WO2011103866A2 - Verfahren zur visualisierung von dreidimensionalen bildern auf einer 3d-anzeigevorrichtung und 3d-anzeigevorrichtung - Google Patents

Verfahren zur visualisierung von dreidimensionalen bildern auf einer 3d-anzeigevorrichtung und 3d-anzeigevorrichtung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for visualizing three-dimensional images on a 3D display device, wherein an image to be visualized is supplied as an input image. Furthermore, the invention relates to an SD display device, in particular a stereoscopic or autostereoscopic display, for the visualization of three-dimensional images.
  • autostereoscopic visualization systems that allow one or more viewers, who are in front of an autostereoscopic display, to view a three-dimensional image without visual aids.
  • e.g. Parallax barrier systems or lenticular lens systems positioned in front of the display panel. Since one or more observers may be at different angles relative to a direction perpendicular to the display, more than two perspectives must always be generated and fed to the respective left and right eyes in order to provide as natural a three-dimensional image impression as possible for the viewer allow respective viewer.
  • These systems are also referred to as multi-viewer systems or multiview systems.
  • the present invention is therefore based on the object, a method for the visualization of three-dimensional images on a 3D display device of the type mentioned in such a way and further, that the
  • CONFIRMATION COPY Visualization of three-dimensional images is improved with simple constructive means. Furthermore, a corresponding 3D display device is to be specified.
  • the above object is solved by the features of claim 1.
  • the present method for visualizing three-dimensional images on a 3D display device is characterized in that using the input image at least one feature matrix is determined, wherein the feature matrices define light / dark information, and that from the input image using the Hell / Dark information, a display image for reproduction is generated on the SD display device.
  • the SD display device in question in particular a stereoscopic or autostereoscopic display, for the visualization of three-dimensional images, is characterized in that the 3D display device has means which determine at least one feature matrix using an input image supplied, wherein the feature matrices Define bright / dark information, and that the means from the input image using the light / dark information to generate a display image for playback on the 3D display device.
  • the input image may comprise two perspectives - partial images - which correspond to a left and a right partial image.
  • the sub-images may be rectified, i. be brought to stereo normal form.
  • features can be extracted from the input image (s).
  • the features can describe local properties. For example, shapes, textures and / or edges can be considered as local properties.
  • a feature extraction Sobel feature extraction can be used.
  • a feature matrix comprises edge information.
  • the human brain essentially uses edges on objects to build up the three-dimensional space image in the brain. Consequently, the edge information greatly facilitates the work of the observer's brain and improves the adaptation to the anatomy of the eye and the downstream information processing in the brain.
  • feature extraction can be carried out using a Speed up Robust Features (SURF) feature extraction.
  • SURF Speed up Robust Features
  • H. Bay, T. Tuytelaars and LV Gool Speeded Up Robust Features
  • Computer Vision and Image Understanding 110 (3), 2008, pp. 346-359.
  • a feature matrix may include information about prominent pixels.
  • a characteristic value can be assigned to a pixel of a perspective of the input image as light / dark information by a feature matrix. Consequently, feature values can be assigned to each pixel of a perspective of the input image as light / dark information.
  • the feature value can be added to the subpixels of the associated pixel in the display image and / or multiplied.
  • the feature value can be weighted with a scaling factor.
  • the scaling factor can be changed interactively by a control unit, preferably with a remote control.
  • RGB subpixels In a display device with RGB subpixels, the features of an edge operator used to emphasize the edges in the RGB subpixels can be used.
  • a pixel e.g. consisting of the RGB subpixels, can be adapted to the anatomy of the eye as follows:
  • R new (i, j): R (i, j) + M (i, j, 1) - s,
  • B new (U): B (i, j) + M (ij, 1) - s, where R (i, j), G (i, j) and B (i, j) are the respective colors red, green and define blue.
  • M (i, j, 1) is the value of the edge operator or edge information feature matrix for the pixel (i, j).
  • s is a freely adjustable scaling parameter. When controlled via a remote control, each viewer can adjust the edge enhancement for their own feelings. This method slightly emphasizes the color values of the stereo image in the edges (but not color distorted) and makes them more easily recognizable for the light / dark receptors.
  • R new (i, j): R (iJ) + s * ZM, (i, j) * s "
  • G new (i, j): G (ij) + s * ZM, (i, j) * s "
  • the light / dark information can be displayed with additionally supplemented light / dark subpixels in the display image.
  • the bright / dark subpixels can significantly improve the viewer's spatial image impression by displaying edge information.
  • an autostereoscopic display could be characterized by a panel of subpixels and an upstream optical element.
  • the subpixels can be both color subpixels such as RGB or CMY and bright / dark subpixels.
  • the color information of the subpixels of the perspectives to be displayed can be displayed.
  • the light / dark subpixels can contain, for example, grayscale image features that support the impression of the image.
  • the human eye has about 1 10 million light / dark receptors and only about 6.5 million color receptors.
  • edge information can be displayed via light / dark subpixels, and thus, this image information becomes taken over the much larger number of light / dark receptors. The work of the brain is relieved.
  • a pseudoholographic display may e.g. contain at least 10 to 20 times as many subpixels as are present in an input image supplied as a stereo image. This greater number of subpixels makes it possible to represent a larger number of pixels per perspective out of the many perspectives that are synthesized.
  • High-definition images and videos of today's generation have about 1920x1080 pixels with 5760 subpixels per line.
  • a display may advantageously have at least 76,800x1080 subpixels. It is taken into account that in the autostereoscopic displays, the assignment of perspectives takes place at the subpixel level. A summary of pixels is not relevant there.
  • a stereoscopic display or an autostereoscopic display can be used as the 3D display device.
  • the input image may have a first perspective and a second perspective, wherein the second perspective is generated by shifting the first perspective by an amount m> 0.
  • the supplied 2D image can be used as a left partial image.
  • the same 2D image can be used to shift to the right by an amount m> 0.
  • a disparity matrix of the following kind can be generated:
  • the viewer could let the viewer choose the amount m interactively, e.g. By means of a remote control, the viewer can adjust the "pop-out” or "pop-in” effect at any time.
  • the 3D display device may comprise subpixels comprising subpixels for representing a color of a predeterminable color system and light / dark subpixels for displaying feature information.
  • subpixels can be advantageously designed as independent elements.
  • the subpixels can have the same extent in the horizontal and vertical directions.
  • the subpixels are square, whereby a higher resolution can be achieved.
  • a round design of the subpixels Thus, the hitherto customary requirement that all subpixels of a pixel together form a square is dropped. Rather, each subpixel is an independent element.
  • Each of these subpixels has a color of the selected color system and has the same extent in the horizontal and vertical directions. With the OLED or Nano technology, this is technically easy to implement.
  • FIG. 1 shows a block diagram for illustrating the overall system according to an embodiment of the method according to the invention and the 3D display device according to the invention
  • FIG. 1 is a flowchart of the overall system of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a conventional subpixel layout compared to a new one
  • FIG. 5 shows the subpixel layout of FIG. 4, wherein a larger number of different perspectives are activated.
  • FIG. 1 shows a block diagram for illustrating the overall system according to an exemplary embodiment of the method according to the invention and the 3D display device according to the invention.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 relates to a method for the visualization of three-dimensional images on an autostereoscopic display as a 3D display device, on which a plurality of perspectives, generally more than 100, from a supplied stereo image in any 3D format are interlaced on the display are displayed.
  • the display consists of an optical element and an image-forming unit. The multitude of perspectives is generated in such a way that only those pixels of a perspective are generated, which also have to be displayed.
  • the imaging unit of the display consists of subpixels emitting a color, eg red, green or blue.
  • the autostereoscopic display is capable of receiving a 3D image or an SD image sequence in any format, such as a stereo image or a stereo image sequence. Other formats, such as stereo image including a disparity card, can also be received and processed.
  • a received stereo image is first rectified, i. brought to stereo normal form or in the epipolar standard configuration. If this is already the case, then the identical figure arises here.
  • the disparity map of the stereo image is calculated. It contains an assignment of the pixels of the left and right field, which are present in both received perspectives. In addition, the left and right occlusions are identified.
  • any number of perspectives are synthesized. This is done so that only those subpixels are synthesized, which must be displayed on the display actually. Thus, for 100 perspectives to be displayed, only 1% of the subpixels are calculated from each perspective.
  • the information about which perspective is to be displayed on which subpixel is defined in the perspective map P.
  • the perspective map is defined and stored in the production of the display by a calibration process between subpixels and optical system. Adjacent subpixels are generally associated with different perspectives. The storage of different subpixels from the different perspectives in the pseudoholographic image B is referred to as mating.
  • the autostereoscopic display is characterized by a panel of subpixels and an upstream optical element.
  • the subpixels are color subpixels, e.g. RGB or CMY.
  • RGB or CMY color subpixels
  • the color information of the subpixels of the perspectives to be displayed is displayed.
  • a pseudoholographic display according to FIG. 1 has at least 10 to 20 times as many subpixels as are present in the received stereo image. This greater number of subpixels makes it possible to represent a larger number of pixels per perspective out of the many perspectives that are synthesized.
  • FIG. 2 shows a flowchart with the individual steps to the overall system from FIG. 1.
  • FIG. 1 and FIG. 2 The steps according to FIG. 1 and FIG. 2 are described in more detail below.
  • a picture sequence of stereo images is received, decoded and made available in the memory areas I, and I r by a receiving module, for example via an antenna or the Internet.
  • a display with a resolution of 19,200 x 10,800 pixels can be considered high-resolution.
  • a stereo HD image enlarged tenfold horizontally and vertically.
  • a first step the rectification is performed.
  • These methods are known from the literature.
  • nine prominent points which are distributed uniformly over the image, are searched for by the SURF method.
  • the coordinate of each distinctive Point is used as the center of a search block in the right field l r .
  • this search block the most similar point in the right field l r is searched.
  • SURF Speed up Robust Features
  • Sobel Edge Detector method For calculating features, e.g. the SURF (Speed up Robust Features) or the Sobel Edge Detector method are used.
  • This method is based on approximating the determinant of the Hesse matrix for each pixel.
  • the procedure is as follows.
  • NZ the number of rows
  • NS the number of columns
  • M r (/, y ' , 1): (/, j) ⁇ Dyy (, j) - 0.81 ⁇ (/, j) ⁇ (, j)
  • the Sobel operator is just one of a large number of edge operators and is therefore described as an example.
  • an edge operator is of particular importance, as it helps to assign more importance to edges than to smooth surfaces. Since an edge is always a regional property, this procedure within a row also allows to take into account the properties of local regions.
  • the Sobel-Prewitt operator works with 3x3 matrices that detect the edges in different directions. Basically, here are horizontal, vertical, left and right diagonal edges to distinguish. For their detection, the following 3x3 matrices are used:
  • each row i is assigned a row calculation unit i.
  • the computational-local field edge (1) to edge (9) is filled from the right-rectified partial image R r as follows:
  • ⁇ ⁇ : 2 ⁇ edge (2) + 2 ⁇ edge (5) + 2 ⁇ edge (8)
  • FIG. 3 shows on the left a conventional pixel layout with the three subpixels R (red), G (green) and B (blue). With these subpixels, the three perspectives 1, 2 and 3 are operated using a lenticular lens as optical element O.
  • FIG. 3 shows a new subpixel layout on the right, wherein the autonomous subpixels according to an embodiment of the 3D display device according to the invention as a autostereoscopic display a square Design have. 9 perspectives can be controlled by the optical element O with 9 subpixels.
  • FIG. 4 once again shows a conventional pixel layout on the left.
  • Fig. 4 right another embodiment of an SD display device according to the invention is shown as autostereoscopic display.
  • a much finer and more detailed subpixel structure is created.
  • 144 subpixels are generated in the subpixel layout of the embodiment.
  • the subpixels R (red), G (green) and B (blue) are another subpixel W (eg white or yellow) for Presentation of light / dark information added.
  • these 144 subpixels 36 perspectives are activated in the illustrated embodiment.
  • FIG. 5 shows the subpixel layout of FIG. 4, wherein the 144 individual, independent subpixels are used to drive 144 perspectives.
  • the procedure for an autostereoscopic display can be as follows.
  • the resolution of the human eye is i.A. between 0.5 'and 1 .5'. Therefore today's displays usually have a dot pitch of 0.2 to 0.3 mm. That is, from a distance of about 1 m, the pixels of the display are no longer visible.
  • the lens width of the lens grid used is in the range of 0.2 mm. That is about 125 LPI (lenses per inch).
  • the lens structure is no longer recognizable from a viewing distance of about 1 m.
  • the number of subpixels behind a lens is on the order of 10 subpixels per lens. That is, the dot pitch of a pseudo-holographic display is on the order of about 0.06 mm. While in conventional displays, e.g. 1920 x 1080 pixels (HD-TV), a pseudo-holographic display presented here consists of at least 19,200 x 1080 pixels.
  • the lenticular may consist of lenticular lenses or hexagonal lenses, for example, which in this case have a diameter of 0.2 mm.
  • lenticular lenses or hexagonal lenses for example, which in this case have a diameter of 0.2 mm.
  • the human brain uses the edge information to a great extent for the generation of the inner space image. Edges give information about the front / back relationship of objects with the existing right and left covers.
  • the known subpixels RGB or YMC are particularly advantageously supplemented by light / dark subpixels which indicate the edge information generated in the feature extraction phase by the edge operators.
  • Homogeneous surfaces contain no edges.
  • the light / dark subpixels do not represent any information in the image.
  • Edges are brightened in the light / dark subpixels according to the intensity of the detected edge. As a result, the edges present in the image are highlighted and more easily recognized by the 100 million light / dark receptors.
  • the brain has it so easier to create the inner space image. Patterns on homogeneous surfaces are recognized as such in the human brain due to the learning effect and do not affect the spatial impression.
  • the geometric arrangement of the light / dark subpixels can be varied according to the invention.
  • Fig. 3 Fig. 4 and Fig. 5, various divisions are shown.
  • further features for spatial image generation can be added.
  • the SURF operator is an example, but not exclusive, called the SURF operator.
  • each color or light / dark subpixel is in itself a self-contained light element associated with a particular perspective and has the same extent in the horizontal and vertical directions. This is already taken into account in FIGS. 3, 4 and 5 on the right-hand side. A backward compatibility is still given, so that all 2D images and videos can be displayed easily.
  • the production of such an autostereoscopic display is possible based on the OLED technology.

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Abstract

Ein Verfahren zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern auf einer 3D-Anzeigevorrichtung, wobei ein zu visualisierendes Bild als ein Eingabebild zugeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Eingabebilds mindestens eine Merkmalsmatrix bestimmt wird, wobei die Merkmalsmatrizen Hell/Dunkel-Informationen definieren, und dass aus dem Eingabebild unter Verwendung der Hell/Dunkel-Informationen ein Anzeigebild zur Wiedergabe auf der 3D-Anzeigevorrichtung erzeugt wird. Des Weiteren ist eine entsprechende 3D-Anzeigevorrichtung angegeben.

Description

VERFAHREN ZUR VISUALISIERUNG VON DREIDIMENSIONALEN BILDERN AUF EINER 3D-ANZEIGEVORRICHTUNG UND
3D-ANZEIGEVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern auf einer 3D- Anzeigevorrichtung, wobei ein zu visualisierendes Bild als ein Eingabebild zugeführt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine SD- Anzeigevorrichtung, insbesondere ein stereoskopisches oder autostereo- skopisches Display, zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern.
Verfahren und 3D-Anzeigevorrichtungen der in Rede stehenden Art sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Es gibt stereoskopische Vorrichtungen, die mit Sehhilfen wie z.B. rot/blau-Brillen, Shutter- oder Polarisationsbrillen etc. das Betrachten eines dreidimensionalen Bildes ermöglichen.
Des Weiteren gibt es autostereoskopische Visualisierungssysteme, die es einem oder mehreren Betrachtern, die sich vor einem autostereoskopischen Display befinden, ermöglichen, ein dreidimensionales Bild ohne Sehhilfen betrachten zu können. Zu diesem Zweck dienen z.B. Parallaxen-Barriere-Systeme oder Lentikularlinsen-Systeme, die vor dem Display-Panel angeordnet sind. Da sich ein oder mehrere Betrachter in verschiedenen Winkeln relativ zu einer Richtung senkrecht zum Display befinden können, müssen stets mehr als zwei Perspektiven erzeugt und dem jeweiligen linken bzw. rechten Auge zugeführt werden, um in allen Positionen der Betrachter einen möglichst natürlichen dreidimensionalen Bildeindruck für den jeweiligen Betrachter zu ermöglichen. Diese Systeme werden auch als Mehr-Betrachter-Systeme oder Multiview- Systeme bezeichnet.
Bei den bekannten 3D-Anzeigevorrichtungen ist jedoch problematisch, dass die Qualität der Bildwiedergabe für den Betrachter bisher nicht zufriedenstellend ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern auf einer 3D-Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die
BESTÄTIGUNGSKOPIE Visualisierung von dreidimensionalen Bildern mit einfachen konstruktiven Mitteln verbessert ist. Des Weiteren ist eine entsprechende 3D-Anzeigevorrichtung anzugeben.
Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist das in Rede stehende Verfahren zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern auf einer 3D-Anzeigevorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Eingabebilds mindestens eine Merkmalsmatrix bestimmt wird, wobei die Merkmalsmatrizen Hell/Dunkel- Informationen definieren, und dass aus dem Eingabebild unter Verwendung der Hell/Dunkel-Informationen ein Anzeigebild zur Wiedergabe auf der SD- Anzeigevorrichtung erzeugt wird.
Des Weiteren ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 17 gelöst. Danach ist die in Rede stehende SD- Anzeigevorrichtung, insbesondere ein stereoskopisches oder autostereo- skopisches Display, zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Anzeigevorrichtung Mittel aufweist, die unter Verwendung eines zugeführten Eingabebilds mindestens eine Merkmalsmatrix bestimmen, wobei die Merkmalsmatrizen Hell/Dunkel-Informationen definieren, und dass die Mittel aus dem Eingabebild unter Verwendung der Hell/Dunkel- Informationen ein Anzeigebild zur Wiedergabe auf der 3D-Anzeigevorrichtung erzeugen.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst einmal erkannt worden, dass es für die Visualisierung von dreidimensionalen Bildern von ganz erheblichem Vorteil ist, wenn man berücksichtigt, dass das menschliche Auge ein Vielfaches mehr an Hell/Dunkel-Rezeptoren als an Farbrezeptoren besitzt. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass es von besonderem Vorteil ist, wenn man das Verfahren bzw. die 3D-Anzeigevorrichtung an die Anatomie des Auges und die nachgeschaltete Informationsanzeige anpasst. Im Konkreten wird unter Verwendung des Eingabebildes mindestens eine Merkmalsmatrix bestimmt, wobei die Merkmalsmatrix bzw. die Merkmalsmatrizen Hell/Dunkel-Informationen definieren. Unter Verwendung der Hell/Dunkel-Informationen wird aus dem Eingabebild ein Anzeigebild zur Wiedergabe auf der 3D-Anzeigevorrichtung erzeugt. Folglich ist mit einfachen konstruktiven Mitteln die Visualisierung von dreidimensionalen Bildern verbessert.
In vorteilhafter Weise kann das Eingabebild zwei Perspektiven - Teilbilder - umfassen, die einem linken und einem rechten Teilbild entsprechen.
Hinsichtlich einer einfachen Verarbeitung/Bearbeitung können die Teilbilder rektifiziert werden, d.h. auf Stereo-Normalform gebracht werden.
In vorteilhafter Weise können zur Erzeugung einer Merkmalsmatrix mittels einer Merkmalsextraktion Merkmale aus dem Eingabebild bzw. den Teilbildern extrahiert werden.
Dabei können die Merkmale lokale Eigenschaften beschreiben. Zum Beispiel können als lokale Eigenschaften Formen, Texturen und/oder Kanten berücksichtigt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Merkmalsextraktion eine Sobel- Merkmalsextraktion verwendet werden.
In besonders vorteilhaftere Weise umfasst eine Merkmalsmatrix Kanteninformationen. Das menschliche Gehirn verwendet zu einem wesentlichen Teil Kanten an Objekten dazu, um im Gehirn das dreidimensionale Raumbild aufzubauen. Folglich werden durch die Kanteninformationen die Arbeit des Gehirns des Betrachters erheblich erleichtert und die Anpassung an die Anatomie des Auges und die nachgeschaltete Informationsverarbeitung im Gehirn verbessert.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Merkmalsextraktion eine Speed up Robust Features (SURF) Merkmalsextraktion verwendet werden. Hinsichtlich weiterer Details in Bezug auf das SURF Verfahren sei auf H. Bay, T. Tuytelaars and L. V. Gool, "SURF: Speeded Up Robust Features", Computer Vision and Image Understanding, 110(3), 2008, pp. 346-359 verwiesen. In vorteilhafter Weise kann eine Merkmalsmatrix Informationen über markante Bildpunkte umfassen.
In weiter vorteilhafter Weise kann durch eine Merkmalsmatrix einem Pixel einer Perspektive des Eingabebildes als Hell/Dunkel-Information ein Merkmalswert zugeordnet werden. Folglich können jedem Pixel einer Perspektive des Eingabebildes als Hell/Dunkel-Informationen Merkmalswerte zugeordnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Merkmalswert auf die Subpixel des zugehörigen Pixels im Anzeigebild addiert und/oder multipliziert werden.
In vorteilhafterweise kann der Merkmalswert mit einem Skalierungsfaktor gewichtet werden. Zudem kann der Skalierungsfaktor durch eine Kontrolleinheit interaktiv, vorzugsweise mit einer Fernbedienung, veränderbar sein.
Es können bei einer Anzeigevorrichtung mit RGB-Subpixeln die Merkmale eines verwendeten Kanten-Operators zur Hervorhebung der Kanten in den RGB- Subpixeln verwendet werden. Ein Pixel, z.B. bestehend aus den RGB-Subpixeln, kann wie folgt an die Anatomie des Auges angepasst werden:
Rneu(i,j) := R(i,j) + M(i,j,1 ) - s,
Gneu(«J) := G(i,j) + M(i,j,1 ) . s,
Bneu(U) := B(i,j) + M(ij,1 ) - s, wobei R(i,j), G(i,j) und B(i,j) die jeweiligen Farben rot, grün und blau definieren. M(i,j,1) ist der Wert des Kanten-Operators bzw. der Merkmalsmatrix mit Kanteninformationen für den Pixel (i,j). s ist ein frei einzustellender Skalierungsparameter. Wenn er über eine Fernbedienung gesteuert wird, so kann sich jeder Betrachter die Kantenhervorhebung für sein Empfinden individuell einstellen. Durch dieses Verfahren werden die Farbwerte des Stereobildes in den Kanten leicht hervorgehoben (aber nicht farbverfälscht) und für die Hell/Dunkel- Rezeptoren leichter erkennbar.
Dabei können mehrere Merkmale wie folgt integriert werden:
Rneu(i,j) := R(iJ) + s · ZM,(i,j) · s„
Gneu(i,j) := G(ij) + s · ZM,(i,j) · s„
Bneu(i,j) := B(i,j) + s · M,(i,j) · s„ mit den Merkmalsvektoren M(i,j) := (M(i,j,1 ),..., M(i,j,K)), wobei K die Anzahl der unterschiedlichen extrahierten Merkmale ist, und dem Wichtungsvektor
S:= (s,,..., sK) für jeden Pixel (i,j). Eine solche optische Aufwertung kann natürlich auch multiplikativ erfolgen.
Des Weiteren können in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung die Hell/Dunkel-Informationen mit zusätzlich ergänzten Hell/Dunkel-Subpixeln im Anzeigebild dargestellt werden. Die Hell/Dunkel-Subpixel können den Raumbildeindruck des Betrachters durch Anzeigen von Kanteninformationen erheblich verbessern.
Beispielsweise könnte als 3D-Anzeigevorrichtung ein autostereoskopisches Display charakterisiert sein durch ein Panel von Subpixeln und einem vorgeschalteten optischen Element. Die Subpixel können sowohl Farbsubpixel wie z.B. RGB oder CMY als auch Hell/Dunkel-Subpixel sein. In den Farbsubpixeln kann die Farbinformation der Subpixel der darzustellenden Perspektiven angezeigt werden. Die Hell/Dunkel-Subpixel können z.B. als Grauwerte den SD- Eindruck unterstützende Bildmerkmale enthalten. So wird berücksichtigt, dass das menschliche Auge ca. 1 10 Mio. Hell/Dunkel-Rezeptoren und nur ca. 6.5 Mio. Farbrezeptoren besitzt. Da außerdem das menschliche Gehirn zu einem wesentlichen Teil Kanten an Objekten dazu verwendet, um im Gehirn das dreidimensionale Raumbild aufzubauen, können über Hell/Dunkel-Subpixel Kanteninformationen angezeigt werden, und somit werden diese Bildinformationen über die viel größere Anzahl der Hell/Dunkel-Rezeptoren aufgenommen. Die Arbeit des Gehirns wird erleichtert.
Zur Verbesserung der Qualität des Anzeigebildes kann zusätzlich die Anzahl der angezeigten Subpixel wesentlich erhöht werden. Ein pseudoholographisches Display kann z.B. mindestens 10 bis 20 mal so viele Subpixel enthalten wie in einem als Stereobild zugeführten Eingabebild vorhanden sind. Diese größere Anzahl der Subpixel ermöglicht es, aus den vielen Perspektiven, die synthetisiert werden, eine größere Anzahl von Pixeln pro Perspektive darzustellen. High- Definition-Bilder und -Videos der heutigen Generation besitzen etwa 1920x1080 Pixel mit 5760 Subpixel pro Zeile. Bei einer Verzehnfachung und unter Berücksichtigung derjenigen Subpixel, welche Merkmalsinformationen anzeigen, kann ein Display in vorteilhafter Weise mindestens 76.800x1080 Subpixel besitzen. Dabei wird berücksichtigt, dass bei den autostereoskopischen Displays die Zuordnung der Perspektiven auf Subpixel-Ebene erfolgt. Eine Zusammenfassung zu Pixeln ist dort nicht relevant.
In einer konkreten vorteilhaften Ausgestaltung kann als 3D-Anzeigevorrichtung ein stereoskopisches Display oder ein autostereoskopisches Display verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Eingabebild eine erste Perspektive und eine zweite Perspektive aufweisen, wobei die zweite Perspektive durch Verschiebung der ersten Perspektive um einen Betrag m > 0 erzeugt wird. So kann in einem ersten Schritt das zugeführte 2D-Bild als linkes Teilbild verwendet werden. Als rechtes Teilbild kann das gleiche 2D-Bild jedoch um einen Betrag m > 0 nach rechts verschoben verwendet werden. Zudem kann eine Disparitätsmatrix der folgenden Art erzeugt werden:
D2D' : = { m l i = 1 NZ ; j = 1 NS }, wobei NZ die Anzahl der Zeilen und NS die Anzahl der Spalten ist. Dadurch haben alle Betrachter den Eindruck, das 2D-Bild (welches noch als solches empfunden wird) schwebt in einem gewissen Abstand vor dem Display.
Würde das 2D-Bild um einen gewissen Betrag m < 0 nach links verschoben, so haben die Betrachter den Eindruck, das Bild wird ins Display nach innen verschoben.
Des Weiteren könnte man den Betrachter den Betrag m interaktiv wählen lassen, z.B. mittels einer Fernbedienung, so kann der Betrachter sich den„Pop-out"- oder „Pop-in"-Effekt jederzeit selbst einstellen.
In vorteilhafter Weise kann die 3D-Anzeigevorrichtung Subpixel aufweisen, die Subpixel zur Darstellung einer Farbe eines vorgebbaren Farbsystems und Hell/Dunkel-Subpixel zur Darstellung von Merkmalsinformationen umfassen.
Des Weiteren können die Subpixel in vorteilhafter Weise als eigenständige Elemente ausgebildet sein.
In vorteilhafter Weise können die Subpixel in horizontaler und vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung aufweisen. In besonders vorteilhafter Weise sind die Subpixel quadratisch ausgebildet, wodurch eine höhere Auflösung erzielt werden kann. Denkbar ist auch eine runde Ausgestaltung der Subpixel. So wird die bisher übliche Anforderung, dass alle Subpixel eines Pixels zusammen ein Quadrat bilden, fallen gelassen. Vielmehr ist jeder Subpixel ein eigenständiges Element. Jeder dieser Subpixel besitzt eine Farbe des gewählten Farbsystems und besitzt in horizontaler und vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung. Mit der OLED- oder Nano-Technologie ist dies technisch problemlos realisierbar.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 17 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Darstellung des Gesamtsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung,
Fig. 2 ein Flussdiagramm zu dem Gesamtsystem aus Fig. 1 ,
Fig. 3 ein herkömmliches Subpixel-Layout im Vergleich zu einem neuen
Subpixel-Layout gemäß einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung,
Fig. 4 ein herkömmliches Subpixel-Layout im Vergleich zu einem neuen
Subpixel-Layout gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung und
Fig. 5 das Subpixel-Layout aus Fig. 4, wobei eine größere Anzahl von unterschiedlichen Perspektiven angesteuert wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung des Gesamtsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 betrifft ein Verfahren zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern auf einem autostereoskopischen Display als 3D-Anzeigevorrichtung, auf welchem aus einem zugeführten Stereobild in einem beliebigen 3D-Format eine Vielzahl von Perspektiven, im allgemeinen mehr als 100, verkämmt auf dem Display angezeigt werden. Das Display besteht aus einem optischen Element und einer bilderzeugenden Einheit. Die Vielzahl von Perspektiven wird in der Weise erzeugt, dass immer nur diejenigen Pixel einer Perspektive erzeugt werden, welche auch angezeigt werden müssen. Die bilderzeugende Einheit des Displays besteht aus Subpixeln, welche eine Farbe, z.B. Rot, Grün oder Blau, abstrahlen. Das autostereoskopische Display ist in der Lage ein 3D-Bild oder eine SD- Bildfolge in jedem Format, wie z.B. einem Stereobild oder einer Stereobildfolge, zu empfangen. Andere Formate, wie z.B. Stereobild inklusive einer Disparitätskarte, können ebenso empfangen und verarbeitet werden.
Ein empfangenes Stereobild wird zunächst rektifiziert, d.h. auf Stereo-Normalform bzw. in die epipolare Standardkonfiguration gebracht. Ist dies schon der Fall, so ergibt sich hier die identische Abbildung.
Anschließend werden gemäß Fig. 1 in den beiden Bildern R, und Rr verschiedene Merkmale wie z.B. Kanten oder markante Bildpunkte (SURF) identifiziert. Verschiedene Merkmale können hier extrahiert werden. Eine besondere Einschränkung ist nicht gegeben. Diese Merkmale werden sowohl für die Berechnung der Disparitätskarte, falls dies erforderlich ist, als auch für die Visualisierung in bestimmten zusätzlichen Subpixeln verwendet.
Wurde die Disparitätskarte bereits mit dem Eingabebild empfangen, so wird der nächste Schritt übersprungen. Ansonsten wird die Disparitätskarte des Stereobildes berechnet. Sie enthält eine Zuordnung der Pixel vom linken und rechten Teilbild, die in beiden empfangenen Perspektiven vorhanden sind. Außerdem werden die Links- und Rechtsverdeckungen identifiziert.
Mittels der Disparitätskarte D des empfangenen Stereobildes und der Merkmale werden sodann beliebig viele Perspektiven synthetisiert. Dabei wird so vorgegangen, dass immer nur diejenigen Subpixel synthetisiert werden, die auf dem Display auch tatsächlich angezeigt werden müssen. Folglich werden bei 100 anzuzeigenden Perspektiven aus jeder Perspektive nur 1 % der Subpixel berechnet.
Die Information, welche Perspektive auf welchem Subpixel angezeigt werden soll, ist in der Perspektivenkarte P festgelegt. Die Perspektivenkarte wird bei der Produktion des Displays durch einen Kalibrierungsprozess zwischen Subpixeln und optischem System festgelegt und abgespeichert. Benachbarte Subpixel sind im Allgemeinen unterschiedlichen Perspektiven zugeordnet. Die Speicherung der verschiedenen Subpixel aus den unterschiedlichen Perspektiven im pseudoholographischen Bild B wird als Verkämmung bezeichnet.
Das autostereoskopische Display ist charakterisiert durch ein Panel von Subpixeln und einem vorgeschalteten optischen Element. Die Subpixel sind Farbsubpixel wie z.B. RGB oder CMY. In den Farbsubpixeln wird die Farbinformation der Subpixel der darzustellenden Perspektiven angezeigt.
Zur Verbesserung der Qualität des Bildes B wird zusätzlich die Anzahl der angezeigten Subpixel wesentlich erhöht. Ein pseudoholographisches Display gemäß Fig. 1 besitzt mindestens 10 bis 20 mal so viele Subpixel wie im empfangenen Stereobild vorhanden sind. Diese größere Anzahl der Subpixel ermöglicht es, aus den vielen Perspektiven, die synthetisiert werden, eine größere Anzahl von Pixeln pro Perspektive darzustellen.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm mit den einzelnen Schritten zu dem Gesamtsystem aus Fig. 1.
Im Folgenden werden die Schritte gemäß Fig. 1 und Fig. 2 näher beschrieben. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird davon ausgegangen, dass durch ein Empfangsmodul z.B. über eine Antenne oder das Internet eine Bildfolge von Stereobildern empfangen, dekodiert und in den Speicherbereichen I, und lr zur Verfügung gestellt wird.
Nach dem Empfang wird das Stereobild auf die Auflösung des angeschlossenen pseudoholographischen Displays vergrößert bzw. verkleinert. Ein Display der Auflösung 19.200 x 10.800 Pixel kann als hochauflösend angenommen werden. In diesem Fall wird z.B. ein Stereo-HD-Bild zehnfach horizontal und vertikal vergrößert.
In einem ersten Schritt wird die Rektifizierung durchgeführt. Diese Verfahren sind aus der Literatur bekannt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und Fig. 2 werden im linken Teilbild I, neun markante Punkte, die gleichmäßig über das Bild verteilt sind, nach dem SURF- Verfahren gesucht. Die Koordinate eines jeden markanten Punktes wird als Mittelpunkt eines Suchblockes im rechten Teilbild lr verwendet. In diesem Suchblock wird der ähnlichste Punkt im rechten Teilbild lr gesucht. Mittels der Disparitäten der neun markanten Punkte wird eine lineare Transformationsmatrix definiert, mit welcher jedes der Teilbilder I, und lr nach R, und Rr rektifiziert wird:
/, -> R, und \, -> Rr
Damit ist die Rektifizierung durchgeführt, sodass nun die Epipolaren parallel zu den Zeilen des Bildes laufen und alle späteren Operationen zeilenweise durchgeführt werden können.
Zur Berechnung von Merkmalen können z.B. das SURF (Speed up Robust Features) oder das Sobel-Edge-Detector Verfahren angewendet werden.
SURF-Merkmalsextraktion:
Dieses Verfahren beruht darauf, dass für jeden Pixel die Determinante der Hesse- Matrix approximiert wird. Dabei wird wie folgt vorgegangen.
In einer Matrix Isum, welche jeweils für das linke und rechte rektifizierte Teilbild erstellt wird, werden für jeden Pixel die Teilsummen der Grauwerte des unteren Bildbereiches gespeichert: süm(/,y') := ^ X /(/■ ,;' )
/,=o y,=o
mit i :=1 ,...NZ und j :=1 ,...NS, wobei NZ die Anzahl der Zeilen und NS die Anzahl der Spalten ist.
In der Berechnung wird so vorgegangen, dass zunächst jeder Zeile i eine Zeilenrecheneinheit i zugeordnet wird, welche die Teilsumme rekursiv berechnet: Isum, (y) := Isum, (y - i)+ Rr (/', y)
für i := 1 ....NZ und j := 1 ,..NS und in Isum abspeichert. Danach wird jeder Spalte j eine Recheneinheit j zugeordnet, welche die Spaltensumme rekursiv berechnet: lsum(i, j) := lsum(j - 1, j) + lsumt (y)
für i := 1 ....NZ und j := 1 ...NS.
Die so berechnete Matrix enthält nun für jedes Teilbild links und rechts die gewünschten Teilsummen. Nun wird jeder Zeile i wieder eine Recheneinheit i
(=Zeilenrecheneinheit i) zugeordnet, welche zunächst die folgenden Zwischenwerte berechnet:
Dxx ('· y) := lsum(i - 4, j - 5) - lsum(i + 2 - 5)
+ lsum(i + 2, j ' + 4) - lsum(i - 4, j ' + 4)
- 3 · lsum(i + 2, j + 1) + 3 · lsum(i + 2 - 2)
+ 3 · lsum(i - 4, j ' + 1) - 3 · lsum(i - 4, j - 2)
Dyy (i> y) := lsum(i + 4, y + 2) - lsum(i + 4, j - 3)
+ lsum(i - 5, j + 2} + lsum(i - 5, j - 3)
- 3 · lsum(i + 1, y ' + 2) + 3 · lsum(i + 1, j - 3)
+ 3 · lsum(i - 2, y + 2) - 3 · lsum(i - 2, j - 3)
DRO (/', y) := lsum(i + 3, j + 3) - lsum(i + 3, y)
- Isum(i, y + 3) + lsum(i, j)
DLO (/', y) := lsum(i + 3, j - 1) - lsum(i + 3, y - 4)
- Isum(i, lsum(i, j - 4)
DLU ( , y) := lsum(i - 1, y - 1) - lsum(i - 1, y - 4)
- /st m(/' - 4, y - 1) + /st m(/' - 4, y - 4) DRU ('> J) '■= lsum(i - 1, y + 3) - lsum(i - 1, j)
- Isum(i - 4, y + 3) + lsum(i - 4, j )
Danach ergibt sich
£> y (/'. y) := oto ( , j) + (/, j)■ DRO (/, y) - DLU ( , y)
Die approximierte Determinante der Hessematrix wird sodann für jeden Pixel des rechten Teilbildes in der Merkmalsmatrix Mr(1 ) abgespeichert:
Mr (/, y',1) := (/, j)■ Dyy ( , j) - 0,81 · (/, j)■ ( , j)
Die gleiche Vorgehensweise wird für jeden Pixel des linken Teilbildes R, durchgeführt und in der Merkmalsmatrix M,(1 ) abgespeichert. Insgesamt ergeben sich die Merkmalsmatrizen Mr(1 ) und M,(1 ). Hinsichtlich weiterer Details sei auf H. Bay, T. Tuytelaars and L. V. Gool, "SURF: Speeded Up Robust Features", Computer Vision and Image Understanding, 1 10(3), 2008, pp. 346-359 verwiesen.
Sobel-Merkmalsextraktion:
Der Sobel-Operator ist nur einer aus einer großen Anzahl von Kanten-Operatoren und ist daher exemplarisch beschrieben.
Für die Disparitätskarte ist ein Kanten-Operator von besonderer Bedeutung, da er hilft, dass bei der Zuordnung den Kanten eine höhere Bedeutung zugeteilt wird als den glatten Flächen. Da eine Kante immer auch eine regionale Eigenschaft ist, ermöglicht diese Vorgehensweise innerhalb einer Zeile auch die Eigenschaften von lokalen Regionen mit berücksichtigen zu können.
Der Sobel-Prewitt-Operator arbeitet z.B. mit 3x3.Matrizen, welche die Kanten in verschiedene Richtungen detektieren. Grundsätzlich sind hier horizontale, vertikale, links und rechts diagonale Kanten zu unterscheiden. Zu ihrer Detektion werden die folgenden 3x3-Matrizen verwendet:
Figure imgf000016_0001
Eine Implementierung gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens geht dabei so vor, dass jeder Zeile i eine Zeilenrecheneinheit i zugeordnet wird. Für alle Zeilen i und Spalten j wird das recheneinheiten-lokale Feld Kante(1) bis Kante(9) aus dem rechten rektifizierten Teilbild Rr wie folgt gefüllt:
Kante ):=Rr(i-Xj-i) Kante{2):= Rr{j-\j) Kante(3):= F?r( -1,y' + l) Kante(4) := Rr(i,j-i) Kantei ) := Rr{i,j) Kante(6) :=Rr(i,j + i) Kante(7) := F?r( + 1,/-1) Kanteiß) := Rr(i + Xj) Kante(9) :=Rr(i + j + i) für i := 1.....NZ undj := 1.....NS Sodann berechnet jede Zeilenrecheneinheit i für jeden Index j:
ΗΛ := 2 · Kante(2) + 2 · Kante(5) + 2 · Kante(8)
- Kantet) - Kante(4) - Kante(7)
- Kante(3) - Kante(6) - Kante(9) H2 := 2■ Kante(A) + 2 · Kante(5) + 2 · Kante{6)
- Kante(1) - Kante(2) - Kante(3)
- Kante(7) - Kante(8) - Kante(9)
H3 := 2 - Kante(7) + 2■ Kante(5) + 2■ Kante(3)
- Kante(1) - Kante(2) - Kante(4)
- Kante{8) - Kantefß) - Kante(6)
H4 := 2 - Kante(1) + 2 · Kante(5) + 2■ Kante{9)
- Kante(2) - Kante(3) - Kante(6)
- Kante(4) - Kante(7) - Kante(8)
Mr(i,j,2) ergibt sich dann als Mr(i,j,2) := Η + H2 + H3 + H4 für i = 1 ,...,NZ und j = 1 ,...NS.
Dieses Verfahren wird in gleicher Weise für das linke rektifizierte Teilbild R, durchgeführt. Insgesamt ergeben sich die Merkmalsmatrizen Mr(2) und M,(2).
Fig. 3 zeigt links ein herkömmliches Pixel-Layout mit den drei Subpixeln R (rot), G (grün) und B (blau). Mit diesen Subpixeln werden die drei Perspektiven 1 , 2 und 3 bedient unter Verwendung einer Lentikularlinse als optisches Element O. Fig. 3 zeigt rechts ein neues Subpixel-Layout, wobei die eigenständigen Subpixel gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung als autostereoskopisches Display eine quadratische Ausgestaltung aufweisen. Dabei können mit 9 Subpixeln 9 Perspektiven durch das optische Element O angesteuert werden.
In Fig. 4 ist links wiederum ein herkömmliches Pixel-Layout dargestellt. In Fig. 4 rechts ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen SD- Anzeigevorrichtung als autostereoskopisches Display gezeigt. Dort ist eine wesentlich feinere und detailliertere Subpixel-Struktur erzeugt. Anstelle von drei Subpixel im herkömmlichen Pixel-Layout sind im Subpixel-Layout des Ausführungsbeispiels 144 Subpixel erzeugt. Dabei sind die Subpixel R (rot), G (grün) und B (blau) um ein weiteres Subpixel W (z.B. weiss oder gelb) zur Darstellung von Hell/Dunkel-Informationen ergänzt. Mit diesen 144 Subpixeln werden in der dargestellten Ausführung 36 Perspektiven angesteuert.
Fig. 5 zeigt das Subpixel-Layout aus Fig. 4, wobei die 144 einzelnen, eigenständigen Subpixel zur Ansteuerung von 144 Perspektiven verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung, kann für ein autostereoskopisches Display wie folgt vorgegangen werden.
Zur Anpassung an die anatomischen Gegebenheiten des menschlichen Auges werden zwei Eigenschaften berücksichtigt. Dies sind:
1. die Auflösung des Auges und
2. die Anzahl und Eigenschaften der Rezeptoren im Auge.
Die Auflösung des menschlichen Auges liegt i.A. zwischen 0,5' und 1 .5'. Daher haben heutige Displays meistens einen Dot-Pitch von 0,2 bis 0,3 mm. Das heißt, ab einem Abstand von ca. 1 m sind die Pixel des Displays nicht mehr zu erkennen. Bei dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen 3D-Anzeigevorrichtung liegt die Linsenbreite des verwendeten Linsenrasters im Bereich von 0,2 mm. Das heißt ca. 125 LPI (Linsen pro Inch). Dadurch ist die Linsenstruktur ab einem Betrachtungsabstand von ca. 1 m nicht mehr zu erkennen. Die Anzahl der Subpixel, die hinter einer Linse liegen, liegt in der Größenordnung von 10 Subpixeln pro Linse. Das heißt, dass der Dot-Pitch eines pseudoholographischen Displays in der Größenordnung von ca. 0,06 mm liegt. Während man bei konventionellen Displays z.B. 1920 x 1080 Pixel (HD-TV) darstellt, besteht ein hier vorgestelltes pseudoholographisches Display aus mindestens 19.200 x 1080 Pixeln.
Das Linsenraster kann z.B. aus Lentikularlinsen oder auch aus Hexagonallinsen bestehen, die in diesem Falle einen Durchmesser von 0,2 mm besitzen. Berücksichtigt man, dass im menschlichen Auge ca. 6,5 Mio. Farbrezeptoren vorhanden sind und ca. 100 Mio. Hell/Dunkel-Rezeptoren, so ist ersichtlich, dass ca. 15 mal so viele Hell/Dunkel-Rezeptoren vorhanden sind wie Farbrezeptoren. Des Weiteren verwendet das menschliche Gehirn für die Erzeugung des inneren Raumbildes zu einem sehr großen Teil die Kanteninformation. Kanten geben mit den dort vorhandenen Rechts- und Linksverdeckungen Auskunft über die Vorne/Hinten-Beziehung von Objekten.
In einem Ausführungsbeispiel werden daher besonders vorteilhaft die bekannten Subpixel RGB oder YMC durch Hell/Dunkel-Subpixel ergänzt, welche die in der Merkmalextraktionsphase durch die Kanten-Operatoren erzeugte Kanteninformation anzeigen.
Homogene Flächen enthalten keine Kanten. Die Hell/Dunkel-Subpixel stellen dort im Bild keine Information dar.
Kanten werden in den Hell/Dunkel-Subpixeln gemäß der Intensität der erkannten Kante heller dargestellt. Dadurch werden die im Bild vorhandenen Kanten hervorgehoben und durch die 100 Mio. Hell/Dunkel-Rezeptoren leichter erkannt.
Das Gehirn hat es so leichter das innere Raumbild zu erzeugen. Muster auf homogenen Flächen werden im menschlichen Gehirn aufgrund des Lerneffektes als solche erkannt und beeinflussen den Raumbildeindruck nicht.
Die geometrische Anordnung der Hell/Dunkel-Subpixel kann erfindungsgemäß variiert werden. In Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 sind verschiedene Aufteilungen dargestellt. Neben den Hell/Dunkel-Subpixeln zur Verbesserung der Kanten- Erkennung können noch weitere Merkmale zur Raumbilderzeugung hinzugefügt werden. Hier sei exemplarisch, aber nicht ausschließlich, der SURF-Operator genannt.
Zusätzlich wird die Aufteilung der Pixel in Farb-Subpixel (i. A. RGB-Subpixel) aufgehoben. Berücksichtigt man, dass die Zuordnung der Perspektiven für ein autostereoskopisches Display immer auf der Ebene der Subpixel mit Färb- und Hell/Dunkel-Subpixeln stattfindet, so wird in dem hier beschriebenen Display auf die Gruppierung von Subpixeln zu Pixeln verzichtet. Jeder Färb- oder Hell/Dunkel- Subpixel ist für sich ein eigenständiges Lichtelement, dem eine bestimmte Perspektive zugeordnet ist, und besitzt in horizontaler und vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung. Dies ist in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 jeweils auf der rechten Seite bereits berücksichtigt. Eine Rückwärts-Kompatibilität ist weiterhin gegeben, sodass auch alle 2D-Bilder und -Videos problemlos dargestellt werden können. Die Herstellung eines solchen autostereoskopischen Displays ist auf Basis der OLED-Technologie möglich.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern auf einer SD- Anzeigevorrichtung, wobei ein zu visualisierendes Bild als ein Eingabebild zugeführt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unter Verwendung des Eingabebilds mindestens eine Merkmalsmatrix bestimmt wird, wobei die Merkmalsmatrizen Hell/Dunkel-Informationen definieren, und dass aus dem Eingabebild unter Verwendung der Hell/Dunkel-Informationen ein Anzeigebild zur Wiedergabe auf der 3D-Anzeigevorrichtung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabebild zwei Perspektiven - Teilbilder - umfasst, die einem linken und einem rechten Teilbild entsprechen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbilder rektifiziert werden.
4. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer Merkmalsmatrix mittels einer Merkmalsextraktion Merkmale aus dem Eingabebild bzw. den Teilbildem extrahiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale lokale Eigenschaften beschreiben.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Merkmalsextraktion eine Sobel-Merkmalsextraktion verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Merkmalsmatrix Kanteninformationen umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Merkmalsextraktion eine Speed up Robust Features (SURF) Merkmalsextraktion verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Merkmalsmatrix Informationen über markante Bildpunkte umfassen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Merkmalsmatrix einem Pixel einer Perspektive des Eingabebildes als Hell/Dunkel-Information ein Merkmalswert zugeordnet wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalswert auf die Subpixel des zugehörigen Pixels im Anzeigebild addiert und/oder multipliziert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalswert mit einem Skalierungsfaktor gewichtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Skalierungsfaktor durch eine Kontrolleinheit interaktiv, vorzugsweise mit einer Fernbedienung, veränderbar ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hell/Dunkel-Informationen mit Hell/Dunkel-Subpixeln im Anzeigebild dargestellt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als 3D-Anzeigevorrichtung ein stereoskopisches Display oder ein autostereoskopisches Display verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabebild eine erste Perspektive und eine zweite Perspektive aufweist, wobei die zweite Perspektive durch Verschiebung der ersten Perspektive um einen Betrag m > 0 erzeugt wird.
17. 3D-Anzeigevorrichtung, insbesondere ein stereoskopisches oder auto- stereoskopisches Display, zur Visualisierung von dreidimensionalen Bildern, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die 3D-Anzeigevorrichtung Mittel aufweist, die unter Verwendung eines zugeführten Eingabebilds mindestens eine Merkmalsmatrix bestimmen, wobei die Merkmalsmatrizen Hell/Dunkel- Informationen definieren, und dass die Mittel aus dem Eingabebild unter Verwendung der Hell/Dunkel-Informationen ein Anzeigebild zur Wiedergabe auf der 3D-Anzeigevorrichtung erzeugen.
18. 3D-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Anzeigevorrichtung Subpixel aufweist, die Subpixel zur Darstellung einer Farbe eines vorgebbaren Farbsystems und Hell/Dunkel-Subpixel zur Darstellung von Merkmalsinformationen umfassen.
19. 3D-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Subpixel als eigenständige Elemente ausgebildet sind.
20. 3D-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Subpixel in horizontaler und vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung aufweisen, insbesondere quadratisch ausgestaltet sind.
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