[发明专利]一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D显示方法及装置

说明书

一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D显示方法及装置，装置包括多层透明液晶屏，方法包括单目图像深度图估计，以及深度向层次转换两个部分，单目图像深度图估计通过对部分视频帧的深度信息计算，关联计算得到一段具有深度信息的视频帧，深度向层次转换依据深度信息结合考虑多层液晶屏间距离和屏幕间的光线衰减，把图像中不同深度的物体内容对应分配到多层透明液晶屏的各个液晶屏上进行显示，实现裸眼3D显示。本发明基于经典的SFS算法原理，对其计算过程进行了优化，提高了其计算速度，依据液晶多层屏的特点，裁剪了计算出来的深度信息，达到了基本能够实时计算图像内容的深度计算，满足了工程化应用的要求。

技术领域

本发明属于液晶屏技术领域，涉及裸眼3D显示，为一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D显示方法及装置。

背景技术

目前，主流的裸眼3D技术手段有：狭缝式液晶光栅、柱状透镜、指向光源、主动式背光。

[1]狭缝式液晶光栅。这种技术原理是在屏幕前加了一个狭缝式光栅之后，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼;同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。

[2]柱状透镜，这种技术原理是通过透镜的折射原理，将左右眼对应的像素点分别投射在左右眼中，实现图像分离。对比狭缝光栅技术最大的优点是透镜不会遮挡光线，所以亮度有了很大改善。

[3]指向光源，简单说来就是精确控制两组屏幕分别向左右眼投射图像。

[4]主动式背光，采用光学微结构构成背光模组，背光发出的光束可以在电子器件的控制下调整方向。

上述这些都是基于光学的方法构成的裸眼3D技术。现如今，透明屏技术不断成熟，成本越来越低。如果有显示设备由多层透明屏和一层底层普通液晶屏组成，能够在不同层次上体现场景中不同距离的内容，则可以直接从原理上实现正常的裸眼3D显示。

现有技术中，《基于液晶多层屏的3D显示系统和算法设计》（陈晓西, 李光勇, 王继岷, 江山, 黄张英, 刘晨曦. 《液晶与显示》, 2017, 32(4): 302-307.）提出了该液晶多层屏的概念，但是在显示算法设计上，仅研究和提供了光线在经过多层传输后的衰减问题，如何在多层液晶屏上显示所需内容的距离和分层并未提起。发明专利《一种虚拟现实设备及对应显示方法》（CN201611264973.1）也提出了液晶多层屏的概念，但是在算法设计上，也未提及所需显示的图像是如何获得深度信息，并映射到每个分层上的。而在学术界，虽然有不少基于单幅图像进行深度获取的研究方案，例如1970年Horn提出的SFS（从阴影恢复结构）的方案，该方法利用不同光照条件下图像的明暗程度与阴影来计算物体表面深度信息，是计算机视觉中获取三维数据的重要手段之一，这类算法相对比较成熟其内容已经可以获得比较精确地深度信息，但是其计算量比较大，很难匹配正常液晶屏自带的计算能力，且存在一定的噪声。随着机器学习技术的发展，近来也有新处理方案，例如基于深度学习进行图像深度获取，但这类方案计算量对正常液晶屏的计算能力而言，更是不可想象的。所以，如果想要在多层透明液晶屏上达到应用的效果，就必须在传统方法基础上进行工程化改进，减少其计算量，达到能够匹配液晶屏自带计算能力的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：液晶多层屏可用于通过景深实现裸眼3D显示，但现有技术对于在液晶屏自带的计算能力下如何实时划分图像深度，使得液晶多层屏显示出3D图像，没有合适的解决方案。

本发明的技术方案为：一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D显示方法，包括单目图像深度图估计，以及深度向层次转换两个部分，