專利名稱：場分立體視覺顯示方法
技術領域：
本發明涉及一種場分顯示方法，特別涉及一種由計算機控制的場分立體視覺顯示方法。
場分立體視覺顯示的初期設計方案是由系統內部產生行、場同步信號給左、右攝像機，使得兩攝像機視頻信號同步。以場同步信號作為選通信號，將兩攝像機視頻信號間隔交替組成體視信號。以奇偶場信號作為選通信號，分時交替控制左、右液晶光閥輪流開啟和關閉，使得顯示出現左攝像機圖象時左眼開啟，右眼關閉，顯示器出現右攝像機圖象時，右開左閉。由于采用奇偶場分別顯示給左右眼，因此圖象的分辨率降低了一倍。PAL制式攝像機場頻為50Hz，單眼所觀察到的圖象頻率為25Hz，低于臨界閃爍頻率43Hz，閃爍給觀察者帶來了不舒適。在場分立體顯示中，閃爍及閃爍光給觀察者帶來的不舒適是一個關鍵問題，閃爍的原因就是單眼觀察頻率比較低。所以提高場頻從而提高單眼觀察頻率，使單眼觀察頻率接近甚至超過臨界閃爍頻率是解決閃爍的根本方法。
國外的大部分分時立體視覺顯示都是想方設法用提高場頻的方法來解決閃爍的。美國的Tectronix公司在他們所研制的一個立體視覺方法中將場頻提高到120Hz，即單眼觀看圖象的頻率達到60Hz。它之所以能達到如此高的場頻，是因為他們使用了專用攝像機，其視頻信號可達120Hz。但是，具有如此高場頻的專用攝像機的造價是昂貴的。我國的分時立體視覺顯示，顯示場頻是50Hz，而單眼觀察頻率只能是25Hz，，這主要受限于現行的廣播電視制式。
本發明的主要目的是提供一種提高顯示頻率，削弱閃爍影響，立體感強的場分立體視覺顯示方法。
本發明的技術內容是將左右攝像機圖象分時交替顯示在同一顯示設備上，人帶上高速眼鏡開關即液晶光閥觀看，左眼鏡開啟，右眼鏡關閉，使左眼看到左攝像機圖象，反之，顯示右攝像機圖象。通過人的大腦合成，形成立體感。主要特征在于雙攝像機的同步攝象和體視信號的合成、顯示以及液晶光閥的驅動。
為提高顯示頻率，采用專用的計算機監視器顯示設備，其場頻可達到90Hz、行頻56KHz，使之能達到快速顯示的效果。在新設計的立體視覺顯示系統中，現場選用PAL制式攝像機攝取有關的圖象信號，試驗室中在監視器上顯示體視信號，此時提高場頻以解決閃爍的問題就演化成如何將兩路有視差的視頻信號在計算機監視器上按監視器場頻分時顯示。
引入多媒體視頻技術實現視頻信號到RGB信號的轉換，經幀存存儲，并且編程顯示卡的顯示模式來提高顯示場頻，削弱閃爍的影響，增強體視效果。下面結合附圖對實施例進行詳細說明。


圖1是本發明的多媒體視頻技術原理圖。圖2是本發明的分時立體視覺顯示系統框圖。圖3是本發明的分時立體視覺顯示系統電路原理圖。圖4是本發明的TN型液晶透光率曲線圖。
圖1表示了將攝像機、錄像機等產生的視頻信號轉換成可送計算機顯示的RGB信號的過程。在這個過程中，首先需要將VIDEO信號數字化，然后解碼成數字化的YUV信號，再轉換成數字RGB信號，將其存于幀存儲器DRAM或VRAM中。該工作是在視頻信號的掃描時序控制之下，然后在VGA掃描時序的控制下讀取數字信號RGB，再經過D\A轉換送到CRT顯示。圖中對VIDEO信號實時采樣，以較低頻率存入顯示幀存DRAM中，顯示幀存DRAM可視作為一個緩沖區，當計算機監視器工作在高分辨率、高場頻方式時，從DRAM中讀取數字RGB的頻率相對較高。因此可通過DRAM緩沖作用，實現“慢存快放”的原理，從而提高顯示場頻。
圖2是本發明的分時立體視覺顯示系統框圖。分時立體顯示的核心就是利用多媒體視頻技術將VIDEO信號轉換成RGB信號，再將兩路RGB信號合成體視信號，送計算機監視器顯示。利用ET4000顯示卡，提高顯示場頻來減弱閃爍，增強體視效果。系統的工作過程(1).右攝像機為從攝像機，將左攝像機的信號作為外同步信號給右攝像機，以實現兩攝像機的工作同步。(2).兩路A/D、彩色解碼芯片將VIDEO信號VL，VR轉換成(RGB)L和(RGB)R.(3).利用視頻芯片所分解出來的門限信號HGT、VGT等產生一組控制信號，控制兩路RGB數據在DRAM中的存儲與讀出。(4).由彩色解碼芯片SAA7196得到的YUV信號通過專用接口芯片ZR36120傳輸到計算機的PCI總線上，并存放在計算機顯示幀存或內存中作直接顯示或處理用，也可通過編程轉存到硬盤來保存視頻獲取的結果，以便對圖象做其它處理用。(5).將從DRAM中讀出的16位×2的數據變成8位數據送ET4000的IMA口，通過對ET4000卡進行編程來實現(RGB)L和(RGB)R在計算機監視器的交替顯示。(6).以場同步信號為原始信號，經過D觸發器得到一方波信號，控制左右光閥驅動電路的前端控制信號，保證監視器出現左攝像機圖像時，左眼光閥開啟，右眼光閥關閉；監視器出現右攝像機圖象時，右眼光閥開啟，左眼光閥關閉。
圖3是本發明的分時立體視覺顯示系統電路原理圖。通過控制電路的控制，PCI接口芯片ZR36120完成到計算機內存的單攝像機視頻的獲取、雙攝像機的隔場視頻獲取以及隔幀獲取。
SAA7196和ZR36120均是可編程芯片，通過PCI總線和I2C總線可以對芯片進行編程，對于圖象亮度、色度、對比度等的改變均可通過編程來實現。通過編程對上述因素進行調節，可以彌補由于攝像機光路的不完全一致所造成的誤差，使左右圖象信號在這些指標上接近一致，利于增強立體感和臨場感。I2C總線是一種串行總線，它的特征如下只需要兩根總線，一根為串行數據(SDA)，另一根為時鐘(SCL)，與總線連接的設備之間就可以進行信息傳輸，每個設備都有自己的地址，可以作為主設備或從設備。I2C總線是一個多主總線，也就是說不只一個設備可以控制總線。視頻數據的緩存及其控制要把雙攝像機攝取的全部圖象數據通過顯示卡ET4000IMA口8位數據線高速送顯示幀存，同時必須加視頻數據緩存，系統使用DRAM完成。DRAM的控制由于DRAM的行列地址分時復用，且其數據線為雙向，加上其寫入、讀出控制信號構成了一較為復雜、繁瑣的邏輯關系。如果用一系列記數器、邏輯門來組成控制電路部分，必會加大印刷板的板面，且信號延時加大，使控制信號不準確。該發明使用了一片可編程邏輯芯片isPLS11032完成了DRAM控制器及其它全部控制邏輯。DRAM與ET4000IMA口的連接ET4000的IMA口是8位異步輸入口，能夠接收CPU或圖象數據直接進入ET4000顯示卡顯示內存，并且是以線性地址方式傳輸進顯示內存，輸入掃描序列可以是交錯或非交錯方式。一旦進入顯示內存后，圖象數據就可以通過顯示控制器或輔助顯示控制器進行控制顯示。由于IMA的數據帶寬為40MB，即IMA口的傳輸速率不得高于40MB，本發明設計DRAM的讀出速率不大于40MB。
圖4是本發明的TN型液晶透光率曲線圖。液晶光閥作為立體視覺的輔助觀察設備，利用了液晶的TN(扭曲向列型)電光效應原理，液晶的電光效應原理決定了液晶光閥的電驅動特性。圖10所示的是TN型效應下液晶透光率與電場強度的曲線，由曲線可知。只要相應的施加高于閾值的電場和撤消電場，就能實現液晶光閥的關閉和開啟。場同步信號經記數器二分頻產生的場方波對電路產生的基本方波輸出與反向輸出進行二選一，最終生成左右眼光閥的開關信號。
本發明的有益效果是該場分立體視覺顯示方法能夠使左右攝像機的同步攝像合成體視信號，形成立體圖象。引入多媒體視頻技術實現視頻信號到RGB信號的轉換，通過編程顯示卡的顯示模式提高顯示場頻，削弱閃爍，增強體視效果。虛擬現時計算機系統的重要部分是雙眼立體視覺的生成與顯示，分時式立體視覺的生成與顯示方法實現了虛擬現時的視覺臨場感。高端可用在軍事、航天上，低端可用在娛樂上，另外還可以用在設計、制造業和市場開拓、醫療以及健康護理、危險區域的操作、訓練、教育、信息可視化等等上。
權利要求
1.一種場分立體顯示方法，包括左右攝像機、液晶光閥眼鏡、計算機監視器和顯示卡，所述的左右攝像機圖象分時交替顯示在同一顯示設備上，人帶上液晶光閥眼鏡觀看時，左眼鏡開啟，右眼鏡關閉，使左眼看到左攝像機圖象，反之，使右眼看到右攝像機圖象，通過人的大腦合成，形成立體圖象，其特征在于雙攝像機的同步攝像，體視信號的合成、顯示，液晶光閥的驅動以及引入多媒體視頻技術；a).通過控制電路的控制，PCI接口芯片ZR36120完成到計算機內存的單攝像機視頻的獲取、雙攝像機的隔場視頻獲取以及隔幀獲取。PCI總線和I2C總線可以對芯片進行編程，對于圖象亮度、色度、對比度等的改變均可通過編程來實現。b).采用專用的計算機監視器顯示設備，現場選用PAL制式攝像機攝取有關的圖象信號，在監視器上顯示體視信號；c).引入多媒體視頻技術實現視頻信號到RGB信號的轉換，然后存入顯示幀存DRAM，編程顯示卡的顯示模式來提高顯示場頻，從而削弱閃爍的影響，增強體視效果。
2.根據權利要求1的場分立體顯示方法，其特征在于所述的I2C總線是一種串行總線，它只需要兩根總線，一根為串行數據SDA，另一根為時鐘SCL，與總線連接的設備之間就可以進行信息傳輸，每個設備都有自己的地址，可以作為主設備或從設備。I2C總線是一個多主總線，也就是說不只一個設備可以控制總線。
3.根據權利要求1的場分立體顯示方法，其特征在于所述的雙攝像機攝取的圖象信號數字化后，經PCI接口芯片ZR36120交替送到計算機顯示卡的顯示幀存，可利用計算機所具備多種顯示模式提高顯示場頻，減弱閃爍。
4.根據權利要求1的場分立體顯示方法，其特征在于所述的DRAM是一個緩沖區，將存入雙攝像機的完整的圖象數據以高鐘頻經顯示卡ET4000IMA口直接送顯示幀存，再經編程適當的顯示模式顯示交替的雙攝像機圖象，在DRAM的控制中，DRAM控制器使用了一片可編程的邏輯芯片isPLSI1032完成設計。
5.根據權利要求1的場分立體顯示方法，其特征在于所述的液晶光閥的驅動即液晶光閥的關閉和開啟在于相應的施加高于閥值的電場和撤消電場。
全文摘要
一種場分立體顯示方法,包括左右攝像機、液晶光閥、計算機監視器和顯示卡。所述的左右攝像機圖象分時交替顯示在同一設備上,人帶上液晶光閥觀看時,左眼鏡開啟,右眼鏡關閉,使左眼鏡看到左攝像機圖象。反之,顯示右攝像機圖象,通過人的大腦合成形成立體感。
文檔編號G02B27/22GK1246628SQ9911433
公開日2000年3月8日 申請日期1999年7月16日 優先權日1999年7月16日
發明者韋穗, 李惠超, 周文勤, 錢瑋, 孔斌, 梁華為, 龔鴿麗, 劉政 申請人:中國科學院合肥智能機械研究所