CN109660786A - 一种裸眼3d立体成像及观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种裸眼3D立体成像及观测方法，具体包括以下步骤：(1)图像采集步骤：通过所述智能终端的两个摄像头对同一拍摄对象进行拍摄并得到两张图片；(2)图像处理步骤：所述智能终端包括显示屏，将显示屏分隔为两个视区，对两张图片进行处理并使其分别在显示屏的两个相邻的视区内显示；(3)图像观测步骤：观察者利用无镜片的观察设备用裸眼直接对显示屏的两个相邻的视区进行观察，保证观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区。本发明提供的一种裸眼3D立体成像及观测方法，采用在智能终端上直接采集、播放、观看的方式进行3D图像显示，具有3D成像效果逼真自然、用眼健康、操作快捷简便、成本低廉等优点。

Description

一种裸眼3D立体成像及观测方法

技术领域

本发明涉及3D成像及观测领域，具体涉及一种裸眼3D立体成像及观测方法。

背景技术

人们追求视觉效果的过程中，对图像的需求从二维转向三维是必然和迫切的。能够让人通过平面图像感觉到立体效果的3D成像技术应运而生。3D技术通常利用人们两眼视觉差别，使在一个平面内的图像产生立体效果。3D技术原理是基于基本的人眼仿生学原理。人眼视觉是接近于凸透镜成像原理，有近大远小的视觉认知，从而产生层次感和距离感，这是立体感的基础之一。另外，由于人眼有4～6CM(1.6～2.3inch)的瞳孔距离，两眼中图像是有区别的，物***置关系和层次角度都不同，从而在大脑中形成图像视差和景深，大脑通过对差异的比较综合，形成经验，从而产生立体感，这是立体感的基础之二。

在传统屏幕上2D的显示屏或者平面印刷品中，只能利用透视技术展现不同维度和方向、远大近小、层次差异(如机械制图和美术设计中的轴测图、透视图等)，却无法真正模拟出远近的视觉差异，只是看起来有一定立体的视觉错觉，不是真正意义的3D成像技术。因为如果进入两眼的图像是完全一样的，则无法产生真正立体感，也不具有立体效果。但利用人眼这一原理，通过分光、偏光、光线折射等方法认为造成人两眼的视觉差异，却是可行的，随着图像生成技术以及观测技术的发展，涌现出了大量3D成像技术。

在拍摄方面大多使用双摄像头或多摄像头进行拍摄，在3D图像数据源的采集方面基本都基于人眼生物解剖学原理和视觉产生原理，采用多角度立体拍摄获得3D成像数据。从3D图像输出数量来分，3D成像技术可以分为单幅图3D技术和多幅图3D技术。从3D图像观测方法来分，可以分为裸眼3D显示和非裸眼3D显示。从3D图像显示载体来分，可以分为基于特制显示器和基于常规普通显示器(可印刷、打印)的3D技术。最早的3D立体成像于1838年由Charles Wheatstone发明，他解释了双目视觉的原理和过程，并构建了一种由棱镜和镜子组成的设备，通过该设备观测一对二维图像，获得三维视觉效果，是一种非裸眼双幅图3D技术。

在图像输出数量方面，可以分为单幅图3D和多幅图3D技术。单图技术采用单幅图像，利用使用一个特制的分离技术如屏幕、贴膜、或眼镜，变换出两组具有层次差异的图像然后控制进入左右眼的画面。多图3D技术是采用至少两组及以上的图像，控制其分别进入左右眼的画面。

Autostereograms是一种通过计算机上合成制作的单幅立体图技术，其可以实现将对应左右眼的特殊图案内容合成于一幅单独的可印刷二维平面图像中，观测者通过改变目光聚焦位置，让立体图上相邻的两个区域的图案“看起来”恰好重叠，并利用重叠图案之间的差异来产生立体感，其为一种裸眼单幅图3D技术。观察者可通过“平行观察法”(即将目光聚焦到图的后方或远处)或“交叉观察法”(即将目光聚焦到图的前方或近处)，可观察到立体影像。此类裸眼3D技术，可支持印刷的3D图像，可观看各种计算机虚拟物体和图案，但不容易实现实景、实物拍摄照片的3D效果。而且其观测方法也较为特殊，通常需要观测者过度改变聚焦，眼球比平常的运动幅度偏离骄较大，容易造成疲劳，甚至造成眼球过分牵拉，导致视网膜脱离等损伤。

从3D图像观测方法来分，可以分为非裸眼3D显示和裸眼3D显示。非裸眼3D显示通常以色差式3D、偏光式3D技术、顺序显示技术等为代表。Anaglyph images采用“红绿”或“红蓝”色差式3D技术，是由一对特制的单色图像通过不同的颜色通道(通常是红和青或品红和绿)混合而成到一幅图像中。观察者通常需要佩戴特制立体眼镜(如配有红色滤光片和青色滤光片)，滤光片将图像中对应色彩通道的单色图像导入左右眼，从而实现立体效果。Random dot stereograms用颜色随机的点阵代替了实物图像。这种立体图所表达的内容无法直接辨认，也需要借助器材观察才可感觉到隐藏在其中的立体形状。偏光式3D技术采用偏振器来分别高速切换左右眼画面，最终再通过偏振眼镜分别过滤掉不同偏振方向的光线，实现左右眼画面的分离。顺序显示技术又叫主动快门式3D技术，原理是通过主动开关的3D眼镜轮流快门式开关切换，分别将屏幕顺序间隔显示的画面(或者左右格式、上下格式同时分屏显示)，控制分别进入左右眼，从而在观测者的大脑中形成3D立体感。目前主流3D电视大多采用了这种方案，缺点是显示器的刷新频率要求高于普通显示器的两倍，成本较高。富士W1便是市场中首款双镜头3D数码相机，内置了两颗镜头，通过视觉差拍摄出3D照片，可通过3D眼镜在电视上观看。由于需要3D眼镜，该技术仍然属于非裸眼技术。

裸眼3D技术包括平面屏幕3D和、曲面球面屏幕、全息3D技术。本专利主要涉及前者，其它不做讨论。目前主要的裸眼3D显示技术有两类，一种是叫视差障壁光栅技术，另一个为柱状透镜光栅技术。视差障壁技术使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜产生出一系列方向为90°的垂直条纹，形成3D效果。应用此类技术产品包括：夏普的裸眼3D手机，任天堂的3DS游戏机。PPTV King 7s手机采用的是狭缝光栅技术。柱状透镜技术也被称为双凸透镜或微柱透镜。它的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，这样在每个透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。从而产生视觉差异，形成3D效果。中兴天机7Max等采用柱状透镜技术。

裸眼3D显示屏幕也有很多，如：支持3D的LED、LCD屏幕技术等。例如Min；Byungsam(Yangju-si,KR),Kim；Kiduk(Paju-si,KR)等人提出的美国专利3D image display device(专利号:US 20110149047 A1),提出了一种利用数据驱动电路、门驱动电路、时序控制电路将图像显示的单帧时隙分割成前后两个子时隙，在LCD液晶显示屏上交替产生左眼和右眼图像的方法获得3D显示效果。该专利需要特制的显示屏，且是在屏幕同一区域上交替产生同一幅图像。缺点是显示器的刷新频率要求高，且由于响应速度限制会造成一定Crosstalk重影问题。而本专利是直接采用普通显示屏，通过软件在屏幕的左右两个区域分别显示双摄像(照相)镜头产生的左眼和右眼图像，然后利用物理隔离双眼视线的方式，让左眼和右眼图像分别进入左眼和右眼，从而实现3D用户界面显示效果。

3D图像显示载体多种多样，除了上述3D电视等显示器，出现了多种载体方式。在终端3D技术成像方面，夏普首先在2010-2011年期间于日本市场推出双镜头3D手机，HTC也推出了EVO 3D智能手机。LG提出了一种支持裸眼3D显示的双镜头手机LG G5。但这些手机的裸眼3D效果较差。金立手机设计了一种采用2至4个摄像头,能够更好的成像，背景虚化效果较好。需要将手机调到3D拍照模式，按下拍照，绕着物体一周，就可以成像一个3D模型出来。类似拍摄全景。在手机可以查看拍摄的3D照片。影像技术公司Linx也提出了2至4颗镜头的多种解决方案，均可应用在移动设备上。Light公司生产内置16颗镜头的Light 16数码相机，可实现光学变焦功能、图像增强。华为P9内置徕卡认证的双镜头***，其中一枚镜头为黑白，能够记录景深信息，实现改变焦点的操作，是一种增强图片质量和景深效果的技术。

Eye-Plug提出并设计了一种够通过手机USB数据接口扩展的外接镜头的方法，用户可以使用外接镜头能与手机自身的镜头共同拍摄，形成两幅图像，经软件合成立体的图像或影片，再通过3D虚拟现实VR眼镜观看。该技术与本发明较为接近，但是一种基于VR眼镜的非裸眼的3D技术，而本发明可以支持裸眼3D观看。另外，与本发明提出的双摄像头机制的内置对等摄像头相比存在容易损坏、丢失以及由于扩展镜头参数规格和原镜头存在差异，形成拍摄差异影响成像效果等问题。而其与本发明提出的单摄像头顺序拍摄方法相比，在获得同样效果前提下，成本较高。

3D虚拟现实VR眼镜是实现3D图像显示的重要发展技术分支。VR眼镜主要有两种，一种是内置屏幕和处理***的VR头盔设备，一种VR眼镜盒子外壳。头盔式VR眼镜采用专门设备通过无线或有线将手机等终端上播放显示的内容投射到眼镜内置的屏幕上，这类虚拟眼镜效果好，但价格较高。如HTC的vive Oculus Rift CV1，HYPEREAL Pano Pro索尼的PlayStation VR、微鲸的VR一体机头盔眼镜等。微软也给出了一种3D VR头盔设备HoloLens，佩戴者能够观测到头盔外的真实影像和计算机生成3D VR效果的叠加场景。设备会追踪用户移动和视线，进而生成适当的虚拟对象，通过光线投射到眼中。眼镜通过摄像头对头盔外物体进行观察，然后可在这些物体表面甚至内部投射3D图像，形成虚拟与现实的交互。VR眼镜盒子外壳，是将手机等独立设备放入虚拟现实眼镜盒子外壳中，然后通过眼镜内置的凸透镜观看手机屏幕上的双幅3D图像内容，形成3D效果，这类设备价格非常便宜。如小米的VR眼镜盒子、暴风魔镜S1、橙子VR、三星Galaxy Gear VR等VR眼镜盒子。此类技术与本发明较为接近，但是，VR眼镜盒子的3D图像内容通常需要专业制作，不支持用户将自己拍摄内容实现为3D效果。由于VR眼镜盒子不支持裸眼3D观看，需要使用凸透镜或镜片组等光学镜片。凸透镜放大了手机屏幕的像素以及像素间距，降低了图像分辨率的效果，会产生明显的颗粒感和锯齿感，需要手机屏幕具有很高的分辨率才可以抵消。而且，由于眼睛透过凸透镜观测近距离观测，光学镜片的屈光度会对观测者的视力进行额外矫正，造成视力健康影响。另外，眼睛、头部到屏幕和电子终端的距离也很近，会造成辐射问题。长时间使用这些产品会造成眼部和身体的不适和健康隐患。本发明提出的方法，可裸眼在健康视距内观看，不但可以观看VR眼镜盒子的3D内容，也可方便地将自己拍摄内容定制并实现为3D效果。

另外，谷歌的Project Tango提出一个移动设备数码成像平台，完成景深感知、3D建模，可以将图像合成为3D图像。Tadaa 3D提出了一种通过将需要突出层次的图像部分单独抠取，并使之浮于背景之上，同时强化背景的景深效果，达到一种近似3D的错觉效果，尤其是左右摇晃手机会产生目标在移动的感觉，仅仅实现了对3D效果相对接近。

同时3D技术也带来了一些视觉健康问题。3D观测在用眼卫生和保健角度存在一定质疑，如屏幕的蓝光辐射、设备的电磁辐射、观测距离过近、时间过长等问题。对于采用显示屏的3D技术，由于成像技术限制，造成观测者眩晕、疲劳等问题较为普遍和明显。对于采用3D眼镜观测的技术，镜片的屈光度和折射率等造成的光学效应，也会对视力产生不利影响。有些3D眼镜，为了便于携带和佩戴，还拉近了屏幕和观测者眼睛的距离，会额外增加眼的负担，对眼睛造成伤害。可印刷的3D图像通常需要观测者刻意改变聚焦，造成眼球过分牵拉，甚至导致视网膜脱离等严重后果，而且很多观测者在观察中存在障碍和困难，甚至无法观测成功。本发明方法所述的通过障蔽或者导视管观看的方法，虽也需要观测者对眼睛的对焦焦距进行调节，但是，调节幅度较小，较现有可印刷3D图像观测方法更容易操作，更容易观测成功。

综上所述，目前大多数专利技术集中于3D显示屏幕技术，不管是裸眼还是非裸眼，均需要特制的3D屏幕或者眼镜头盔等支持借助辅助观看装置，其成本昂贵，观测会受时间、场地、设备等限制。就收看体验而言，也容易产生眩晕和视觉疲劳，从而影响视力和健康，而且其效果不真实、不自然，目前市场普及率不是很高。

发明内容

本发明提供了一种裸眼3D立体成像及观测方法，采用在智能终端上直接采集、播放、观看的方式进行3D图像显示，具有快捷方便、简单直接、成本低廉等优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种裸眼3D立体成像及观测方法，包括智能终端，所述智能终端上设有两个间隔设置的摄像头，并具体包括以下步骤：(1)图像采集步骤：通过所述智能终端的两个摄像头对同一拍摄对象进行拍摄并得到两张图片；(2)图像处理步骤：所述智能终端包括显示屏，将所述显示屏分隔为两个视区，对两张图片进行处理并使其分别在显示屏的两个相邻的视区内显示；(3)图像观测步骤：观察者利用观察设备直接对显示屏的两个相邻的视区进行观察，其中，保证观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区。

作为优选方案，所述步骤(1)中的两张图片可通过以下方法中的任意一种得到：方法a、同时启动两个所述摄像头对同一拍摄对象同时进行拍摄；方法b、利用任意两个独立摄像头同时对同一拍摄对象进行拍摄；方法c、利用任意一个独立的摄像头单独接续进行两次拍摄，采用单个所述摄像头对拍摄对象进行拍摄后，将该摄像头平移一定距离再次对该拍摄对象进行拍摄。

作为优选方案，在对拍摄对象进行拍摄前，对两个所述摄像头的参数进行调整并保证两个所述摄像头的各个参数均相同。

作为优选方案，所述参数包括：快门速度、光圈值、对焦模式、曝光模式、白平衡和饱和度。

作为优选方案，步骤(1)中所述的两个摄像头之间的间距可调。

作为优选方案，所述智能终端为手机或平板电脑，当所述智能终端为手机时，两个所述摄像头之间的间距为2-10CM，当所述智能终端为平板电脑时，两个所述摄像头之间的间距为5-20CM。

作为优选方案，步骤(3)的具体方法为：在所述左视区和右视区的分界处设置不透明隔板并将所述左视区和右视区相对隔开，观测时，观察者的鼻梁靠近所述隔板的上端，使得所述观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区，观察者的双眼先聚焦在视区以外较远的位置，然后双眼同步平移至对应的视区，左眼看到的左视区的图像与右眼看到的右视区的图像将合为一体，即可观看到3D图像。

作为优选方案，步骤(3)的具体方法为：制作两个中空的柱状筒，并使两个柱状筒可分别完全观测到左视区和右视区，观察者的双眼分别通过两个所述柱状筒观测左视区和右视区，观察者先闭上左眼，然后闭上右眼，再同时睁开双眼，即可观看到3D图像。

作为优选方案，步骤(3)的具体方法为：采用两片凸透镜放置于眼镜或者镜筒支架上形成所述观察设备，将该观察设备放置于显示屏的上方，调节眼镜或者镜筒支架的高度和两个所述凸透镜之间的间距，观测时双眼分别靠近两个所述凸透镜，使左视区和右视区的图像分别通过两个所述凸透镜进入观察者的双眼，微调物镜和目镜距离，使左眼和右眼视野重合，即可观看到3D图像。

作为优选方案，步骤(3)的具体方法为：制作一观测箱体，将箱体的一对相对设置的侧面分别定位为显示面和观测面，将所述左视区和右视区的图像分别置于所述显示面内并使所述图像与所述观测面相对设置，在所述观测面内设置两个间隔的观测孔，在两个所述观测孔内分别嵌入两片平镜片或者凸透镜，在两个所述观测孔之间设置一个隔板将所述左视区和右视区相对隔开，观测者双眼分别靠近两个所述观测孔即可观看到3D图像。

上述技术方案所提供的一种裸眼3D立体成像及观测方法，通过智能终端针对拍摄对象拍摄两张不同位置的图片，并将两张图片分别在智能终端的显示屏上同时显示，观察者利用观察设备直接对显示屏的两个相邻的视区进行观察，其中，保证观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区，如此，观察者即可观测到拍摄对象的3D效果，本发明利用仿生学原理和终端图像处理技术，可以在普通手机平面屏幕上利用裸眼借助非常简易廉价的观看装置，即可获得高度逼真、自然、健康的3D视觉效果，以提升手机照相摄像功能的用户体验，具有快捷方便、简单直接、成本低廉等优点。

如果本专利得到广泛推广，将在移动互联网和手机生产商等领域创造一个新的应用增长点，借助产生的庞大用户群体带来巨大的市场价值。另外，本发明专利也将丰富人们的精神文化生活，甚至改变人们的拍摄习惯和生活方式，并有助于帮助用户积累3D图像信息的留存，为未来更多3D技术积累3D图像信息资源素材，为保存、还原更加真实的立体影像提供数据和技术储备，具有很大的社会和科学利用价值和推广意义。

附图说明

图1为智能终端的结构示意图(一)；

图2为智能终端的结构示意图(二)；

图3为实施例一中观察设备的结构示意图；

图4为实施例二中观察设备的结构示意图；

图5为实施例三中观察设备的结构示意图；

图6为实施例四中观察设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

请参见图1-3，本实施例提供了一种裸眼3D立体成像及观测方法，包括智能终端，所述智能终端上设有两个间隔设置的摄像头，并具体包括以下步骤：

(1)图像采集步骤：通过所述智能终端的两个摄像头对同一拍摄对象进行拍摄并得到两张图片，分别将两个所述摄像头定义为左视镜头Cam_Left和右视镜头Cam_Right，其中，两组镜头可分别独立单独工作，进行2D图像拍摄，当由于拍摄对象的特点、位置和角度、场景等限制、设备手持的便利情况以及拍摄者***衡、饱和度等参数)，快门控制均完全同步。或者使用两个同样的单镜头摄像设备，架设在与拍摄对象等距左右相邻(距离在10-20CM，距离可随与拍摄对象的距离成正比调整)两个位置点，同时拍摄。两组镜头产生的图像为同一拍摄场景对象的左右不同视角和偏移位置的同等规格图像(包括同样尺寸、分辨率、颜色深度等参数)，左视镜头Cam_Left拍摄的图像称为Pict_Left，右视镜头Cam_Right拍摄的图像称为Pict_Right，用于合成3D立体成像。此外，所述智能终端为手机或平板电脑，当所述智能终端为手机时，两个所述摄像头之间的间距为2-10CM，当所述智能终端为平板电脑时，两个所述摄像头之间的间距为5-20CM。

本实施例中，所述两个摄像头为机身同侧双同构对等摄像(照相)镜头硬件结构，其中一个(或者两个)镜头可为位置可沿导轨移动调节的活动镜头，镜头放置在机身背面或屏幕周边(同侧，非前后)，可采用纵向对齐布局或者横向对齐布局(可视手机尺寸限制而作适当调整)，镜头间距可以为固定也可实现为沿导轨活动可调，以便适应不同远近景物对象的3D拍摄。此外，所述双镜头中，两组镜头可分协同工作，并支持常规2D拍摄和3D拍摄两种模式。2D拍摄中，双镜头协同除了可以用于画质改进外，优点在于当由于拍摄对象的特点、位置和角度、场景等限制、设备手持的便利情况以及拍摄***移(间隔距离在5-10CM，可随与拍摄对象的距离成正比调整)的两个位置点串行顺序接连两次拍摄。所述方法亦可形成适用于本方法的双幅3D图像源。

(2)图像处理步骤：所述智能终端包括显示屏，将所述显示屏分隔为两个视区，对两张图片进行处理并使其分别在显示屏的两个相邻的视区内显示；两张所述图片作为3D图像源，需经过左右视区的3D成像软件处理，该软件处理方法具体包括：图像源导入、图像布局、图像调整、图像播放控制等几个步骤。将图像源导入软件资料库并装载入内存，两幅图像独立存在，并无需将其合成到一副图像中，而仅是绑定为同时调入、显示和配置操作的两个图像的组合对象，称为3D图像组，可以导入多个图像组，称为3D图像组序列。所有操作对图像组内的两幅源3D图像同时生效。图像布局是将屏幕视区分为左右两个对等的正方形视窗区域(视区)，两视区左右水平布局，尺寸以填满终端屏幕为宜，两视区间距约0.5-2CM，将双幅3D图像源的左右两组图像分别导入左右视区内显示，视区可以容纳源图像的整体或者仅显示其(两幅图中)同一个位置的局部区域，并可调整视区与图像的相对位置和偏移等布局关系，可调整左右视区的尺寸、显示比例、位置参数(边距、间距、居中对齐等)，同时，可调整视区内的图像参数，如进行图像缩放、拉伸、平移、旋转等操作。两个视区须按照同样参数调整，上述对任何一个视区以及视区内图像都同时对另外一个对等视区或视区内图像生效，以保证左右视区显示的一致性，以便获得正常的3D观测效果。图像播放控制是将导入的图像序列按照时序接续在左右视区内切换显示，支持幻灯片自动播放和手动逐帧播放模式。

(3)图像观测步骤：观察者利用观察设备直接对显示屏的两个相邻的视区进行观察，其中，保证观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区。具体地，通过智能终端针对拍摄对象拍摄两张不同位置的图片，并将两张图片分别在智能终端的显示屏上同时显示，观察者利用观察设备直接对显示屏的两个相邻的视区进行观察，其中，保证观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区，如此，观察者即可观测到拍摄对象的3D效果，本发明利用仿生学原理和终端图像处理技术，可以在普通手机平面屏幕上利用裸眼或者借助专用的观看装置，即可合成产生三维立体的视觉效果，以提升手机照相摄像功能的用户体验，具有快捷方便、简单直接、成本低廉等优点。

本实施例中，所述步骤(1)中的两张图片可通过以下方法中的任意一种得到：方法a、同时启动两个所述摄像头对同一拍摄对象同时进行拍摄；方法b、利用两个独立摄像头同时对同一拍摄对象进行拍摄；方法c、利用任意一个独立的摄像头单独接续进行两次拍摄，采用单个所述摄像头对拍摄对象进行拍摄后，将该摄像头平移一定距离再次对该拍摄对象进行拍摄。

此外，对于只有单镜头的手机或相机等终端设备，同样可完成上述步骤(1)，可使用同一个设备分别在紧邻的不同时刻，先后在与拍摄对象等距，且左右平移(距离在5-10CM，距离可随与拍摄对象的距离成正比调整)的两个位置点顺序拍摄，或者使用两个同样的单镜头的其它摄像设备，分别架设在与拍摄对象等距左右相邻(距离在10-20CM，距离可随与拍摄对象的距离成正比调整)两个位置点，同时拍摄。

请参见图3，本实施例中，步骤(3)的具体方法为：在所述左视区和右视区的分界处设置不透明隔板并将所述左视区和右视区相对隔开，观测时，观察者的鼻梁靠近所述隔板的上端，使得所述观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区，观察者的双眼先聚焦在视区以外较远的位置，然后双眼同步平移至对应的视区，左眼看到的左视区的图像与右眼看到的右视区的图像将合为一体，即可观看到3D图像。更具体地，观看时，用户可使用长度30-50厘米，宽度与手机宽度近似的硬纸板等不透明隔板，垂直放置于手机软件界面的图像区中的View_Left和View_Right两组图像中间作为障壁，将两组图片物理隔开，使View_Left和View_Right两组图像对称分布于隔板左右两侧。观测者将双眼靠近隔板上端，鼻梁尽量贴在隔板上缘(也可将隔板上缘裁减出鼻梁凹形轮廓，以使双眼更加帖服到隔板)，使左眼仅看到View_Left，而右眼仅看到View_Right，此时，观测者调节裸眼聚焦，让双眼先聚焦在手机以上较远的位置(50-80厘米)，然后将视线向下平移转回到手机屏幕近端(尽量保持远端聚焦点不变)，这时左眼和右眼视野会自然重合，左眼看到的View_Left会与右眼看到的View_Right合成为一体，观测者即可看到具有真实感、现场感的3D立体视觉效果的图像。通过若干次训练，观测者可以非常容易的获得理想的观看效果。

实施例2

请参见图4，本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤(3)的具体方法为：制作两个中空的柱状筒，通过支架固定调节柱状筒高度和间距，并使两个柱状筒可分别完全观测到左视区和右视区，观察者的双眼分别通过两个所述柱状筒观测左视区和右视区，观察者先闭上左眼，然后闭上右眼，再同时睁开双眼，即可观看到3D图像。更具体地，用较硬的纸卷成两个长度30-50厘米的纸筒，或者使用同等规格的塑料、金属、木质、竹制双管，管内径与手机软件界面的图像区中的视区边长相当，双管恰好能够分别覆盖手机左右视区即可。让双管物镜侧分别罩住View_Left和View_Right图像，观测者的左眼和右眼分别通过双管的目镜端观看，调节双管间距以及手机软件视区和图像的可调参数，使左眼和右眼视野重合(可先将左眼闭上，右眼只能看到View_Right，再将右眼闭上，左眼只能看到View_Left，然后同时睁开双眼，左眼和右眼视野就会重合)，即可获得3D立体视觉效果。

本实施例的其他步骤与实施例1相同，再次不再予以赘述。

实施例3

请参见图5，本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤(3)的具体方法为：采用两片凸透镜放置于眼镜或者镜筒支架上形成所述观察设备，将该观察设备放置于显示屏的上方，调节眼镜或者镜筒支架的高度和两个所述凸透镜之间的间距，观测时双眼分别靠近两个所述凸透镜，使左视区和右视区的图像分别通过两个所述凸透镜进入观察者的双眼，微调物镜和目镜距离，使左眼和右眼视野重合，即可观看到3D图像。更具体地，用户可采用两片凸透镜(放大倍数在2-10倍、焦距在2.5-12.5CM为宜)，放置于眼镜或者镜筒支架上(支架高度范围在5-12.5CM)，形成观测仪器装置，并将其放置于手机屏幕上方，调节镜架的高度和双镜筒的间距，观测时双眼靠近凸透镜，使View_Left或View_Right图像分别通过左右镜片进入用户左右眼睛，微调物镜和目镜距离，使左眼和右眼视野重合，即可获得3D立体视觉效果。

本实施例的其他步骤与实施例1相同，再次不再予以赘述。

实施例4

请参见图6，本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤(3)的具体方法为：制作一观测箱体，将箱体的一对相对设置的侧面分别定位为显示面和观测面，将所述左视区和右视区的图像分别置于所述显示面内并使所述图像与所述观测面相对设置，在所述观测面内设置两个间隔的观测孔，在两个所述观测孔内分别嵌入两片平镜片或者凸透镜，在两个所述观测孔之间设置一个隔板将所述左视区和右视区相对隔开，观测者双眼分别靠近两个所述观测孔即可观看到3D图像。更具体地，采用一箱体，箱体尺寸视照片尺寸而定，箱体深度范围在30-50CM(通过凸透镜观测，箱体深度可在5-20CM)。在箱体一侧开两个圆孔作为观测孔，孔心距在5-10CM，亦可嵌入两片平镜片或者凸透镜(放大倍数在2-10倍、焦距在2.5-12.5CM为宜)，两个观测孔间用一块不透明面板，作为障壁隔板，将左右两个视区隔开，形成两个箱体空间。箱体观测孔对面一侧的可开一矩形孔，将View_Left和View_Right图像打印或冲印成纸质版照片，放置于矩形孔处(也可将手机屏幕嵌入箱体矩形孔)，图像侧朝向箱体内部，使双幅3D图像分别位于左右两个箱体空间，且正对左右两个观测孔。在箱体内部放置一可控灯源以提供适度的内部照明。观测时双眼靠近观测孔，使View_Left或View_Right图像分别通过左右观测孔进入用户左右眼，使左眼和右眼视野重合，即可获得3D立体视觉效果。

本实施例的其他步骤与实施例1相同，再次不再予以赘述。

实施例5

本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤(3)的具体方法为：观测者通过在手机外壳的上侧翻盖与手机软件视区对应位置也嵌入两片凸透镜(放大倍数在5-10倍、焦距在2.5-5CM为宜)，形成两个观测口，将翻盖打开倾斜45度，通过翻盖观测口观看手机软件视区中的图像。

本实施例的其他步骤与实施例1相同，再次不再予以赘述。

综上所述，上述技术方案所提供的一种裸眼3D立体成像及观测方法，所述成像方法使用双镜头拍摄(亦支持单镜头分时3D拍摄)的方法形成双幅3D图像源，在手机等终端的普通屏幕或印刷载体上直接合成可灵活调节的3D图像输出；所述观测方法支持通过无镜片等光学介质阻隔的、自然视距的直接裸眼3D观测方法，可获得高度逼真、自然、健康的3D图像收视效果。所述方法包括成像方法和观测方法；所述成像方法包括双摄像照相头镜头终端硬件和3D图像合成软件；所述观测方法包括物理隔离双眼视线的裸眼障壁3D观测和裸眼无镜片双管导视筒3D观测、裸眼双孔灯箱式相框3D观测方法等。所述方法可以在传统普通的手机平面屏幕以及实物印刷载体上，获得可用裸眼方便、舒适、健康的直接观看3D立体图像的效果。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，包括智能终端，所述智能终端上设有两个间隔设置的摄像头，并具体包括以下步骤：(1)图像采集步骤：通过所述智能终端的两个摄像头对同一拍摄对象进行拍摄并得到两张图片；(2)图像处理步骤：所述智能终端包括显示屏，将所述显示屏分隔为两个视区，对两张图片进行处理并使其分别在显示屏的两个相邻的视区内显示；(3)图像观测步骤：观察者利用观察设备直接对显示屏的两个相邻的视区进行观察，其中，保证观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区。

2.根据权利要求1所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，所述步骤(1)中的两张图片可通过以下方法中的任意一种得到：方法a、同时启动两个所述摄像头对同一拍摄对象同时进行拍摄；方法b、利用任意两个独立摄像头同时对同一拍摄对象进行拍摄；方法c、利用任意一个独立的摄像头单独接续进行两次拍摄，采用单个所述摄像头对拍摄对象进行拍摄后，将该摄像头平移一定距离再次对该拍摄对象进行拍摄。

3.根据权利要求1所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，在对拍摄对象进行拍摄前，对两个所述摄像头的参数进行调整并保证两个所述摄像头的各个参数均相同。

4.根据权利要求3所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，所述参数包括：快门速度、光圈值、对焦模式、曝光模式、白平衡和饱和度。

5.根据权利要求1所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，步骤(1)中所述的两个摄像头之间的间距可调。

6.根据权利要求1所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，所述智能终端为手机或平板电脑，当所述智能终端为手机时，两个所述摄像头之间的间距为2-10CM，当所述智能终端为平板电脑时，两个所述摄像头之间的间距为5-20CM。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：在所述左视区和右视区的分界处设置不透明隔板并将所述左视区和右视区相对隔开，观测时，观察者的鼻梁靠近所述隔板的上端，使得所述观察者的左眼只能观看到所述左视区、观察者的右眼只能观看到所述右视区，观察者的双眼先聚焦在视区以外，然后双眼同步平移至对应的视区，左眼看到的左视区的图像与右眼看到的右视区的图像将合为一体，即可观看到3D图像。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：制作两个中空的柱状筒，并使两个柱状筒可分别完全观测到左视区和右视区，观察者的双眼分别通过两个所述柱状筒观测左视区和右视区，观察者先闭上左眼，然后闭上右眼，再同时睁开双眼，即可观看到3D图像。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：采用两片凸透镜放置于眼镜或者镜筒支架上形成所述观察设备，将该观察设备放置于显示屏的上方，调节眼镜或者镜筒支架的高度和两个所述凸透镜之间的间距，观测时双眼分别靠近两个所述凸透镜，使左视区和右视区的图像分别通过两个所述凸透镜进入观察者的双眼，微调物镜和目镜距离，使左眼和右眼视野重合，即可观看到3D图像。

10.根据权利要求1-6中任意一项所述的裸眼3D立体成像及观测方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：制作一观测箱体，将箱体的一对相对设置的侧面分别定位为显示面和观测面，将所述左视区和右视区的图像分别置于所述显示面内并使所述图像与所述观测面相对设置，在所述观测面内设置两个间隔的观测孔，在两个所述观测孔内分别嵌入两片平镜片或者凸透镜，在两个所述观测孔之间设置一个隔板将所述左视区和右视区相对隔开，观测者双眼分别靠近两个所述观测孔即可观看到3D图像。