專利名稱：顯示畫面調節裝置、顯示裝置及顯示方法
技術領域：
本發明涉及顯示技術領域，特別涉及一種顯示畫面調節裝置、顯示裝置及顯示方法。
背景技術：
觀看者在觀看物體時，由于某些細節結構比較小，觀看者通常會向前走一兩步或身體向前傾，這樣能將細節看得更清楚。同樣地，在看電影或電視時，當顯示器上顯示某些物體，觀看者希望看得更清楚時，也會向前傾斜身體，或者向前走動一定距離。但是由于某些細節過小，或畫質清晰度不高，即使向前走一定距離或身體向前傾也無法看清細節。現有的顯示技術中，無論是2D還是3D顯示技術，在觀看者向前走一定距離或身體向前傾時，都不具有將觀看者要看的局部細節放大的互動功能，從而觀看者的臨場感較弱。·

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何根據觀看者的動作，調節顯示畫面，使觀看者看得更清楚。(二)技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種顯示畫面調節裝置，包括視頻信號輸入裝置、位置測定裝置、圖像處理裝置及視頻信號輸出裝置，所述視頻信號輸入裝置、位置測定裝置及視頻信號輸出裝置均連接所述圖像處理裝置，所述視頻信號輸入裝置用于將獲取的視頻信號傳輸至所述圖像處理裝置；所述位置測定裝置將采集到的觀看者位置變化前后觀看者與顯示屏的位置信息傳輸至所述圖像處理裝置；所述圖像處理裝置根據觀看者位置變化前后的位置信息調節所述視頻信號，以放大視頻信號中的圖像，并將調節后的視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。其中，還包括眼動儀，所述眼動儀用于檢測眼睛在顯示屏上的關注位置的信息，并將所述關注位置的信息傳輸至所述圖像處理裝置。其中，所述圖像處理裝置包括圖像放大模塊，根據觀看者位置變化前后的位置信息放大視頻信號中在所述關注位置的局部圖像，將放大后的圖像傳輸至視頻信號生成模塊；視頻信號生成模塊，根據放大后的圖像生成新的視頻信號，并將新的視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。其中，所述圖像處理裝置包括左/右眼視圖放大模塊，根據觀看者位置變化前后的位置信息放大3D視頻信號中的左/右眼視圖在所述關注位置的局部圖像，將調節后的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊；
3D視頻信號生成模塊，根據調節后的左/右眼視圖生成新的3D視頻信號，并將新的3D視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。其中，所述圖像處理裝置還包括左/右眼視圖提取模塊，所述左/右眼視圖提取模塊接收所述3D視頻信號，并將從所述3D視頻信號提取的左/右眼視圖傳輸至所述左/右眼視圖調節模塊。其中，所述左/右眼視圖提取模塊包括采樣子模塊，采集所述3D視頻信號中的一幀數據，并將所述一幀數據發送至拆分子模塊；拆分子模塊，將從所述一幀數據中拆分出的左/右眼視圖傳輸至所述左/右眼視圖調節模塊。其中，所述圖像處理裝置包括 景深調節模塊，根據觀看者位置變化前后的位置信息調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在所述關注位置的對應各物點的間距使所述關注位置的景深變大，將調節后的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊；3D視頻信號生成模塊，根據調節后的左/右眼視圖生成新的3D視頻信號，并將新的3D視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。其中，所述圖像處理裝置還包括左/右眼視圖提取模塊，所述左/右眼視圖提取模塊接收所述3D視頻信號，并將從所述3D視頻信號提取的左/右眼視圖傳輸至所述景深調節模塊。其中，所述左/右眼視圖提取模塊包括采樣子模塊，采集所述3D視頻信號中的一幀數據，并將所述一幀數據發送至拆分子模塊；拆分子模塊，將從所述一幀數據中拆分出的左/右眼視圖傳輸至所述景深調節模塊。其中，所述圖像處理裝置還包括邊界判斷模塊，若放大后的局部圖像超出顯示屏邊界，調整所述局部圖像至顯示區域內，將調整位置后的圖像傳輸至所述視頻信號生成模塊。其中，所述圖像處理裝置還包括圖像還原模塊，接收所述視頻信號輸入裝置輸入的視頻信號，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，發送停止放大的信號至所述圖像放大模塊，所述圖像放大模塊將所述視頻信號直接傳輸至所述視頻信號輸出裝置。其中，所述位置測定裝置包括攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置。本發明還提供了一種顯示裝置，包括顯示屏及上述任一項所述的顯示畫面調節裝置，所述顯示畫面調節裝置的視頻信號輸出裝置連接所述顯示屏，所述視頻信號輸出裝置將所述調節后的視頻信號傳輸至所述顯示屏顯示。其中，所述顯示屏包括快門眼鏡式、相位差板式、視差擋板式、柱透鏡光柵式或指向背光式3D顯不屏。本發明還提供了一種顯示方法，包括以下步驟SI :實時采集觀看者位置變化前后觀看者與顯示屏之間的位置信息，并獲取視頻信號中的圖像；S2 :根據所述位置信息放大視頻信號中的圖像；S3 :按照放大后的圖像生成新的視頻信號并在顯示屏上顯示。其中，所述步驟SI中還包括獲取在位置變化時觀看者眼睛在顯示屏上的關注位
置的信息。其中，所述步驟SI中通過攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置采集觀看者與顯示屏之間的位置信息，且通過眼動儀采集觀看者眼睛在顯示屏上的關注位置的信肩、O其中，所述步驟SI中采集觀看者位置變化的數據采集速率為55Hz 65Hz。其中，所述視頻信號為2D視頻信號，所述步驟S2中根據所述位置信息按如下公式·計算放大倍數，按所述放大倍數放大視頻信號中的圖像在所述關注位置的局部圖像，A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于O的常數，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。其中，所述視頻信號為3D視頻信號，所述步驟S2中根據所述位置信息按如下公式計算放大倍數，按所述放大倍數分別放大所述3D視頻信號中的左/右眼視圖在所述關注位置的局部圖像，A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于O的常數，Dl為觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2為觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。其中，所述視頻信號為3D視頻信號，所述步驟S2中根據所述位置信息按如下公式調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在所述關注位置的對應各物點的間距，使所述關注位置的景深變大，L2=L1 · f · D1/D2
,V - / 9M =—-
Dl-LI其中，Dl為觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2為觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離，LI為觀看者位置變化前的景深，L2為觀看者位置變化后的景深，f為放大系數，且為大于O的常數，M為觀看者位置變化后左/右眼視圖在顯示屏上顯示時各物點的間距，S為觀看者的瞳距。其中，若所述3D視頻信號中左右眼視圖以同一幅圖的形式傳輸，所述步驟SI中獲取視頻信號中的圖像為獲取3D視頻信號中的左右眼視圖的步驟包括采集所述3D視頻信號中的一幀數據；從所述一幀數據中拆分出的左右眼視圖。其中，步驟S2中放大所述關注位置的局部圖像后還包括判斷放大后的局部圖像是否超出顯示屏邊界，若超出，則調整所述局部圖像至顯示區域內。其中，所述步驟S3之后還包括，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，則停止放大圖像，并將所述視頻信號直接傳輸至顯示屏顯示。(三)有益效果
本發明通過在觀看者向前移動或前傾時，相應地放大觀看者眼睛注視屏幕的視覺區域或得到更大的景深，從而使觀看者能更好地看清細節，而且實現了顯示畫面與觀看者的互動。


圖I是本發明實施例I的一種顯示畫面調節裝置結構示意圖；圖2是本發明實施例2的一種顯示畫面調節裝置結構示意圖；圖3是本發明實施例3的一種顯示畫面調節裝置結構示意圖；
圖4是本發明實施例3的另一種顯示畫面調節裝置結構示意圖；圖5是觀看者感知3D顯示的原理圖；圖6是本發明實施例4的一種顯示畫面調節裝置結構示意圖；圖7是本發明實施例5的一種3D顯示裝置結構示意圖；圖8是本發明實施例6的一種顯示方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例I本實施例的顯示畫面調節裝置結構如圖I所示，包括視頻信號輸入裝置11、位置測定裝置2、圖像處理裝置13及視頻信號輸出裝置12。視頻信號輸入裝置11、位置測定裝置2及視頻信號輸出裝置12均連接圖像處理裝置13。視頻信號輸入裝置11將獲取的視頻信號傳輸至圖像處理裝置13。該視頻信號輸入裝置11可以是能夠傳輸2D視頻信號或3D視頻信號的各種類型的傳輸接口。位置測定裝置2將采集到的觀看者位置變化前后(向前移動前后或身體前傾前后，以觀看者頭部為準)觀看者與顯示屏的距離信息傳輸至圖像處理裝置3。數據采集頻率通常在55飛5Hz，即60Hz左右。本實施例中，位置測定裝置2包括但不限于攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置。其中，觀看者位置變化前后的位置信息可以是觀看者和顯示屏幕在當前空間坐標系下的坐標，也可以是觀看者與顯示屏幕間的距離。如攝像頭采集到觀看者和顯示屏幕在空間坐標系下的位置坐標，將該坐標數據傳輸至圖像處理裝置13，或者攝像頭中的運算模塊根據空間坐標系下顯示屏幕的坐標和該位置坐標計算出觀看者與顯示屏幕間的距離，并將該距離數據傳輸至圖像處理裝置13。圖像處理裝置3根據上述觀看者位置變化前后的位置信息放大視頻信號的圖像，通常是以圖像中心為基準進行放大，并將放大圖像后的視頻信號傳輸至視頻信號輸出裝置
12。其中，視頻信號輸出裝置12可以是能夠傳輸2D視頻信號或3D視頻信號的各種類型的傳輸接口。本實施例中，圖像處理裝置13可以是MCU、FPGA或PIXD等構成的嵌入式芯片系統。其中，圖像處理裝置13具體包括圖像放大模塊131和2D視頻信號生成模塊132。圖像放大模塊131根據上述觀看者位置變化前后的位置信息放大視頻信號的圖像(視頻信號包括要顯示的圖像本身及圖像的每個像素點在顯示屏的坐標)，通常是以圖像中心為基準來放大該圖像，因為通常畫面的主體一般會在畫面中心。將放大后圖像傳輸至視頻信號生成模塊132。若位置信息為觀看者的位置坐標時，圖像放大模塊131先根據空間坐標系下顯示屏的坐標和該位置坐標計算觀看者與顯示屏間的距離。圖像放大模塊131通過以下方式計算放大倍數來放大圖像A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于I的常數，取決于屏幕的尺寸大小和觀看者所能接受的放大倍率，k值通常設定在圖像放大模塊131的存儲器中，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。圖像放大模塊131將放大后的圖像傳輸至視頻信號生成模塊132。視頻信號生成模塊132根據放大后圖像生成新的視頻信號。圖像放大后，圖像處理裝置13保持該圖像在顯示屏顯示一段時間，然后恢復正常顯示，或者通過位置測定裝置2檢測到觀看者后退，停止圖像放大模塊131放大圖像，以恢·復正常顯示。但是這都不能保證在觀看者要看的圖像在切換時恢復正常顯示。因此，進一步地，圖像處理裝置13還包括圖像還原模塊，接收視頻信號輸入裝置11輸入的視頻信號，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，如70% (表示畫面已經發生了明顯變化)，發送停止放大的信號至圖像放大模塊131，圖像放大模塊131將視頻信號直接傳輸至視頻信號輸出裝置12。本實施例的顯示畫面調節裝置在觀看者向前移動或前傾時能夠以圖像中心實時地放大圖像，使觀看者看的夠清楚，實現了顯示畫面與觀看者的互動。實施例2實施例I的顯示畫面調節裝置，只能以圖像中心進行放大，且四周的畫面會隱沒在顯示屏的邊界。然而畫面中心有時并非是觀看者的視點，實施例I的顯示畫面調節裝置用戶體驗較差。為了實現更好的用戶體驗，本實施例的顯示畫面調節裝置結構如圖2所示，包括2D視頻信號輸入裝置I、位置測定裝置2、圖像處理裝置3、眼動儀5及2D視頻信號輸出裝置4。2D視頻信號輸入裝置I、位置測定裝置2、眼動儀5及2D視頻信號輸出裝置4均連接圖像處理裝置3。2D視頻信號輸入裝置I將獲取的2D視頻信號傳輸至圖像處理裝置3。該2D視頻信號輸入裝置I可以是能夠傳輸2D視頻信號的各種類型的傳輸接口。位置測定裝置2將采集到的觀看者位置變化前后(向前移動前后或身體前傾前后，以觀看者頭部為準)觀看者與顯示屏的距離信息傳輸至圖像處理裝置3。數據采集頻率通常在55飛5Hz，即60Hz左右。本實施例中，位置測定裝置2包括但不限于攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置。其中，觀看者位置變化前后的位置信息可以是觀看者和顯示屏幕在當前空間坐標系下的坐標，也可以是觀看者與顯示屏幕間的距離。如攝像頭采集到觀看者和顯示屏幕在空間坐標系下的位置坐標，將該坐標數據傳輸至圖像處理裝置3，或者攝像頭中的運算模塊根據空間坐標系下顯示屏幕的坐標和該位置坐標計算出觀看者與顯示屏幕間的距離，并將該距離數據傳輸至圖像處理裝置3。同時，圖像處理裝置3獲取此時眼動儀5記下的觀看者在位置變化時注視顯示屏上的關注位置的信息。圖像處理裝置3根據上述觀看者位置變化前后的位置信息放大2D視頻信號的圖像在顯示屏上關注位置的局部圖像，并將放大局部圖像后的2D視頻信號傳輸至2D視頻信號輸出裝置4。其中，2D視頻信號輸出裝置4可以是能夠傳輸2D視頻信號的各種類型的傳輸接口。本實施例中，圖像處理裝置3可以是MCU、FPGA或PIXD等構成的嵌入式芯片系統。其中，圖像處理裝置3具體包括圖像放大模塊32和2D視頻信號生成模塊33。圖像放大模塊32根據上述觀看者位置變化前后的位置信息放大2D視頻信號的圖像(2D視頻信號包括要顯示的圖像本身及圖像的每個像素點在顯示屏的坐標)在顯示屏上關注位置的局部圖像，可以以觀看者注視的位置為中心，來放大該 區域的圖像。將放大局部圖像后圖像傳輸至2D視頻信號生成模塊33。若位置信息為觀看者的位置坐標時，圖像放大模塊32先根據空間坐標系下顯示屏的坐標和該位置坐標計算觀看者與顯示屏間的距離。圖像放大模塊32通過以下方式計算放大倍數來放大關注位置的局部圖像A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于I的常數，取決于屏幕的尺寸大小和觀看者所能接受的放大倍率，k值通常設定在圖像放大模塊32的存儲器中，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。圖像放大模塊32將放大局部圖像后的圖像傳輸至2D視頻信號生成模塊33。2D視頻信號生成模塊33根據放大局部圖像后圖像生成新的2D視頻信號。若觀看者的關注位置靠近顯示屏的邊緣處，那么放大局部圖像有可能使局部圖像超出顯示屏的邊界，進一步地，圖像處理裝置3還包括邊界判斷模塊，連接圖像放大模塊32和2D視頻信號生成模塊33。若放大后的局部圖像超出顯示屏邊界，調整局部圖像至顯示區域內，將調整位置后的圖像傳輸至2D視頻信號生成模塊33。局部圖像放大后，圖像處理裝置3保持該圖像在顯示屏顯示一段時間，然后恢復正常顯示，或者通過位置測定裝置2檢測到觀看者后退，停止圖像放大模塊32放大圖像，以恢復正常顯示。但是這都不能保證在觀看者要看的局部圖像在切換時恢復正常顯示。因此，進一步地，圖像處理裝置3還包括圖像還原模塊，接收2D視頻信號輸入裝置I輸入的視頻信號，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，如70%(表示畫面已經發生了明顯變化)，發送停止放大的信號至圖像放大模塊32，圖像放大模塊32將視頻信號直接傳輸至2D視頻信號輸出裝置4。本實施例的顯示畫面調節裝置在觀看者向前移動或前傾時能夠實時地放大觀看者注視顯示屏的關注位置的局部圖像，使觀看者看的夠清楚，實現了顯示畫面與觀看者的互動。實施例3本實施例的顯示畫面調節裝置結構如圖3所示，包括3D視頻信號輸入裝置6、位置測定裝置2、圖像處理裝置7、眼動儀5及3D視頻信號輸出裝置8。3D視頻信號輸入裝置6、位置測定裝置2、眼動儀5及3D視頻信號輸出裝置8均連接圖像處理裝置3。3D視頻信號輸入裝置6將獲取的3D視頻信號傳輸至圖像處理裝置3。該3D視頻信號輸入裝置6可以是能夠傳輸3D視頻信號的各種類型的傳輸接口。位置測定裝置2將采集到的觀看者位置變化前后(向前移動前后或身體前傾前后，以觀看者頭部為準)觀看者與顯示屏的位置信息傳輸至圖像處理裝置7。數據采集頻率通常在55飛5Hz，即60Hz左右。本實施例中，位置測定裝置2包括但不限于攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置。其中，觀看者位置變化前后的位置信息可以是觀看者和顯示屏幕在當前空間坐標系下的坐標，也可以是觀看者與顯示屏幕間的距離。如攝像頭采集到觀看者和顯示屏幕在空間坐標系下的位置坐標，將該坐標數據傳輸至圖像處理裝置7，或者攝像頭中的運算模塊根據空間坐標系下顯示屏幕的坐標和該位置坐標計算出觀看者與顯示屏幕間的距離，并將該距離數據傳輸至圖像處理裝置7。同時，圖像處理裝置7獲取此時眼動儀5記下觀看者在位置變化時注視顯示屏上的關注位置的坐標信息。由于3D視頻信號中包括左/右眼視圖(左眼視圖和右眼視圖)在放大時應該同時放大。因此圖像處理裝置7根據上述觀看者位置變化前后的位置信息放大3D視頻信號中的左/右眼視圖在關注位置的局部圖像，可以以觀看者注視的位置為中心，來放大該區域的圖像。并將放大局部左/右眼視圖后的3D視頻信號通過3D視頻信號輸出裝置8輸出。其中，3D視頻信號輸出裝置8可以是能夠傳輸3D視頻信號的各種類型的傳輸接口。本實施例中，圖像處理裝置7可以是MCU、FPGA或PIXD等構成的嵌入式芯片系統。其中，圖像處理裝置7具體包括左/右眼視圖調節模塊72和3D視頻信號生成模塊73。 左/右眼視圖調節模塊72根據上述觀看者位置變化前后的位置信息放大3D視頻信號中的左/右眼視圖在關注位置的局部圖像，將局部放大的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊73。若位置信息為觀看者的位置坐標時，左/右眼視圖調節模塊72先根據空間坐標系下顯示屏的坐標和該位置坐標計算觀看者與顯示屏間的距離。左/右眼視圖調節模塊72通過以下方式計算放大倍數來放大關注位置的局部圖像A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于I的常數，取決于屏幕的尺寸大小和觀看者所能接受的放大倍率，k值通常設定在左/右眼視圖調節模塊72的存儲器中，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。左/右眼視圖調節模塊72將局部放大的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊73。3D視頻信號生成模塊73根據局部放大后的左/右眼視圖生成新的3D視頻信號。由于現有的某些3D視頻信號中左眼視圖和右眼視圖可能是作為同一幅圖傳輸，這樣的情況則需要將左眼視圖和右眼視圖從該幅圖中拆分出來。因此，本實施例的顯示畫面調節裝置進一步包括左/右眼視圖提取模塊71。如圖4所示，左/右眼視圖提取模塊71接收3D視頻信號輸入裝置6輸入的3D視頻信號，并將從該3D視頻信號提取的左/右眼視圖傳輸至左/右眼視圖調節模塊72。該左/右眼視圖提取模塊71包括采樣子模塊和拆分子模塊，采樣子模塊用于采集3D視頻信號中的一幀數據，并將一幀數據發送至拆分子模塊；拆分子模塊用于將從該一幀數據中拆分出的左/右眼視圖傳輸至左/右眼視圖調節模塊72。若觀看者的關注位置靠近顯示屏的邊緣處，那么放大局部圖像有可能使局部圖像超出顯示屏的邊界，進一步地，圖像處理裝置7還包括邊界判斷模塊，連接左/右眼視圖調節模塊72和3D視頻信號生成模塊73。若放大后的局部圖像超出顯示屏邊界，調整局部圖像至顯示區域內，將調整位置后的圖像傳輸至3D視頻信號生成模塊73。局部圖像放大后，圖像處理裝置7保持該左/右眼視圖在顯示屏顯示一段時間，然后恢復正常顯示，或者通過位置測定裝置2檢測到觀看者后退，停止左/右眼視圖調節模塊72放大左/右眼視圖，以恢復正常顯示。但是這都不能保證在觀看者要看的局部圖像在切換時恢復正常顯示。因此，進一步地，圖像處理裝置7還包括圖像還原模塊，接收3D視頻信號輸入裝置6輸入的視頻信號，實時判斷兩相鄰幀左眼視圖(或右眼視圖)的相似度，若相似度低于預定閾值時，如70% (表示畫面已經發生了明顯變化)，發送停止放大的信號至左/右眼視圖調節模塊72，左/右眼視圖調節模塊72將視頻信號直接傳輸至3D視頻信號輸出裝置8。本實施例的顯示畫面調節裝置在觀看者向前移動或前傾時能夠實時地放大觀看者注視屏幕的關注位置的局部圖像，使觀看者看的夠清楚，實現了顯示畫面與觀看者的互動。實施例43D顯示的基本原理就是“視差產生立體”，即，使觀看者的左眼只看到左眼圖，右眼只看到右眼圖，左眼圖和右眼圖是對于某一空間景象的了兩個角度拍攝而得，這二者被稱·為立體圖像對。人的大腦就會把這兩幅圖融合起來，從而產生3D效果。而人眼睛判斷顯示內容的景深的方法可以用圖5來說明。處于觀看者位置處的兩間距為S的圓圈分別代表觀看者左/右眼，S為瞳距。顯示屏平面所在位置上兩個正方形代表某個物體的左/右眼視圖，他們分別被觀看者的右、左眼看到。經過此立體成像，觀看者的大腦就會認為該物體其實位于距離屏幕表面L的位置，距離L就是景深，D是觀看者的觀看距離。所以根據上圖，很容易得到如下公式
M L—=-
S I) - L因此，對于3D顯示屏，也可以不對局部圖像尺寸進行放大，而采用增大景深(即使觀看者實際看到的畫面離自己更近，從而能夠看清局部細節)的方式來達到與放大圖像相同的效果。本實施例的顯示畫面調節裝置如圖6所示，包括3D視頻信號輸入裝置6、位置測定裝置2、圖像處理裝置9、眼動儀5及3D視頻信號輸出裝置8。3D視頻信號輸入裝置6、位置測定裝置2、眼動儀5及3D視頻信號輸出裝置8均連接圖像處理裝置9。3D視頻信號輸入裝置6將獲取的3D視頻信號傳輸至圖像處理裝置3。該3D視頻信號輸入裝置6可以是能夠傳輸3D視頻信號的各種類型的傳輸接口。位置測定裝置2將采集到的觀看者位置變化前后(向前移動前后或身體前傾前后，以觀看者頭部為準)觀看者與顯示屏的位置信息傳輸至圖像處理裝置9。數據采集頻率通常在55飛5Hz，即60Hz左右。本實施例中，位置測定裝置2包括但不限于攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置。其中，觀看者位置變化前后的位置信息可以是觀看者和顯示屏幕在當前空間坐標系下的坐標，也可以是觀看者與顯示屏幕間的距離。如攝像頭采集到觀看者和顯示屏幕在空間坐標系下的位置坐標，將該坐標數據傳輸至圖像處理裝置9，或者攝像頭中的運算模塊根據空間坐標系下顯示屏幕的坐標和該位置坐標計算出觀看者與顯示屏幕間的距離，并將該距離數據傳輸至圖像處理裝置9。同時，圖像處理裝置9獲取此時眼動儀5記下觀看者在位置變化時注視顯示屏上的關注位置的坐標信息。圖像處理裝置9根據上述觀看者位置變化前后的位置信息調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在上述關注位置的對應各物點的間距使關注位置的景深變大，可以以觀看者注視的位置為中心，來調節該區域圖像的景深。即使局部區域的景深更突出，更接近觀看者。將調整后的3D視頻信號傳輸至3D視頻信號輸出裝置8。其中，3D視頻信號輸出裝置8可以是能夠傳輸3D視頻信號的各種類型的傳輸接口。本實施例中，圖像處理裝置9可以是MCU、FPGA或PIXD等構成的嵌入式芯片系統。其中，圖像處理裝置9具體包括景深調節模塊92和3D視頻信號生成模塊93。景深調節模塊92根據上述觀看者位置變化前后的位置信息調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在上述關注位置的對應各物點的間距使關注位置的景深變大，將調整關注位置的對應各物點的間距后的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊93。若位置信息為觀看者的位置坐標時，景深調節模塊92先根據空間坐標系下顯示屏的坐標和該位置坐標計算觀看者與顯示屏間的距離。景深調節模塊92通過以下方式來調整關注位置的局部景深L2=L1 · f · D1/D2,, Λ ■人.2·M =-
D2-L2其中，Dl為觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2為觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離，LI為觀看者位置變化前的景深，L2為觀看者位置變化后的景深，f為放大系數，且為大于I的常數，取決于顯示屏的尺寸和觀看者所能接受的放大倍率，f值通常設定在景深調節模塊92的存儲器中，M為觀看者位置變化后左/右眼視圖在顯示屏上顯示時各物點的間距，S為觀看者的瞳距。景深調節模塊92將調整關注位置的對應各物點的間距后的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊93。3D視頻信號生成模塊93根據調整關注位置的對應各物點的間距后的左/右眼視圖生成新的3D視頻信號。由于現有的某些3D視頻信號中左眼視圖和右眼視圖可能是作為同一幅圖傳輸，則需要將左眼視圖和右眼視圖從該幅圖中拆分出來。因此，本實施例的顯示畫面調節裝置進一步包括左/右眼視圖提取模塊91。如圖4所示，左/右眼視圖提取模塊91接收3D視頻信號輸入裝置6輸入的3D視頻信號，并將從該3D視頻信號提取的左/右眼視圖傳輸至景深調節模塊92。該左/右眼視圖提取模塊91包括采樣子模塊和拆分子模塊，采樣子模塊用于采集3D視頻信號中的一幀數據，并將一幀數據發送至拆分子模塊；拆分子模塊用于將從該一幀數據中拆分出的左/右眼視圖傳輸至景深調節模塊92。局部圖像景深增大后，圖像處理裝置9保持該左/右眼視圖在顯示屏顯示一段時間，然后恢復正常顯示，或者通過位置測定裝置2檢測到觀看者后退，停止景深調節模塊92調節左/右眼視圖中相應物點的距離，以恢復正常顯示。但是這都不能保證在觀看者要看的局部圖像在切換時恢復正常顯示。因此，進一步地，圖像處理裝置9還包括圖像還原模塊，接收3D視頻信號輸入裝置6輸入的視頻信號，實時判斷兩相鄰幀左眼視圖(或右眼視圖)的相似度，若相似度低于預定閾值時，如70% (表示畫面已經發生了明顯變化)，發送停止增大景深的信號至景深調節模塊92，景深調節模塊92將視頻信號直接傳輸至3D視頻信號輸出裝置8。本實施例的顯示畫面調節裝置在觀看者向前移動或前傾時增大觀看者注視屏幕的關注位置的景深來達到與放大局部圖像相同的效果，使觀看者看的夠清楚，實現了顯示畫面與觀看者的互動。且相對于實施例2不會因為局部放大而導致局部區域附近的區域的圖像被覆蓋，觀看者仍然能看到所有的圖像，顯示效果更好。本發明的顯示畫面調節裝置中，圖像處理裝置包括上述圖像處理裝置3、圖像處理裝置7及圖像處理裝置9的一種或幾種，從而可實現2D、3D以及多種放大方式的調節。實施例5本實施例的顯示裝置，包括3D顯示屏10及上 述的實施例I、實施例2或實施例3顯示畫面調節裝置。如圖7所示，以實施例2的顯示畫面調節裝置為例，該顯示畫面調節裝置的視頻信號輸出裝置8及眼動儀5均連接3D顯示屏10，眼動儀5將采集到的觀看者在位置變化時3D顯示屏10上的關注位置的坐標信息發送至圖像處理裝置7。視頻信號輸出裝置8將調節后的視頻信號傳輸至顯示屏10顯示。3D顯示屏包括快門眼鏡式(shutter Galss 3D)、相位差板式(Patternretarder 3D,又稱作不閃式3D)、視差擋板式(barrier 3D)、柱透鏡光柵式(lenticular3D)或指向背光式3D顯示面板。實施例6本發明還提供了一種顯示方法，如圖8所示，包括步驟S801，實時采集觀看者位置變化前后觀看者與顯示屏之間的位置信息，并獲取視頻信號中的圖像。具體地，采用攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置實時采集觀看者與顯示屏幕之間的位置信息。該位置信息可以是觀看者和顯示屏幕在當前空間坐標系下的坐標，也可以是觀看者與顯示屏幕間的距離。如攝像頭采集到觀看者和顯示屏幕在空間坐標系下的位置坐標。或者攝像頭中的運算模塊根據空間坐標系下顯示屏幕的坐標和該位置坐標計算出觀看者與顯示屏幕間的距離。數據采集頻率通常在55飛5Hz，即60Hz左右。對于3D信號，3D視頻信號通常包括左右眼視圖(左眼視圖和右眼視圖)和兩者在顯示時各物點的初始間距，若3D視頻信號中左眼視圖和右眼視圖作為同一幅圖傳輸，采集3D視頻信號中的一幀數據；并從該一幀數據中拆分出的左右眼視圖。步驟S802，根據位置信息放大視頻信號中的圖像，可以以圖像中心為基準進行放大，放大公式如下A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于I的常數，取決于屏幕的尺寸大小和觀看者所能接受的放大倍率，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。采用上述放大方式四周的畫面會隱沒在顯示屏的邊界。而且畫面中心有時并非是觀看者的視點，用戶體驗較差。為了實現更好的用戶體驗，步驟S801中，在位置變化時通過眼動儀采集觀看者眼睛在顯示屏上的關注位置的信息。放大時只放大關注位置的圖像。若視頻信號為2D視頻信號，則根據位置信息按如下公式計算放大倍數，按放大倍數放大視頻信號中的圖像在關注位置的局部圖像，A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為常數，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。
若視頻信號為3D視頻信號，則根據所述位置信息按如下公式計算放大倍數，按放大倍數分別放大3D視頻信號中的左/右眼視圖在關注位置的局部圖像，A=k · D1/D2其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為常數，Dl為觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2為觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。若觀看者的視覺區域靠近顯示屏的邊緣處，那么放大局部圖像有可能使局部圖像超出顯示屏的邊界，為了達到更好的觀看效果，步驟S802中放大局部圖像后還包括判斷放大后的局部圖像是否超出顯示屏邊界，若超出，則調整所述局部圖像至顯示區域內。對于3D視頻信號，還可通過增大景深的方式來達到與放大局部圖像相同的效果。根據位置信息按如下公式調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在關注位置的對應各物點的間距，使關注位置的景深變大，
L2=L1 · f · D1/D2
ΓI.V-/.2M =-
I )2-LI其中，Dl為觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2為觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離，LI為觀看者位置變化前的景深，L2為觀看者位置變化后的景深，f為放大系數，且為常數，M為觀看者位置變化后左/右眼視圖在顯示屏上顯示時各物點的間距，S為觀看者的瞳距。向前移動或前傾后，D2 < Dl,因此，L2 > LI。步驟S803，按照上述放大后的圖像生成新的視頻信號并在顯示屏上顯示。圖像放大、局部圖像放大或景深增大后，保持該圖像在顯示屏顯示一段時間，然后恢復正常顯示，或者通過檢測到觀看者后退，停止放大或調節景深，以恢復正常顯示。但是這都不能保證在觀看者要看的局部圖像在切換時恢復正常顯示。因此，進一步地步驟S803之后還包括，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，則停止放大圖像或增大景深，并將視頻信號直接傳輸至顯示屏顯示。本實施例的顯示方法中，采集觀看者向前移動或前傾時,相應地放大觀看者眼睛注視屏幕的關注位置或得到更大的景深，使觀看者能更好地看清細節，而且實現了顯示畫面與觀看者的互動。以上實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種顯示畫面調節裝置，其特征在于，包括視頻信號輸入裝置、位置測定裝置、圖像處理裝置及視頻信號輸出裝置，所述視頻信號輸入裝置、位置測定裝置及視頻信號輸出裝置均連接所述圖像處理裝置， 所述視頻信號輸入裝置用于將獲取的視頻信號傳輸至所述圖像處理裝置； 所述位置測定裝置將采集到的觀看者位置變化前后觀看者與顯示屏的位置信息傳輸至所述圖像處理裝置； 所述圖像處理裝置根據觀看者位置變化前后的位置信息調節所述視頻信號，以放大視頻信號中的圖像，并將調節后的視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。
2.如權利要求I所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，還包括眼動儀，所述眼動儀用于檢測眼睛在顯示屏上的關注位置的信息，并將所述關注位置的信息傳輸至所述圖像處理裝置。
3.如權利要求2所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置包括 圖像放大模塊，根據觀看者位置變化前后的位置信息放大視頻信號中在所述關注位置的局部圖像，將放大后的圖像傳輸至視頻信號生成模塊； 視頻信號生成模塊，根據放大后的圖像生成新的視頻信號，并將新的視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。
4.如權利要求2所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置包括 左/右眼視圖放大模塊，根據觀看者位置變化前后的位置信息放大3D視頻信號中的左/右眼視圖在所述關注位置的局部圖像，將調節后的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊； 3D視頻信號生成模塊，根據調節后的左/右眼視圖生成新的3D視頻信號，并將新的3D視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。
5.如權利要求4所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置還包括左/右眼視圖提取模塊，所述左/右眼視圖提取模塊接收所述3D視頻信號，并將從所述3D視頻信號提取的左/右眼視圖傳輸至所述左/右眼視圖調節模塊。
6.如權利要求5所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述左/右眼視圖提取模塊包括 采樣子模塊，采集所述3D視頻信號中的一幀數據，并將所述一幀數據發送至拆分子模塊； 拆分子模塊，將從所述一幀數據中拆分出的左/右眼視圖傳輸至所述左/右眼視圖調節模塊。
7.如權利要求2所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置包括 景深調節模塊，根據觀看者位置變化前后的位置信息調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在所述關注位置的對應各物點的間距使所述關注位置的景深變大，將調節后的左/右眼視圖傳輸至3D視頻信號生成模塊； 3D視頻信號生成模塊，根據調節后的左/右眼視圖生成新的3D視頻信號，并將新的3D視頻信號傳輸至所述視頻信號輸出裝置。
8.如權利要求7所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置還包括左/右眼視圖提取模塊，所述左/右眼視圖提取模塊接收所述3D視頻信號，并將從所述3D視頻信號提取的左/右眼視圖傳輸至所述景深調節模塊。
9.如權利要求8所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述左/右眼視圖提取模塊包括 采樣子模塊，采集所述3D視頻信號中的一幀數據，并將所述一幀數據發送至拆分子模 塊； 拆分子模塊，將從所述一幀數據中拆分出的左/右眼視圖傳輸至所述景深調節模塊。
10.如權利要求:Te中任一項所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置還包括邊界判斷模塊，若放大后的局部圖像超出顯示屏邊界，調整所述局部圖像至顯示區域內，將調整位置后的圖像傳輸至所述視頻信號生成模塊。
11.如權利要求:T9中任一項所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置還包括圖像還原模塊，接收所述視頻信號輸入裝置輸入的視頻信號，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，發送停止放大的信號至所述圖像放大模塊，所述圖像放大模塊將所述視頻信號直接傳輸至所述視頻信號輸出裝置。
12.如權利要求I所述的顯示畫面調節裝置，其特征在于，所述位置測定裝置包括攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置。
13.一種顯示裝置，其特征在于，包括顯示屏及權利要求廣12中任一項所述的顯示畫面調節裝置，所述顯示畫面調節裝置的視頻信號輸出裝置連接所述顯示屏，所述視頻信號輸出裝置將所述調節后的視頻信號傳輸至所述顯示屏顯示。
14.如權利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示屏包括快門眼鏡式、相位差板式、視差擋板式、柱透鏡光柵式或指向背光式3D顯示屏。
15.一種顯示方法，其特征在于，包括以下步驟 S I :實時采集觀看者位置變化前后觀看者與顯示屏之間的位置信息，并獲取視頻信號中的圖像； 52:根據所述位置信息放大視頻信號中的圖像； 53:按照放大后的圖像生成新的視頻信號并在顯示屏上顯示。
16.如權利要求14所述的顯示方法，其特征在于，所述步驟SI中還包括獲取在位置變化時觀看者眼睛在顯示屏上的關注位置的信息。
17.如權利要求16所述的顯示方法，其特征在于，所述步驟SI中通過攝像頭、紅外感應器或手動輸入位置信息的裝置采集觀看者與顯示屏之間的位置信息，且通過眼動儀采集觀看者眼睛在顯示屏上的關注位置的信息。
18.如權利要求15、16或17所述的顯示方法，其特征在于，所述步驟SI中采集觀看者位置變化的數據采集速率為55Hz 65Hz。
19.如權利要求16所述的顯示方法，其特征在于，所述視頻信號為2D視頻信號，所述步驟S2中根據所述位置信息按如下公式計算放大倍數，按所述放大倍數放大視頻信號中的圖像在所述關注位置的局部圖像，A=k · D1/D2 其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于O的常數，Dl表示觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2表示觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。
20.如權利要求16所述的顯示方法，其特征在于，所述視頻信號為3D視頻信號，所述步驟S2中根據所述位置信息按如下公式計算放大倍數，按所述放大倍數分別放大所述3D視頻信號中的左/右眼視圖在所述關注位置的局部圖像，A=k · D1/D2 其中，A為放大倍數，k為放大系數，且為大于O的常數，Dl為觀看者位置變化前觀看者與顯示屏的距離，D2為觀看者位置變化后觀看者與顯示屏的距離。
21.如權利要求16所述的顯示方法，其特征在于，所述視頻信號為3D視頻信號，所述步驟S2中根據所述位置信息按如下公式調節3D視頻信號中的左/右眼視圖中在所述關注位置的對應各物點的間距，使所述關注位置的景深變大，
22.如權利要求20或21所述的顯示方法，其特征在于，若所述3D視頻信號中左右眼視圖以同一幅圖的形式傳輸，所述步驟SI中獲取視頻信號中的圖像為獲取3D視頻信號中的左右眼視圖的步驟包括 采集所述3D視頻信號中的一幀數據； 從所述一幀數據中拆分出的左右眼視圖。
23.如權利要求19或20所述的顯示方法，其特征在于，步驟S2中放大所述關注位置的局部圖像后還包括判斷放大后的局部圖像是否超出顯示屏邊界，若超出，則調整所述局部圖像至顯示區域內。
24.如權利要求16所述的顯示方法，其特征在于，所述步驟S3之后還包括，實時判斷兩相鄰幀圖像的相似度，若相似度低于預定閾值時，則停止放大圖像，并將所述視頻信號直接傳輸至顯示屏顯示。
全文摘要
本發明公開了一種顯示畫面調節裝置，涉及顯示技術領域，該裝置包括視頻信號輸入裝置、位置測定裝置、圖像處理裝置及視頻信號輸出裝置，所述視頻信號輸入裝置、位置測定裝置及視頻信號輸出裝置均連接所述圖像處理裝置。本發明還公開了一種包括上述顯示畫面調節裝置的顯示裝置及其顯示方法。本發明通過在觀看者向前移動或前傾時，相應地放大觀看者眼睛注視屏幕的視覺區域或得到更大的景深，使觀看者能更好地看清細節，而且實現了顯示畫面與觀看者的互動。
文檔編號G09G5/373GK102842301SQ20121029961
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者武延兵, 陳炎順, 董友梅 申請人:京東方科技集團股份有限公司