度值具有相同正负。深度值越小则景深值越小，深度值越大则景深值越大;深度绝对值越小则紧缩比越小，深度绝对值越大则紧缩比越大。例如，Curve(-50)=-40，紧缩度为0.2;Curve(-100)=-60，紧缩度为0.4。
最终依据各个物体目标的景深值来制作出深度图，以单角度图画为参阅、插值烘托出不同角度方位的虚拟角度图画。最终将虚拟出的N-1个角度图画与原有单角度图画一同组成N个角度图画。
2.3 多角度组成技能
多角度组成是对N个角度图画进行子像素抽取，然后依照光栅摆放状况进行子像素交错重排，构成合适根据光栅的裸眼3D屏显现的组成图画。组成图画的像素交错方法与裸眼3D屏及分辨率密切相关。如图5所示为5角度的组成图画。2D屏幕分辨率为3840*2160，每一像素点由横向摆放的R/G/B三个子像素构成，共3*3840*2160个子像素;每个光栅单元下面有1～5角度内的一个像素点，像素点由歪斜角度为β的R/G/B三个子像素组成，每个角度的分辨率为2304*720。
3 结束语
本文提出一种可以快速使用于柱状透镜式和光栅屏障式裸眼3D电视体系的规划计划，具体论述了计划的原理及关键技能的完成。该计划已使用于55寸柱状透镜裸眼3D电视和视差屏障裸眼3D电视，具有较好的3D明晰度和亮度，水平方向上3D可视规模约120°，在2m至5m规模内可提供杰出的3D体会。
参阅文献：
[1]徐遥令.一种眼镜式3D电视体系的规划[J].电子产品世界，2014，21(7):25-27.
[2]王飞,王晨升,刘晓杰.立体显现的原理、体视要素和术语[J].工程图学学报，2010(5):25-27.
[3]胡素珍,姜立军,李哲林,等.自在立体显现技能的研讨总述[J].核算机体系使用,2012,23(12):1-8.
[4]张兴,郑成武,李宁.液晶资料与3D显现[J].液晶与显现,2012,27(4):448-455.
[5]范品忠.选用全息光学元件的全息三维显现体系[J].激光与光电子学发展,2001(6):44-46.
本文来源于我国科技期刊《电子产品世界》2016年第10期第36页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
