图片简介:
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。本技术基于经典的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。
技术要求
1.
一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D
显示方法，其特征是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，在连续的视频帧Img1
中间隔抽取若干帧图片，通过水平集方法，
把抽取的图像区分成若干区域，得到每个区域的深度信息，把这些带有区域深度信息的
图片作为稳定帧Img3
，对于视频帧Img1
中的其他视频帧Img1’
，同样通过水平集方法进行
区域划分，根据时空关联性将Img1’
的区域与Img3
的区域对应，并采用Img3
的区域深度信
息赋值给对应的Img1’
的区域，得到带有深度信息的图片集Img2
，将带有深度信息的Img3
和赋值后的Img2
按视频帧顺序组合，得到具有深度信息的连续视频帧DImg1
作为输出；单
目图像深度图估计具体为：
步骤1-1.
把视频帧图像按照时间进行编号，Img1
（i
）表示第i
帧视频帧图片；步骤1-2.
根据设定的间隔在Img1
（i
）中抽取若干帧图片Img3(j)
，j
∈i
，对抽取的每张图
片，先采用水平集方法，把整体图像进行区域化划分，把每个像素划分到多个不同区域
Ori
（j,f
）内，Ori
（j,f
）表示视频帧Img3(j)
中的第f
个区域，中心位置区域为Cen-
Ori
（j
）=
（wpx,hpy
），wpx
、hpy
表示中心位置区域的宽和高的两个位置参数，在采用水
平集划分时，每个区域占全部图像面积的比例不低于设定值T1%
；
步骤1-3.
对每个区域Ori
（j,f
）中的像素均匀采样，得到区域内的N
个采样点的集合
Pc(j,f)=
｛P(j,f,p)
｝，其中p
表示采样点P
的编号，p=1~N
，Pc
是这些采样点的集合，采用明
暗恢复形状SFS
的方法，计算出这些采样点的深度信息Depth1(j,f,p)
；
步骤1-4.
平均采样点的Depth1(j,f,p)
信息，得到一个平均值Depth2
（j,f
），把Depth2
（j,f
）
作为视频帧Img3(j)
中的第f
个区域的深度值，并依次把所有的区域的深度值计算出来，得
到带有整体图像的深度信息Img3(j)
；
步骤1-5.
对抽取后剩下的视频帧Img1’(k)
同样通过水平集方法进行区域化划
分，k
∈i
，k≠j
，区域表示为Ori
（k,g
），即视频帧Img1’(k)
中的第g
个区域，然后基于时空
间关联性将Img1’
的区域与Img3
的区域对应，通过赋值的方式减少Img1’
深度信息的计算
量；所述时空间关联性指：Img1’
与Img3
的时间间隔不超过设定值T2,
区域中心区域的空间
距离不超过设定值T3
，具体为：对于与Img3(j)
的时间间隔Ng 的视频帧Img1’(k) ，如果 划分区域的中心位置区域Cen-Ori(k)=(wpx_k,hpy_k) 与Img3(j) 的中心位置区域Cen- Ori （j ）= （wpx,hpy ）的位置偏差和 |wpx- wpx_k |+|hpy- hpy_k | 小于T3 ，则该Img1’(k) 与 Img3(j) 关联，把关联的Img3(j) 的区域深度信息赋值给Img1’(k) ，得到带有赋值深度信息的 视频帧Img2(k) ； 步骤1-6. 将视频帧Img3(j) 和视频帧Img2(k) 按照视频帧顺序排列，得到连续视频帧DImg1 输 出； 深度向层次转换，依据具有深度信息的DImg1 ，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各个液晶屏上进行显示。 2. 根据权利要求1 所述的一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示方法，其特征是以15 帧视 频帧为一组进行单目图像深度图估计，间隔5 帧抽取视频帧进行深度信息计算。3. 根据权利要求1 所述的一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示方法，其特征是深度向层 次转换具体为：设液晶多层屏具有1 层底层普通液晶屏和至少1 层透明液晶屏，总数为X 块 屏； 步骤2-1. 如果X=2 ，即只有1 层底层普通液晶屏和1 层透明液晶屏，那么直接以视频帧图像 中各个区域的深度信息的中间值分类，大于中间值的为背景，小于等于中间值的为前 景，底层普通液晶屏显示视频帧中的背景，透明液晶屏显示前景； 步骤2-2. 如果X>2 ，依据深度反向log 计算，设置每块透明液晶屏的显示内容，即把单目图 像深度图估计中的各视频帧图像的区域，依据其深度信息分配在透明液晶屏上进行显 示，具体为： 步骤2-2-1. 设DImg1 （i ），即第i 帧带有深度信息的视频帧中，各区域的深度为 Depth2 （i,f ），得到全部区域深度最小值DepthF （i ）； 步骤2-2-2 把图像中每个物体内容的深度Depth2 （i,f ）进行对数处理，得到新的深度表达 Depth3(i,f)，即： 得到每个物体的新的深度信息Depth3(i,f) ； 步骤2-2-3. 把Depth3(i,f) 平均分为X 段，计算出每个区域Ori （i,f ）的Depth3(i,f) 值属于哪一 段，然后把该Ori （i,f ）物体内容分配到对应层的透明液晶屏上； 步骤2-2-4. 非底层液晶屏的填充，得到每个液晶屏每帧需要显示的物体内容，对于每帧图 像中其他剩下的非物体内容，在非底层液晶屏的显示中填充为最小亮度的白色。 4. 根据权利要求1 所述的一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示方法，其特征是对单目图 像深度图估计以及深度向层次转换两个部分的计算资源进行划分，结合云端技术，通过 云端计算机提供单目图像深度图估计的计算资源，单目图像深度图估计的计算结果再传 输给本地液晶屏自带的分层计算处理模块，分层计算处理模块只需根据接收的深度信息 进行分层计算，然后驱动液晶屏显示，即可得到裸眼3D 的显示效果。5. 一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示装置，其特征是包括1 层底层液晶屏、至少1 层 透明液晶屏、分层计算模块和液晶驱动，底层液晶屏用于显示视频中每帧图片的背景部 分，不透明，透明液晶屏用于显示视频中每帧图片中不同前景层次的内容，底层液晶屏 和透明液晶屏均由液晶驱动提供要显示的内容，分层计算模块与液晶驱动双向数据连 接，用于提供计算资源，分层计算模块中配置有计算机程序，所述计算机程序被执行时 实现权利要求1~4 任一项所述的裸眼3D 显示方法，获取视频数据后，输出分层内容的分配 方案给液晶驱动，驱动对应的普通液晶屏和透明液晶屏进行显示。 6. 根据权利要求5 所述的一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示装置，其特征是裸眼3D 显 示装置的底层液晶屏和透明液晶屏之间的距离为前后等距离100mm 。 7. 根据权利要求5 所述的一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示装置，其特征是所述显示 装置连接云端服务器，云端服务器提供单目图像深度图估计的计算资源，单目图像深度 图估计的计算结果传输给显示装置的分层计算模块，分层计算模块根据接收的计算结果 输出分层内容的分配方案给液晶驱动，驱动对应的普通液晶屏和透明液晶屏进行显示。 技术说明书 一种基于多层透明液晶屏的裸眼3D 显示方法及装置 技术领域 本技术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。