[发明专利]生成用于3D显示的CG图像的装置和方法

说明书

相关申请

本发明涉及2007年1月30日申请的日本专利申请No.2007-019654包含的主题，在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于生成三维显示使用的CG图像的装置和方法。

背景技术

目前为止，公知的用于显示裸眼式三维图像的显示方法有双目型(binocular)和多目型(multi-ocular)。上述任意类型中，在显示器表面上设置透镜片(lenticular sheet)或者视差阻挡(parallax barrier)，由此使得左眼和右眼分别观看到具有视差的二维图像，并使得观察者感知到立体图像，该立体图像是一个仅在一个方向上实现三维显现的感知的图像，其中，所述透镜片是仅仅在水平方向上具有透镜特性的半圆形透镜阵列。根据用于显示双目型三维图像的方法，两个二维图像仅仅使得观察者从一个方向上感知到三维图像。然而，例如，根据用于显示多目型三维图像的方法，四个二维图像使得观察者从三个方向上感知到三维图像。具体而言，运动视差(一种使得物体看起来是在与身体移动方向相反的方向上移动的现象)被施加给观察者，即使其是不连续的。

II(积分成像(Integral Imaging))方案可以用作用于将运动视差渲染得更完美而且能够显示“三维图像(具有运动视差的立体图像)”的方案。该方案源自1908年提出的名为积分摄影(IntegralPhotography，IP)方案的技术，该技术用于摄影并再现立体图像(参见以下所述的现有技术文献1)。该方案包括：准备与立体摄影的多个像素相对应的透镜矩阵；使用放置在透镜阵列焦距上的胶片进行拍摄；并且将用于摄影的透镜阵列放置在所拍摄的胶片上，从而影响再现。从通过仅仅反转与经过透镜记录的光束相关的信息中的传送方向而影响再现的过程看来，很明显的是，该方案如同全息摄影的情况一样，是一种在实现甚至完美的空间象的再现而无需限制观察者位置的理想方案，只要胶片的分辨率足够高。在II型三维图像显示设备中，典型平板显示器一液晶显示器(LCD)用于代替胶片。像素发出的光经过透镜，从而限制光的传送方向而且将所述光线发射成光束。透镜后面提供的像素数量越多，也就是说，视差信息(即从不同观察角度看到的结果不同的图像信息段)的数量越多，三维图像显示设备的向着前方或后方的显示范围越宽。然而，当LCD的分辨率是恒定的时，透镜间距(pitch)变得更长，这会使三维图像的分辨率恶化(参见，例如，现有技术文献1)。

具体而言，仅提供水平方向上的视差信息的II(1D-II)方案使用与多目型三维图像显示方法情况相同的透镜片，并且II方案的分类可能混淆。然而，II方案的特征在于：考虑到视点图像的分辨率的降低，使得视差的数量在可用范围内增加；并且在设计光束时未设想观察者的位置(即，没有为在观察时刻的每只眼睛提供光采集点)。上述特征与多目型三维图像显示方法的设计有实质的不同，多目型三维图像显示方法的特征在于：视差数量降低到2-4的低值，以便防止发生视点图像的分辨率的降低；并且在对应于眼睛的位置上提供光采集点，从而使眼睛能够感知到立体图像。具体而言，水平透镜间距或者其整数倍被设计成水平像素间距的整数倍，从而使得从多个透镜射出的光束以彼此基本上平行的方式出射。因此，防止了再现观察空间中出现光束集中在其上的特殊点(用于在观察距离的足够远的后面设置光采集点的方法也是可用的)。对于上述光束而言，虽然其是从表面离散发光的(当物体真实存在时，需要一个表面)，仍然被提取且再现。因此，通过将视差数量增加到特定程度，观察者能够在观察范围之内在视觉上确保从观察者的位置充分观察到双目型视点图像，而且能够获得连续的视差。通过仔细的检查，确定II型和多目型之间之间的差异是在配置要限制的光束方面的差异，因为LCD所代表的平板的像素数量是有限的。然而，当与多目型三维图像显示方法对比时，在多目型三维图像显示方法中，由于重点放在了视点图像的分辨率方面，因此运动视差是不完全的，而不提供特定光采集点的1D-II方案的光束设计能够实现更自然的三维图像，其减少了疲劳而且考虑到了双目视差和运动视差之间的平衡(参见，例如，下文将指出的现有技术文献2)。

因此，3D显示包括各种方案。在这些方案中，II方案是能够产生更自然、更不易导致疲劳的三维图像的优等的三维显示方案。

然而，II方案要求利用在从数量极多的视点观看待立体表示的目标时所捕获的图像来生成立体图像。具体而言，在CG图像的情况下，必须利用从数量极多的视点渲染的多个图像来生成立体图像(参见，例如，现有技术文献2)。