СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2000 года по МПК G02B27/22 

Изобретение относится к оптике, а именно - к способам и системам воспроизведения стереоскопических и подобных эффектов.

Известен способ воспроизведения изображения объекта с получением стереоскопического эффекта на основе двух заданных двухмерных картин, зафиксированных из двух разных точек, при котором используют два последовательно расположенных друг за другом экрана, из которых первый экран - передний, расположенный ближе к зрителю или зрителям, образован множеством ячеек и выполнен просветным, при этом на второй - задний экран выводят визуальную информацию в виде светоизлучающих вертикальных полос, соответствующих указанным двухмерным картинам, и изменяют прозрачность ячеек переднего экрана таким образом, что происходит разделение передним экраном световых сигналов, поступающих от заднего экрана, на световые сигналы, поступающие к правому глазу зрителя, и световые сигналы, поступающие к левому глазу зрителя, в результате чего каждый глаз зрителя видит только одну двухмерную картину, и обе двухмерные картины совместно создают стереоскопическое изображение объекта (US-A N 471949, 1988, МКИ(4) H 04 N 15/00; H 04 N 13/04; G 04 G 3/02, НКИ 358/3; 358/88; 340/716; 350/131).

При таком способе четкость получаемого изображения объекта ограничена, поскольку для воспроизведения изображения каждой из двухмерных картин возможно использовать только половину площади одного - заднего экрана. Кроме того, при этом может возникнуть псевдоскопический (инверсный) эффект, искажающий воспроизведение изображения.

Известен также способ воспроизведения изображения объекта на основе нескольких заданных двухмерных картин, при котором через несколько последовательно расположенных друг за другом просветных экранов, выводят визуальную информацию в виде световых сигналов, направленных в сторону зрителя, изменяя светорассеивание соответствующих экранов (US-A N 5764317, 1998, МКИ(6) G 02 F 1/13; G 01 F 1/1335; G 01 F 1/1347; G 01 F 1/1333; НКИ 349/5; 349/1; 349/74; 349/86).

При этом способе в качестве заданных двухмерных картин используют картины нескольких видов объекта, расположенных на разных расстояниях от глаз зрителя, и визуальную информацию на экраны выводят последовательно с частотой, превышающей предел восприятия зрителем смены картин, в результате чего зритель воспринимает изображение, создаваемое несколькими картинами на нескольких экранах, расположенных на разных расстояниях от него, как изображение, близкое к объемному изображению объекта.

Однако при таком способе может происходить зрительное совмещение некоторых элементов изображений разных видов объекта, что приводит к ухудшению качества изображения.

Наиболее близким к заявляемому является способ воспроизведения изображения объектов на основе нескольких заданных двухмерных картин, образованных множеством различающихся между собой участков, при котором на несколько расположенных друг за другом просветных экранов, каждый из которых образован множеством ячеек, выводят световую информацию, направленную из указанных ячеек в сторону зрителя (US-A N 5745197, 1998, МКИ(6) G 02 F 1/1397, НКИ 349/77; 349/74).

При этом способе в качестве указанных двухмерных картин используют контуры поперечных сечений объекта, проведенных на разных расстояниях от глаз зрителя, который воспринимает полученную световую информацию как объемное изображение. Однако такой способ может быть использован только для объектов, у которых контуры более близких к глазам зрителя сечений расположены внутри контуров сечений, более удаленных от глаз зрителя, что ограничивает возможности использования такого способа.

В основу данного изобретения поставлена задача создать способ воспроизведения изображения объекта, обеспечивающий получение высокого качества изображения.

Эта задача решена тем, что при воспроизведении изображения объекта на основе, по меньшей мере, двух заданных двухмерных картин, образованных множеством различающихся между собой участков, при котором на, по меньшей мере, два последовательно расположенных экрана, каждый из которых образован множеством ячеек, причем, по меньшей мере, один экран, расположенный ближе к, по меньшей мере, одному зрителю выполнен просветным, выводят визуальную информацию, предназначенную для, по меньшей мере, одного указанного зрителя, согласно изобретению на каждый из, по меньшей мере, двух указанных экранов выводят указанную визуальную информацию, соответствующую части указанных участков каждой указанной заданной двухмерной картины.

Такое выполнение способа повышает качество полученного изображения благодаря полному использованию для передачи информации ячеек всех экранов.

Указанную визуальную информацию, соответствующую части указанных участков каждой указанной двухмерной картины, можно выводить на каждый из указанных экранов одновременно. Такое выполнение способа улучшает восприятие зрителем полученного изображения.

В качестве каждой из указанных заданных двухмерных картин можно использовать двухмерные картины ракурсов объекта, зафиксированных из, по меньшей мере, двух точек, расположенных одна от другой на расстоянии, соответствующем расстоянию между правым глазом и левым глазом человека. Такое выполнение способа обеспечивает получение стереоскопического эффекта.

Для реализации способа можно в систему, содержащую, по меньшей мере, три расположенных друг за другом экрана A, B, C, каждый из которых образован множеством ячеек, и средство управления указанными экранами, предназначенное для регулирования светового излучения ячеек экрана A, расположенного дальше всех от, по меньшей мере, одного зрителя, и прозрачности остальных экранов B и C, и включающее в себя, по меньшей мере, один блок памяти, по меньшей мере, один процессорный блок и, по меньшей мере, один блок управления ячейками экранов, вводить программу управления процессорным блоком, информацию о заданных двухмерных картинах, по меньшей мере, двух ракурсов объекта, информацию о взаимном расположении указанных экранов и информацию о расположении правого глаза и левого глаза, по меньшей мере, одного зрителя относительно ближайшего к нему экрана C, посредством процессорного блока по заданной программе вводить в блок памяти сигналы, соответствующие световому излучению ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C, определять световые сигналы, которые могут быть направлены из ячеек всех экранов в сторону правого глаза и левого глаза, по меньшей мере, одного зрителя, сравнивать указанные определенные световые сигналы, которые могут быть направлены в сторону каждого глаза, с соответствующими участками заданной двухмерной картины соответствующего ракурса объекта, информация о которой была введена в систему, определять для каждой ячейки каждого экрана сигнал рассогласования между указанным определенным световым сигналом, который может быть направлен в сторону соответсвующего глаза, и указанным соответствующим участком заданной двухмерной картины соответствующего ракурса объекта, который должен видеть тот же глаз, сравнивать каждый полученный сигнал рассогласования с заданным пороговым сигналом, при превышении сигналом рассогласования заданного порогового сигнала производить посредством указанной программы управления процессором блоком изменение сигналов, соответствующих световому излучению части ячеек экрана A и прозрачности части ячеек экранов B и C, повторять ряд вышеуказанных действий до тех пор, пока сигнал рассогласования не уменьшится ниже заданного порогового сигнала или пока не истечет заданный промежуток времени, и после этого подавать в блок управления ячейками экранов сигналы управления средством регулирования светового излучения ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C для их срабатывания. Такое выполнение способа позволяет реализовать его посредством современной компьютерной техники.

Возможно также определять число зрителей и положение правого глаза и левого глаза каждого зрителя и производить вышеуказанные действия для реализации способа в соответствии с указанным положением глаз всех зрителей. Такое выполнение способа позволяет получать зрительную информацию одновременно нескольким зрителям с восприятием стереоскопического эффекта.

При введении посредством процессорного блока в блок памяти исходных сигналов, соответствующих световому излучению ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C, можно вводить в блок памяти случайно распределенные сигналы. Такое выполнение способа позволяет ускорить процесс его реализации в начальный момент благодаря уменьшению количества повторений ряда вышеуказанных действий.

При изменении указанной информации о двухмерных картинах, по меньшей мере, двух ракурсов объекта можно в блок памяти посредством процессорного блока вводить сигналы, соответствующие световому излучению ячеек экрана A и прозрачности ячеек экрана B и C до изменения указанной информации, либо добавлять шумовые сигналы, соответствующие прозрачности ячеек, по меньшей мере, одного из экранов, входящих в группу B и C. Такое выполнение способа позволяет ускорять процесс его реализации при каждом изменении указанной информации о двухмерных картинах.

При изменении положения глаз, по меньшей мере, одного зрителя можно изменять информацию об указанном положении глаз, введенную в указанную систему, посредством которой производят вышеуказанные действия. Такое выполнение способа сохраняет восприятие зрительной информации зрителем при изменении положения его глаз.

Далее изобретение описано на примере выполнения со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 схематично показана система, предназначенная для реализации способа воспроизведения изображения объекта в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 показана схема прохождения световых лучей через оптическую часть системы.

Подробное описание лучшего варианта осуществления изобретения.

Как показано на фиг. 1, система, предназначенная для реализации способа воспроизведения объекта, содержит три последовательно расположенных друг за другом экрана A, B, C, средство 1 управления экранами A, B, C, средство 2 ввода информации и средство 3 определения числа зрителей и положения правого глаза и левого глаза каждого зрителя.

Каждый экран A, B, C образован множеством ячеек (не обозначены на фиг. 1), расположенных горизонтальными рядами и вертикальными столбцами так, что ячейки образуют матрицу. Экран A выполнен со светоизлучающими ячейками a(1), a(2). ..a(m), a(n) и др. (фиг. 2). Экраны B и C выполнены просветными с ячейками b(1), b(2). ..b(m), b(n), b(p), b(q) и др., c(1), c(2)...c(m), c(n), c(p) и др., прозрачность которых можно регулировать.

Экран A расположен дальше остальных экранов B и C от зрителей (не показаны и не обозначены на фиг. 1).

Средство 1 управления экранами (фиг. 1), предназначенное для регулирования светового излучения ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C, включает в себя блок 4 памяти, процессорный блок 5 и блок 6 управления ячейками экранов A, B, C.

В качестве средства 2 ввода информации могут быть использованы известные устройства, которые далее не описываются.

В качестве средства 3 определения числа зрителей и положения правого глаза и левого глаза каждого зрителя могут быть использованы известные устройства, которые также далее не описываются.

Блок 4 памяти и процессорный блок 5 средствам 1 (фиг. 1) связаны между собой и со средствами 2 и 3, блок 6 средства 1 связан с блоком 4 памяти, с процессорным блоком 5 и экранами A, B, C.

Все элементы системы соединены с источником электроэнергии (не показан и не обозначен).

Способ воспроизведения изображения объекта осуществляют следующим образом.

При помощи средства 3 определяют число зрителей и положение правого глаза и левого глаза каждого зрителя относительно экрана C и информацию об этом вводят в систему. Используя средство 2, в систему вводят программу управления процессорным блоком 5, информацию о взаимном положении экранов A, B и C и информацию о заданных двухмерных картинах (не менее двух), образованных множеством различающихся между собой участков, в виде дискретной информации о каждом участке каждой картины. В качестве двухмерных картин используют двухмерные картины ракурсов объекта, зафиксированные из, по меньшей мере, двух точек, расположенных одна от другой на расстоянии, соответствующем расстоянию между правым глазом и левым глазом человека.

Не включая в работу излучающие ячейки экрана A, посредством процессорного блока 5 вводят в блок 4 памяти сигналы, соответствующие излучению части ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C. При этом в начальный момент в блок 4 памяти вводят случайно распределенные сигналы.

Посредством процессорного блока 5 определяют световые сигналы, которые могут быть направлены (но еще не направлены) из ячеек всех экранов в сторону правого глаза и левого глаза каждого зрителя, сравнивают эти определенные сигналы, которые могут быть направлены (но еще не направлены) в сторону каждого глаза, с соответствующими участками заданной двухмерной картины соответствующего ракурса объекта, информация о которой была введена в систему, для каждой ячейки каждого экрана определяют сигнал рассогласования между определенным световым сигналом, который может быть направлен (но еще не направлен) в сторону соответствующего глаза, и соответствующим участком заданной двухмерной картины, который должен видеть тот же глаз, и сравнивают полученный сигнал рассогласования с заданным пороговым сигналом допустимой ошибки.

Если сигнал рассогласования меньше порогового сигнала, то из процессорного блока 5 подают сигналы в блок 6 управления, который включает соответствующие излучающие ячейки экрана A и производит регулирование прозрачности соответствующих ячеек экранов B и C.

Если сигнал рассогласования больше порогового сигнала, то в соответствии с введенной программой посредством процессорного блока 5 производят процедуру минимизации рассогласования, для чего вводят в блок 4 памяти иные сигналы, соответствующие излучению части ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C. Указанные действия повторяют до тех пор, пока сигнал рассогласования не уменьшится ниже заданного порогового сигнала или пока не истечет заданный промежуток времени, после чего из процессорного блока 5 подают сигналы в блок 6 управлений, который включает соответствующие излучающие ячейки экрана A и производят регулирование прозрачности соответствующих ячеек экранов B и C таким образом, что к каждому зрителю поступает визуальная информация в виде световых сигналов, исходящих из светоизлучающих ячеек экрана A и проходящих сквозь ячейки экранов B и C. При этом на каждый экран одновременно выводят визуальную информацию о части участков каждой заданной двухмерной картины и некоторые ячейки экранов B и C, в том числе ячейки, несущие визуальную информацию, экранируют те световые сигналы предшествующих экранов, которые не должны поступать к соответствующему глазу соответствующего зрителя, в результате чего в каждый глаз каждого зрителя поступает информация только об одной заданной двухмерной картине, и зритель видит стереоскопическое изображение объекта.

Например, визуальная информация о заданном участке первой картины объекта в виде несущего информацию светового сигнала из ячейки a(m) экрана A (фиг. 2) по направлению 7 поступает сквозь прозрачные ячейки b(n) экрана B и c(n) экрана C в правый глаз П зрителя и, проходя по направлению 8 сквозь прозрачную ячейку b(m) экрана B, не поступает к левому глазу Л зрителя сквозь непрозрачную ячейку c(m) экрана C. Визуальная информация о соответствующем участке второй картины объекта в виде светового сигнала из светоизлучающей ячейки a(n) экрана A по направлению 9 проходит сквозь несущую информацию ячейку b(p) экрана B и прозрачную ячейку c(n) экрана C в левый глаз Л зрителя, причем световой сигнал из светоизлучающей ячейки a(n) экрана A по направлению 10 не поступает к правому глазу П зрителя сквозь непрозрачную ячейку b(q) экрана B.

При этом часть визуальной информации о первой картине объекта и часть информации о второй картине объекта несут ячейки экрана A, другую часть визуальной информации о первой картине объекта и о второй картине объекта несут ячейки экрана B и остальную часть визуальной информации о первой картине объекта и о второй картине объекта несут ячейки экрана C. Для осуществления изобретения достаточно использование двух экранов, но оптимальные результаты могут быть достигнуты при использовании трех экранов, хотя можно использовать и большее количество экранов.

При изменении информации о двухмерных картинах, введенных в систему, в блок 4 памяти посредством процессорного блока вводят сигналы, соответствующие световому излучению ячеек экрана A и прозрачности ячеек экранов B и C до изменения указанной информации, либо добавляют шумовые сигналы, соответствующие прозрачности ячеек экранов B и C.

При изменении положения глаз любого зрителя изменяют информацию о положении его глаз, введенную в систему.

Таким образом, изобретение обеспечивает возможность воспроизведения изображения объекта с получением стереоскопического эффекта как для одного, так и для нескольких зрителей, которые могут изменять свои положения в процессе демонстрации объекта.

Изобретение может быть применено в телевидении, видеотехнике, мониторах компьютеров и систем управления.

Изобретение относится к оптике, а именно к способам и системам воспроизведения стереоскопических и подобных эффектов. Сущность: воспроизведение изображения объекта на основе двух или более заданных двухмерных картин, образованных множеством различающихся между собой участков, при котором на два или более последовательно расположенных экрана, каждый из которых образован множеством ячеек, выводят визуальную информацию, предназначенную для, по меньшей мере, одного указанного зрителя, согласно изобретению на каждый из экранов выводят визуальную информацию, соответствующую части участков каждой двухмерной картины. При этом некоторые ячейки экрана или экранов, расположенных ближе к зрителю или зрителям, в том числе ячейки, несущие визуальную информацию, экранируют те световые сигналы предшествующих экранов, которые не должны поступать к соответствующему глазу соответствующего зрителя, в результате чего в каждый глаз каждого зрителя поступает информация только об одной заданной двухмерной картине, и зритель видит стереоскопическое изображение объекта. Технический результат: повышение качества изображения, сохранение восприятия зрительной информации зрителем при изменении положения его глаз. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ воспроизведения изображения объекта на основе, по меньшей мере, двух заданных двухмерных картин, образованных множеством различающихся между собой участков, при котором на, по меньшей мере, два последовательно расположенных друг за другом экрана, каждый из которых образован множеством ячеек, причем, по меньшей мере, один экран, расположенный ближе к, по меньшей мере, одному зрителю выполнен просветным, выводят визуальную информацию, предназначенную для, по меньшей мере одного, указанного зрителя, отличающийся тем, что на каждый из, по меньшей мере, двух указанных экранов выводят указанную визуальную информацию, соответствующую части указанных участков каждой указанной заданной двухмерной картины. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную визуальную информацию, соответствующую части указанных участков каждой указанной заданной двухмерной картины, выводят на каждый из, по меньшей мере, двух указанных экранов одновременно. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве каждой из указанных заданных двухмерных картин используют двухмерные картины ракурсов объекта, зафиксированные из, по меньшей мере, двух точек, расположенных одна от другой на расстоянии, соответствующем расстоянию между правым глазом и левым глазом человека. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что (а) в систему, содержащую, по меньшей мере, три последовательно расположенных друг за другом экрана А, В, С, каждый из которых образован множеством ячеек, и средство управления указанными экранами, предназначенное для регулирования светового излучения ячеек экрана А, расположенного дальше всех от, по меньшей мере, одного зрителя, и прозрачности ячеек остальных экранов В и С, и включающее в себя по меньшей мере один блок памяти, по меньшей мере один процессорный блок и по меньшей мере один блок управления ячейками экранов, вводят программу управления процессорным блоком, информацию об указанных заданных двухмерных картинах, по меньшей мере, двух ракурсов объекта, информацию о взаимном расположении указанных экранов и информацию о расположении правого глаза и левого глаза, по меньшей мере, одного зрителя относительно ближайшего к нему экрана С, (б) посредством процессорного блока по заданной программе вводят в блок памяти сигналы, соответствующие световому излучению ячеек экрана А и прозрачности ячеек экрана В и С, определяют световые сигналы, которые могут быть направлены из ячеек всех экранов в сторону правого глаза и левого глаза, по меньшей мере, одного зрителя, сравнивают указанные определенные световые сигналы, которые могут быть направлены в сторону каждого указанного глаза, с соответствующими участками заданной двухмерной картины соответствующего ракурса объекта, информация о которой была введена в систему, определяют для каждой ячейки каждого экрана сигнал рассогласования между указанным определенным световым сигналом, который может быть направлен в сторону соответствующего глаза, и указанным соответствующим участком заданной двухмерной картины соответствующего ракурса объекта, который должен видеть тот же глаз, каждый полученный сигнал рассогласования сравнивают с заданным пороговым сигналом, (В) при превышении сигналом рассогласования указанного заданного порогового сигнала производят посредством указанной программы управления процессорным блоком изменение сигналов, соответствующих световому излучению части ячеек экрана А и прозрачности части ячеек экранов В и С, (г) повторяют указанные действия (б) и (в) до уменьшения сигнала рассогласования ниже заданного порогового сигнала или до истечения заданного промежутка времени и (д) после этого посредством процессорного блока подают в блок управления ячейками экранов сигналы управления средством регулирования светового излучения ячеек экрана А и прозрачности ячеек экранов В и С для их срабатывания. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что определяют число зрителей и положение правого глаза и левого глаза каждого зрителя и производят действия (б)-(д) в соответствии с указанным положением глаз всех зрителей. 6. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что при введении посредством процессорного блока в блок памяти исходных сигналов, соответствующих световому излучению ячеек экрана А и прозрачности ячеек экранов В и С, в блок памяти вводят случайно распределенные сигналы. 7. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что при изменении указанной информации о двухмерных картинах, по меньшей мере, двух ракурсов объекта, в блок памяти посредством процессорного блока вводят сигналы, соответствующие световому излучению ячеек экрана А и прозрачности ячеек экранов В и С до изменения указанной информации. 8. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что при изменении указанной информации о двухмерных картинах, по меньшей мере, двух ракурсов объекта, в блок памяти посредством процессорного блока добавляют шумовые сигналы, соответствующие прозрачности ячеек, по меньшей мере, одного из экранов, входящих в группу В и С. 9. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что производят определение положения правого глаза и левого глаза, по меньшей мере, одного зрителя и при изменении указанного положения глаз изменяют информацию об указанном положении глаз, введенную в указанную систему.