[实用新型]基于集成成像的2D-3D混合显示系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于集成成像的2D-3D混合背光显示系统，属于自由立体显示技术领域。

背景技术

客观世界中的视差、聚焦、散焦、透视、阴影、遮挡、相对大小等立体暗示形成了人眼的心理立体视觉。利用这一特性可产生立体图像给人更真实的观察感受。随着立体显示技术的发展，立体显示器在功能上有所扩展——目前已研发出可以在二维与三维显示中转换的立体显示器。

集成成像技术的原理是对某物体从不同角度进行记录，而后使用透镜组将多角度图像序列整合成三维立体图像。常用的基于集成成像的三维显示方法在图像记录过程中有所不同，一是利用透镜阵列记录，二是采用针孔摄像头阵列进行记录。集成成像系统包括针孔摄像头阵列、CCD、透镜阵列、显示屏等部件，记录下的图像通过CCD显示在屏幕上，观察者通过立于显示屏前的透镜阵列观察到三维图像。

目前常用液晶透镜式显示技术实现2D3D转换显示，其原理是通过控制电信号间接控制液晶屏幕的透光度。当所有光线通过液晶层时不发生偏转，普通的平面图像就可实现传统二维显示；若为多电极层加上不同电压使液晶层发生偏转，从而对光线产生偏转作用，以此实现三维显示。

上述方案虽然都实现了自由立体显示，但存在不足。单纯的集成成像系统只能显示三维图像，并且观察角度有限。而普通的2D3D转换显示器在偏转光线的同时降低了图像的亮度，从而导致图像清晰度受损。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术存在的问题和不足，本实用新型提供一种基于集成成像的2D-3D混合背光显示系统。该系统采用可调透镜阵列，并且使用自行设计的系统控制单元同步调节不同屏幕面板，在尽量减少亮度损失的情况下尽量保证分辨率，实现了全2D、全3D、以及亮度较均匀的2D-3D混合显示模式。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

基于集成成像的2D-3D混合背光显示系统，包括支架，可调背光板、活动透镜阵列、液晶显示屏、偏振片、控制单元、HDMI线、串口线、USB电缆、微机，其特征在于：

（1）        所述可调背光板、活动透镜阵列、液晶显示屏按顺序分别安置于支架上，且三者几何中心在同一条水平线上；

（2）        所述偏振片共三片分别贴在可调背光板、活动透镜阵列、液晶显示屏的前面靠近观察者的那一边，其中背光板和显示屏前的偏振角度为45°，透镜阵列前的偏振片位于透镜焦平面上且偏振角为135°；

（3）        所述微机通过USB电缆连接所述控制单元；

（4）        所述控制单元通过HDMI视频线连接投影机；所述控制单元通过串口线连接活动透镜阵列。

控制单元由Virtex-7 FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、DDR3 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)、NAND flash(NAND闪存)、HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清视多媒体口）线、USB接口芯片和电源管理等模块组成，微机通过USB电缆与控制单元进行通信，控制单元将处理过的图像通过HDMI接口传输给可调背光板，并且控制活动透镜阵列上每组透镜的开关状态，此外还实时控制可调背光板上不同区域的亮度对损失了亮度的三维图像进行亮度补偿。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和技术进步：

    本实用新型与基于普通液晶的2D-3D立体显示系统相比，由于活动透镜阵列上的透镜可控，因此不进可以显示二维与立体图像，还能显示2D与3D混合的图像；由于背光板不同区域亮度可调，因此保证了同一视野中2D与3D画面的亮度均匀度，保证了最终图像真实感。

    本实用新型成像亮度较高、色彩保真、分辨率高，能够在同一画面中混合显示2D-3D图像。

附图说明

图1基于集成成像的2D3D混合背光显示系统结构示意图。

图2基于Virtex-7的控制单元结构框图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1，本基于集成成像的2D-3D混合背光显示系统，包括支架1，可调背光板2、活动透镜阵列3、液晶显示屏4、偏振片5、控制单元6、HDMI线7、串口线8、USB电缆9和微机10，其特征在于：