WO2006042952A1 - Dispositif et procede de visualisation autostereoscopique a base de lenticulaire, et procede de synthese d'images autostereoscopiques associe - Google Patents

Dispositif et procede de visualisation autostereoscopique a base de lenticulaire, et procede de synthese d'images autostereoscopiques associe Download PDF

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lenticular
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Xavier Levecq
Armand Azoulay
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Artistic Images
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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
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Definitions

  • the present invention relates to an autostereoscopic display device based on lenticular. It also aims at an autostereoscopic visualization method implemented in this device, as well as an associated autostereoscopic image synthesis method.
  • the field of the invention is more particularly that of three-dimensional color display screens, intended for example for the dissemination of advertising messages or information to the public.
  • An autostereoscopic display screen generally comprises:
  • a two-dimensional electronic LCD screen or plasma screen broadcasting a previously coded content, and a 2D-3D conversion screen, disposed at a short distance from the two-dimensional screen and operating in transmission, this screen being able to be of the parallax barrier type or the lenticular type.
  • Parallax barriers are simple to implement, inexpensive to manufacture, but are an obstacle to too many photons, especially when wants to encode many angles of view.
  • the transmission of a mask of an autostereoscopic screen may be less than 10%. This results in problems of photon flux and brightness of the screen.
  • the problem is then to find an appropriate way of coding the P views on the 2D electronic screen to standardize the horizontal and vertical loss of resolution, while maintaining the color coding RGB (Red Green Blue) or RGB (Red Green Blue) .
  • RGB Red Green Blue
  • RGB Red Green Blue
  • the document WOO010332 thus discloses a horizontal coding on a line.
  • the color coding is also performed horizontally on a line, with a different color per successive 3D pixel (lenticule).
  • the lenticules are vertical, but the loss of resolution is only on the horizontal axis.
  • the image for each shot is very dissymmetrical. For example, if we consider a 2D screen of dimensions in pixels 1200x768 and if we code 8 images, the resolution for each view is then 150x768, which represents a significant loss in resolution on the overall image.
  • the colors coding a 3D pixel are very far apart, with 2 times the pitch of the lenticule to code the three colors. We get a color fusion that is not very good on the retina, if we want a lot of angles.
  • the views are coded globally horizontally, but also vertically on 3 lines of screen pixels at least.
  • the coding surface of the color is at least equal to once the size of the lenticule (in horizontal) by 3 screen pixels (in vertical).
  • the loss in resolution is homogeneous in horizontal and vertical.
  • it can not be suitable. satisfactorily for plasma screens in which the cells are very close, even almost joined, which would lead to a significant mixture of images of different views between they.
  • the object of the present invention is to provide a lenticular-based color autostereoscopic viewing device providing a better resolution than current devices.
  • an autostereoscopic display device comprising a matrix display screen and a lenticular array disposed in front of the display screen and having a lenticular axis inclined relative to a vertical axis of the display screen, this lenticular network being arranged to receive and optically process a matrix image transmitted by the display screen, this matrix image being encoded to integrate a plurality P of viewpoints of the same scene.
  • the image emitted by the display screen is constituted by a set of three-dimensional pixels each constituted by the plurality P of views of an image pixel of the scene to be displayed, and in each three-dimensional pixel the different points of view of an image pixel concerned are coded horizontally while the three colors associated with each point of view of said image pixel concerned are coded in three rows along a coding axis substantially parallel to the lenticular axis.
  • the matrix display screen comprises a set of pixels each comprising three color columns (RGB), this screen being arranged to receive signals from encoding a content of N three-dimensional pixels according to a plurality P of viewpoints, and - the lenticular array comprises a plurality of cylindrical lenses arranged in parallel along a lenticular axis making a predetermined inclination angle a.
  • each three-dimensional pixel is coded, for each point of view among the plurality P of viewpoints, in the form of a first cell of a first color, d a second cell of a second color and a third cell of a third color, said first, second and third cells being respectively arranged on three consecutive rows and three consecutive color columns along a diagonal substantially parallel to the axis of the lenses, the P successive points of view associated with the same image pixel being arranged consecutively along the horizontal axis with a cyclic shift of said first, second and third colors.
  • the lenticular array is advantageously arranged so that each lens of the lenticular array substantially covers on a row of the matrix screen a number of cells equal to the number P of points of view.
  • the pitch of the lenticular array is preferably chosen to be substantially equal to the product of the horizontal width of the plurality P of points of view of the same image pixel and the cosine of the angle of inclination a.
  • the angle of inclination a. is then advantageously chosen such that tan a is substantially equal to the ratio of the width of a color cell to the height of said color cell.
  • the electronic display screen is a plasma screen.
  • an autostereoscopic visualization method implemented for an autostereoscopic visualization device according to the invention, this method comprising:
  • - a display of a previously coded image from an image acquired at a plurality of viewpoints, by a two-dimensional display screen, and • - a reception and optical treatment of said image viewed by a lenticular array disposed in front of said display screen and having a lenticular axis inclined with respect to a vertical axis of said display screen, so as to remotely generate a three-dimensional image, said matrix image being encoded to integrate a plurality of points of view of said image.
  • the image emitted by the display screen is constituted by a set of three-dimensional pixels each constituted by the plurality P of views of an image pixel of the scene to be displayed, and in each three-dimensional pixel the different points of view of an image pixel concerned are coded horizontally while the three colors associated with each point of view of said image pixel concerned are coded in three rows along a coding axis substantially parallel to the lenticular axis.
  • this method comprises:
  • a matrix display by an electronic display device on a set of pixels each comprising three horizontally arranged color cells (RGB), starting from a coding of signals resulting from a coding of a content of N three-dimensional pixels according to a plurality P of points of view, and
  • RGB horizontally arranged color cells
  • a lenticular network disposed in front of the display screen, this network comprising a plurality of cylindrical lenses arranged in parallel along an axis lenticule making a predetermined angle of inclination ⁇ relative to the axis of the columns of the display screen, each point of view, for a given three-dimensional pixel, being coded on a first cell of a first color, a second cell a second color and a third cell of a third color, said first, second and third cells being respectively arranged in three consecutive rows and three consecutive color columns along a line substantially parallel to the axis of the lenses, the P successive points of view associated with the same image pixel being arranged consecutively along the horizontal axis, with a cyclic shift of said first, second and third colors.
  • a method for synthesizing an autostereoscopic color image implemented to supply image content to a display device according to the invention, this method comprising: starting from a plurality P digital images each available in the form of a matrix of image pixels in Hi rows and Vi columns of color pixels and each corresponding to one of the P view points of the image, each color pixel consisting of three consecutive color cells horizontally, a synthesis of a coded visualization matrix consisting of an assembly of three-dimensional pixels each associated with one of said image pixels, each three-dimensional pixel comprising a set of P coded pixels each corresponding to a point of view associated with said pixel image, each coded pixel being constituted by three first, second and third coding cells respectively associated with a first, a second and a third color and respectively arranged in three consecutive rows and consecutive columns so that said coded pixel associated with a point of given view is substantially aligned along a diagonal between cells shifted in several consecutive rows and columns, said coded pixels of the same
  • FIG 1 is a synoptic view of an autostereoscopic display device according to the invention
  • FIG. 2 illustrates the internal structure of a coded image processed by the autostereoscopic display device according to the invention
  • FIG. 3 illustrating the main steps of the image synthesis method according to the invention.
  • the autostereoscopic display device 1 comprises a plasma screen 2 connected to an electronic module 3 for generating coded images, and a lenticular filter 4 in the form of a network of cylindrical lenses. parallel and inclined at an angle ce relative to the vertical axis of the plasma screen, this lenticular filter 4 being disposed in front of the plasma screen at a distance substantially equal to the focal length Fl of the lenses, which in a concrete example of embodiment is 20 mm, while each color cell of the display screen has a width of 286 microns.
  • the autostereoscopic display device 1 is intended to provide a display of advertising or information messages at a sufficiently large distance D from the screen, for example at a distance greater than 4.5 m, so that each eye OG, OD of a viewer receives distinct optical Im, In images provided by the lenticular network 4 and that by stereoscopic effect this viewer perceives a three-dimensional image.
  • the focal length of the cylindrical lenses depends on the optimal distance desired. It is necessary, at this optimal distance, that two successive images - coded by two successive color cells - are separated from the average distance Dy between two eyes, for example 65 mm.
  • the focal length f of the lenses can be determined according to the width CCh of a color cell and the optimal distance Dopt, by the formula:
  • the plasma screen consists, with reference to FIG. 2, of a matrix of elementary cells, comprising V rows of pixels - in FIG. 2, L1-L6 - and H pixel columns C1-C6 - in FIG. -C6-, each column of pixels comprising three columns of RVB color cells.
  • Each cell has, as a nonlimiting example, a height CCv and a width CCh.
  • the columns of the visualization matrix are successively columns of cells of Red, Green and Blue color. In the case described, the number P of viewpoints taken into account in the stereoscopic coding of the image is equal to 9.
  • each cell has a height CCv equal to 808 microns and a width CCh 286 ⁇ m.
  • the visualization matrix MC is coded so as to constitute a set of three-dimensional pixels or 3D pixels, each 3D pixel consisting of 9 coding pixels each corresponding to a point of view of a coded image pixel and arranged horizontally within the pixel. 3D.
  • each 3D pixel can be considered, with reference to FIG. 1, as an assembly of P (for example 9) coding pixels Pk of the same coded image point in the visualization matrix under P points of view.
  • a 3D pixel 12 which corresponds to a coordinate image point (1,2), consists of 9 coding pixels (li, 2 ), (2i, 2 ), (3i / 2 ) ( 4i, 2 ), (5i, 2 ), (6i, 2 ) / (7i, 2 ), (81,2), (9i, 2 ) each associated with a point of view for the image pixel [ 1,2] concerned.
  • the coding pixel (li, a) is itself composed of the following three cells:
  • the 9 coding pixels of the 3D pixel 12 are horizontally nested and substantially covered by the cylindrical lenticule Li which has an angle of inclination a and a width 2 which are determined to ensure this coverage of 3D pixels.
  • the angle of inclination a is such that tan is equal to the ratio of the height CCv of a cell to its width CCh.
  • the width of the lenticule depends in particular on the optimum distance desired. Indeed, when the spectator is at the optimal distance (finite distance), the distance separating two points of the two-dimensional screen seen simultaneously by a spectator's eye through two successive cylindrical lenses is not exactly equal to the horizontal distance separating the axes of the cylindrical lenses. The proportionality relation is equal to Dopt / (Dopt + f).
  • the width Z of each lenticular element can thus be determined from the following formula:
  • Each coding pixel is thus composed of three color cells each belonging to a row of pixels and a color column consecutive within the 3D pixel, so that this coding pixel has a color coding axis substantially parallel to the axis of the lenticular array. Furthermore, the color sequence of each coding pixel is shifted cyclically to each consecutive coding pixel within a 3D pixel.
  • FIG. 3 will now be an example of an implementation of a method for synthesizing autostereoscopic images according to the invention, these images being intended to feed an autostereoscopic display device according to the invention.
  • a prior phase (I) for obtaining digital images is considered according to a plurality of points of view, for example 9 in number, suitably chosen to provide a stereoscopic effect.
  • These digital images can be either synthesized or collected from remote sites or image banks, or still acquired by shooting.
  • Each of these digital images Ii, I2, • •, IK, • • -, Ip is constituted, for each point of view, of a matrix of image pixels, each of these image pixels Pi (i, j), .. , P ⁇ (i, j) containing three color information RV B.
  • a second phase (II) of the synthesis method consists in constructing a display matrix MC by elaborating, for each image point (i, j), a 3D pixel , referenced P3D (i, j) in FIG.
  • the display arrays MC each corresponding to an image of a coded sequence SC are then stored in a US image storage unit intended to be requested in response to a request from a control processor of an autostereoscopic display device 1 according to the invention.
  • the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
  • the invention is not limited to the single case of a plasma screen but can be implemented with other types of matrix structure screen, contiguous or spaced cells.

Abstract

Dispositif (1) de visualisation autostéréoscopique comprenant un écran de visualisation matriciel (2) et un réseau lenticulaire (4) disposé devant ledit écran de visualisation (2) et présentant un axe lenticulaire incliné par rapport à un axe vertical dudit écran de visualisation (2) , ledit réseau lenticulaire (4) étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par ledit écran de visualisation (2) , ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité (P) de points de vue d'une même scène. L'image émise par l'écran de visualisation (2) est constituée par un ensemble de pixels tridimensionnels (P3D) constitués chacun de la pluralité P de points de vue d'un pixel image de ladite scène, et, dans chaque pixel tridimensionnel (P3D) , les différents points de vue d'un pixel image concerné sont codés horizontalement tandis que les trois couleurs associées à chaque point de vue dudit pixel image concerné sont codées sur trois rangées selon un axe de codage sensiblement parallèle à l'axe lenticulaire. Utilisation notamment pour des panneaux d'affichage publicitaire et de communication publique.

Description

«Dispositif et procédé de visualisation autostéréoscopique à base de lenticulaire, et procédé de synthèse d'images autostéréoscopiques associé»
La présente invention concerne un dispositif de visualisation autostéréoscopique à base de lenticulaire. Elle vise également un procédé de visualisation autostéréoscopique mis en œuvre dans ce dispositif, ainsi qu'un procédé de synthèse d'images autostéréoscopiques associé.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des écrans d'affichage tridimensionnel en couleur, destinés par exemple à la diffusion de messages publicitaires ou d'information du public.
On connaît déjà des dispositifs de visualisation autostéréoscopique sans lunette mettant en œuvre, soit des technologies de barrière de parallaxe, soit des technologies lenticulaires. Un écran de visualisation autostéréoscopique comprend globalement:
- un écran électronique bidimensionnel, de technologie a cristaux liquides (LCD) ou à plasmas, diffusant un contenu préalablement codé, et un écran de conversion 2D-3D, disposé à faible distance de l'écran bidimensionnel et fonctionnant en transmission, cet écran pouvant être soit du type à barrière de parallaxe, soit du type lenticulaire.
Les barrières de parallaxe sont simples de mise en œuvre, de fabrication peu coûteuse, mais constituent un obstacle à de trop nombreux photons, surtout lorsque l'on souhaite coder de nombreux angles de vues. Ainsi, la transmission d'un masque d'un écran autostéréoscopique peut se trouver inférieure à 10%. Il en résulte des problèmes de flux photonique et de luminosité de l'écran.
Les écrans autostéréoscopiques qui mettent en œuvre des réseaux lenticulaires, présentent très peu de pertes en photon et ont donc une transmission proche de 100%, mais sont de fabrication plus coûteuse et plus délicats à mettre en œuvre.
Les écrans autostéréoscopiques couleur à base de lenticulaire actuels présentent cependant un problème de perte de résolution en horizontal en fonction du nombre de points de vue. La résolution est divisée par le nombre d'angles de vue. Or pour le confort des spectateurs devant un écran autostéréoscopique, il est nécessaire de prévoir un nombre élevé P de points de vue. Les zones floues de l'écran représentent un facteur l/P en surface. Il apparaît qu'un bon compromis dans le choix de P est situé entre 8 et 10.
Le problême posé est alors de trouver une façon appropriée de coder les P vues sur l'écran électronique 2D pour uniformiser la perte de résolution en horizontal et en vertical, tout en conservant le codage des couleurs RGB (Red Green Blue) ou RVB (Rouge Vert Bleu) . L'effet stéréoscopique doit nécessairement être un effet horizontal du fait de la morphologie des yeux. Donc, le codage de la stérêoscopie doit nécessairement être horizontal.
Le document WOO010332 divulgue ainsi un codage en horizontal sur une ligne. Le codage de la couleur est aussi effectué en horizontal sur une ligne, avec une couleur différente par pixel 3D (lenticule) successif. Il en résulte que les lenticules sont verticaux, mais la perte de résolution est uniquement sur l'axe horizontal. Ce qui a pour conséquence que l'image pour chaque prise de vue est très dissymétrique. Par exemple, si l'on considère un écran 2D de dimensions en pixels 1200x768 et si l'on code 8 images, la résolution pour chaque vue est alors 150x768, ce qui représente une perte significative en résolution sur l'image globale.
Par ailleurs, les couleurs codant un pixel 3D sont très éloignées les unes des autres, avec 2 fois le pas du lenticule pour coder les trois couleurs. On obtient alors une fusion des couleurs qui n'est pas très bonne sur la rétine, si l'on souhaite beaucoup d'angles de vue.
Dans l'écran autostéréoscopique divulgué dans le document EP0791847B1, on effectue un codage des vues globalement en horizontal, mais aussi en vertical sur 3 lignes de pixels écran au minimum. La surface de codage de la couleur est au moins égale à une fois la taille du lenticule (en horizontal) par 3 pixels écran (en vertical) . La perte en résolution est homogène en horizontal et en vertical. Toutefois, si un tel codage apparaît approprié pour des écrans 2D dans lesquels l'espacement entre les pixels et entre les cellules de couleurs des pixels -, est important, comme dans le cas de certains écrans LCD, en revanche, il ne peut pas convenir de façon satisfaisante pour des écrans plasma dans lesquels les cellules sont très proches, voire quasi jointes, ce qui conduirait à un mélange important des images des différentes vues entre elles .
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de visualisation autostêrëoscopique couleur à base de lenticulaire procurant une meilleure résolution que les dispositifs actuels.
Cet objectif est atteint avec un dispositif de visualisation autostéréoscopique comprenant un écran de visualisation matriciel et un réseau lenticulaire disposé devant l'écran de visualisation et présentant un axe lenticulaire incliné par rapport à un axe vertical de l'écran de visualisation, ce réseau lenticulaire étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par l'écran de visualisation, cette image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité P de points de vue d'une même scène.
Suivant l'invention, l'image émise par l'écran de visualisation est constituée par un ensemble de pixels tridimensionnels constitués chacun de la pluralité P de points de vue d'un pixel image de la scène à visualiser, et, dans chaque pixel tridimensionnel, les différents points de vue d'un pixel image concerné sont codés horizontalement tandis que les trois couleurs associées à chaque point de vue dudit pixel image concerné sont codés sur trois rangées selon un axe de codage sensiblement parallèle à l'axe lenticulaire.
On entend ici par image une scène que 1 'on représente en relief. Pour ce faire, une pluralité P de points de vue de cette image est nécessaire. Un pixel image correspond aux P points de vue d'un pixel de la scène. Avec un dispositif de visualisation selon l'invention, on résout le problème de l'uniformisation de la perte en résolution en horizontal et en vertical, en particulier pour un nombre de points de vue autour de 8, 9 ou 10. En effet, contrairement aux techniques de codage mises en œuvre dans les dispositifs de l'art antérieur, dans la présente invention, on réalise un véritable découplage entre d'une part le problème de la stërêoscopie qui doit nécessairement être traitée dans la dimension horizontale et celui du codage couleur qui est ici traitée sur trois rangées selon un axe de codage qui est précisément celui du réseau lenticulaire.
Dans une forme plus spécifique d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention dans lequel : - l'écran de visualisation matriciel comprend un ensemble de pixels comportant chacun trois colonnes de couleur (RVB) , cet écran étant agencé pour recevoir des signaux issus d'un codage d'un contenu de N pixels tridimensionnels selon une pluralité P de points de vue, et - le réseau lenticulaire comprend une pluralité de lentilles cylindriques disposées parallèlement selon un axe lenticulaire faisant un angle d'inclinaison prédéterminé a. par rapport à l'axe des colonnes de l'écran de visualisation, chaque pixel tridimensionnel est codé, pour chaque point de vue parmi la pluralité P de points de vue, sous la forme d'une première cellule d'une première couleur, d'une seconde cellule d'une seconde couleur et d'une troisième cellule d'une troisième couleur, lesdites première, seconde et troisième cellules étant disposées respectivement sur trois rangées consécutives et sur trois colonnes de couleur consécutives selon une diagonale sensiblement parallèle à l'axe des lentilles, les P points de vue successifs associés à un même pixel image étant disposés consécutivement selon l'axe horizontal avec un décalage cyclique desdites première, seconde et troisième couleurs.
Le réseau lenticulaire est avantageusement agencé de sorte que chaque lentille du réseau lenticulaire recouvre sensiblement sur une rangée de l'écran matriciel un nombre de cellules égal au nombre P de points de vue.
Le pas du réseau lenticulaire est choisi de préférence sensiblement égal au produit de la largeur horizontale de la pluralité P de points de vue d'un même pixel image et du cosinus de l'angle d'inclinaison a. L'angle d'inclinaison a. est alors avantageusement choisi tel que tan a est sensiblement égal au rapport de la largeur d'une cellule de couleur sur la hauteur de ladite cellule de couleur.
Dans une forme préférée de réalisation d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, l'écran de visualisation électronique est un écran plasma.
Suivant un autre aspect de 1 ' invention, il est proposé un procédé de visualisation autostéréoscopique, mis en œuvre pour un dispositif de visualisation autostëréoscopique selon l'invention, ce procédé comprenant:
- une visualisation d'une image préalablement codée à partir d'une image acquise selon une pluralité de points de vue, par un écran de visualisation bidimensionnel, et • - une réception et un traitement optique de ladite image visualisée, par un réseau lenticulaire disposé devant ledit écran de visualisation et présentant un axe lenticulaire incliné par rapport à un axe vertical dudit écran de visualisation, de façon à générer à distance une image tridimensionnelle, ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité de points de vue de ladite image.
Suivant l'invention, l'image émise par l'écran de visualisation est constituée par un ensemble de pixels tridimensionnels constitués chacun de la pluralité P de points de vue d'un pixel image de la scène à visualiser, et, dans chaque pixel tridimensionnel, les différents points de vue d'un pixel image concerné sont codés horizontalement tandis que les trois couleurs associées à chaque point de vue du dit pixel image concerné sont codés sur trois rangées selon un axe de codage sensiblement parallèle à l'axe lenticulaire.
Dans une forme spécifique de mise en œuvre du procédé de visualisation selon l'invention, dans laquelle ce procédé comprend:
- une visualisation matricielle par un dispositif de visualisation électronique sur un ensemble de pixels comprenant chacun trois cellules de couleur (RVB) disposées horizontalement, à partir d'un codage de signaux issus d'un codage d'un contenu de N pixels tridimensionnels selon une pluralité P de points de vue, et
- une réalisation d'images autostérêoscopiques par un réseau lenticulaire disposé devant l'écran de visualisation, ce réseau comprenant une pluralité de lentilles cylindriques disposées parallèlement selon un axe lenticulaire faisant un angle d'inclinaison prédéterminé α par rapport à l'axe des colonnes de l'écran de visualisation, chaque point de vue, pour un pixel tridimensionnel donné, étant codé sur une première cellule d'une première couleur, une seconde cellule d'une seconde couleur et une troisième cellule d'une troisième couleur, lesdites première, seconde et troisième cellules étant disposées respectivement sur trois rangées consécutives et trois colonnes de couleur consécutives le long d'une droite sensiblement parallèle à l'axe des lentilles, les P points de vue successifs associés à un même pixel image étant disposés consécutivement selon l'axe horizontal, avec un décalage cyclique desdites première, seconde et troisième couleurs. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour synthétiser une image autostéréoscopique couleur, mis en œuvre pour alimenter en contenu image un dispositif de visualisation selon l'invention, ce procédé comprenant: à partir d'une pluralité P d'images numériques disponibles chacune sous la forme d'une matrice de pixels image en Hi rangées et Vi colonnes de pixels couleurs et correspondant chacun à un des P points de vue de l'image, chaque pixel couleur étant constitué de trois cellules couleurs consécutives horizontalement, une synthèse d'une matrice de visualisation codée constituée d'un assemblage de pixels tridimensionnels associés chacun à un desdits pixels image, chaque pixel tridimensionnel comprenant un ensemble de P pixels codés correspondant chacun à un point de vue associé audit pixel image, chaque pixel codé étant constitué par trois première, seconde et troisième cellules de codage associées respectivement à une première, une seconde et une troisième couleur et disposées respectivement dans trois rangées consécutives et colonnes consécutives de sorte que ledit pixel codé associé à un point de vue donné est sensiblement aligné selon une diagonale entre cellules décalées sur plusieurs rangées et colonnes consécutives, lesdits pixels codés d'un même pixel tridimensionnel étant disposés consécutivement selon l'axe horizontal avec un décalage cyclique des couleurs au sein de chaque pixel codé consécutif.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels:
-la figure 1 est une vue synoptique d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon 1 ' invention,
-la figure 2 illustre la structure interne d'une image codée traitée par le dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, et
-la figure 3 illustrant les étapes principales du procédé de synthèse d'image selon l'invention.
On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 et 2, un exemple de dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention.
Le dispositif de visualisation autostéréoscopique 1 comprend un écran plasma 2 relié à un module électronique 3 de génération d'images codées, et un filtre lenticulaire 4 sous la forme d'un réseau de lentilles cylindriques parallèles et inclinées d'un angle ce par rapport à l'axe vertical de l'écran plasma, ce filtre lenticulaire 4 étant disposé devant l'écran plasma à une distance sensiblement égale à la longueur focale Fl des lentilles, qui dans un exemple concret de réalisation est de 20 mm, tandis que chaque cellule de couleur de l'écran de visualisation présente une largeur de 286 μm.
Le dispositif de visualisation autostéréoscopique 1 selon l' invention est prévu pour fournir un affichage de messages publicitaires ou d'information à une distance D suffisamment grande de l'écran, par exemple à une distance supérieure à 4,5m, de sorte que chaque œil OG, OD d'un spectateur reçoive des images optiques distinctes Im, In fournies par le réseau lenticulaire 4 et que par effet stéréoscopique ce spectateur perçoive une image tridimensionnelle.
La distance focale des lentilles cylindriques dépend de la distance optimale désirée. Il faut, à cette distance optimale, que deux images successives - codées par deux cellules de couleur successives - soient séparées de la distance moyenne Dy entre deux yeux, par exemple de 65 mm. La distance focale f des lentilles peut être déterminée en fonction de la largeur CCh d'une cellule de couleur et de la distance optimale Dopt, par la formule:
f= CCh. Dopt/ Dy « 20 mm
Si par exemple la distance optimale Dopt souhaitée est de 4,5 m, et la largeur CCh est égale à 286 μm, la distance focale f est alors d'environ 20 mm. L'écran plasma est constitué, en référence à la figure 2, d'une matrice de cellules élémentaires, comportant V rangées de pixels - en figure 2, L1-L6 - et H colonnes de pixel C1-C6 - en figure 2, C1-C6-, chaque colonne de pixels comprenant trois colonnes de cellules de couleurs R V B. Chaque cellule présente, à titre d'exemple non limitatif, une hauteur CCv et une largeur CCh. Les colonnes de la matrice de visualisation sont successivement des colonnes de cellules de couleur Rouge, Verte et Bleu. Dans le cas décrit, le nombre P de points de vue pris en compte dans le codage stéréoscopique de 1 ' image est égal à 9.
A titre d'exemple, pour un écran de technologie plasma actuellement disponible dans le commerce, tel que l'écran PIONEER de référence PDP50MEX1, correspondant à une matrice de 768x1280 pixels, chaque cellule a une hauteur CCv égale à 808 μm et une largeur CCh de 286 μm.
La matrice de visualisation MC est codée de façon à constituer un ensemble de pixels tridimensionnels ou pixels 3D, chaque pixel 3D étant constitué de 9 pixels de codage correspondant chacun à un point de vue d'un pixel image codé et disposés horizontalement au sein du pixel 3D. Ainsi, chaque pixel 3D peut être considéré, en référence à la figure 1, comme un assemblage de P (par exemple 9) pixels de codage Pk d'un même point image codé dans la matrice de visualisation sous P points de vue.
A titre d'exemple illustré en figure 2, un pixel 3D 12, qui correspond à un point image de coordonnée (1,2), est constitué de 9 pixels de codage (li,2) , (2i,2) , (3i/2) (4i,2) , (5i,2) , (6i,2) / (7i,2) , (81,2) , (9i,2) associés chacun à un point de vue pour le pixel image [1,2] concerné. Le pixel de codage (li,a) est lui-même constitué des trois cellules suivantes:
- une première cellule « Rouge» I1,2 située dans la colonne de pixel C4 et dans la rangée Ll, - une seconde cellule « Bleue» I1,2 située dans la colonne de pixel C3 et dans la rangée L2, et
- une troisième cellule « Verte» llf2 située dans la colonne de pixel C3 et dans la rangée L3.
Les 9 pixels de codage du pixel 3D 12 sont imbriqués horizontalement et sensiblement couverts par le lenticule cylindrique Li qui présente un angle d'inclinaison a et une largeur 2 qui sont déterminées pour assurer cette couverture de pixels 3D.
L'angle d'inclinaison a est tel que tan en est égal au rapport de la hauteur CCv d'une cellule sur sa largeur CCh.
La largeur î du lenticule dépend notamment de la distance optimale désirée. En effet, lorsque le spectateur est à la distance optimale (distance finie) , la distance séparant deux points de l'écran bidimensionnel vus simultanément par un œil du spectateur à travers deux lentilles cylindriques successives n'est pas exactement égale à la distance horizontale séparant les axes des lentilles cylindriques. La relation de proportionnalité est égale à Dopt/ (Dopt + f) . La largeur Z de chaque élément lenticulaire peut ainsi être déterminée à partir de la formule suivante:
i ≈ cos of. P. CCh. Dopt /(Dopt+f)
Chaque pixel de codage est ainsi constitué de trois cellules de couleur appartenant chacune à une rangée de pixels et à une colonne de couleur consécutives au sein du pixel 3D, de sorte que ce pixel de codage présente un axe de codage couleur sensiblement parallèle à 1 ' axe du réseau lenticulaire. Par ailleurs, la séquence de couleurs de chaque pixel de codage est décalée cycliquement à chaque pixel de codage consécutif au sein d'un pixel 3D.
On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, un exemple d'implémentation d'un procédé de synthèse d'images autostéréoscopiques selon l'invention, ces images étant destinées à alimenter un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention.
On considère tout d'abord une phase préalable (I) d'obtention d'images numériques selon une pluralité P de points de vue, par exemple au nombre de 9, choisis de manière appropriée pour procurer un effet stéréoscopique.
Ces P images numériques peuvent être soit synthétisées, soit collectées à partir de sites distants ou de banques d'images, soit encore acquises par prises de vue.
Chacune de ces images numériques Ii, I2, • • , IK, • • - , Ip est constituée, pour chaque point de vue, d'une matrice de pixels image, chacun de ces pixels image Pi (i,j) , .. ,Pκ(i,j) contenant trois informations de couleur R V B. Une seconde phase (II) du procédé de synthèse consiste à construire une matrice de visualisation MC en élaborant, pour chaque point image (i,j) , un pixel 3D, référencé P3D(i,j) en figure 3, à partir de l'agrégation des 9 pixels image correspondant aux 9 points de vue, avec le mode de codage spécifique à l'invention, à savoir un codage horizontal des points de vue stéréoscopiques et un codage incliné des couleurs de chaque pixel de codage P1 (i,j) ,...Pκ(i, j) .
Dans une troisième phase (III) , les matrices de visualisation MC correspondant chacune à une image d'une séquence codée SC, sont ensuite stockées dans une unité de stockage d'images US prévue pour être sollicitée en réponse à une requête émanant d'un processeur de commande d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique 1 selon 1 ' invention.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, l'invention n'est pas limitée au seul cas d'un écran plasma mais peut être mise en œuvre avec d'autres types d'écran de structure matricielle, à cellules jointives ou espacées. Par ailleurs, on peut bien sûr envisager un nombre de points de vue différents de 9 pourvu qu' il soit au moins égal à deux et un codage des couleurs autre que le codage RVB qui constitue actuellement la référence dans le monde de la visualisation couleur.

Claims

REVENDICATION
1. Dispositif (1) de visualisation autostéréoscopique comprenant un écran de visualisation matriciel (2) et un réseau lenticulaire (4) disposé devant ledit écran de visualisation (2) et présentant un axe lenticulaire incliné par rapport à un axe vertical dudit écran de visualisation
(2) , ledit réseau lenticulaire (4) étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par ledit écran de visualisation (2) , ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité (P) de points de vue d'une même scène, caractérisé en ce que l'image émise par l'écran de visualisation (2) est constituée par un ensemble de pixels tridimensionnels (P3D) constitués chacun de la pluralité P de points de vue d'un pixel image de ladite scène, et en ce que, dans chaque pixel tridimensionnel (P3D) , les différents points de vue d'un pixel image concerné sont codés horizontalement tandis que les trois couleurs associées à chaque point de vue dudit pixel image concerné sont codées sur trois rangées selon un axe de codage sensiblement parallèle à l'axe lenticulaire.
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans , lequel : l'écran de visualisation matriciel comprend un ensemble de pixels comportant chacun trois colonnes de couleur (RVE) , cet écran étant agencé pour recevoir des signaux issus d'un codage d'un contenu de N pixels tridimensionnels selon une pluralité P de points de vue, et le réseau lenticulaire comprend une pluralité de lentilles cylindriques disposées parallèlement selon un axe lenticulaire faisant un angle d'inclinaison prédéterminé α par rapport à l'axe des colonnes de 1 'écran de visualisation, caractérise en ce que chaque pixel tridimensionnel est codé, pour chaque point de vue parmi la pluralité P de points de vue, sous la forme d'une première cellule d'une première couleur, d'une seconde cellule d'une seconde couleur et d'une troisième cellule d'une troisième couleur, lesdites première, seconde et troisième cellules étant disposées respectivement sur trois rangées consécutives et sur trois colonnes de couleur consécutives selon une diagonale sensiblement parallèle à l'axe des lentilles, les P points de vue successifs associés à un même pixel image étant disposés consécutivement selon l'axe horizontal avec un décalage cyclique desdites première, seconde et troisième couleurs.
3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau lenticulaire (4) est agencé de sorte que chaque lentille (Li) du réseau lenticulaire recouvre sensiblement sur une rangée de l'écran matriciel
(2) un nombre de cellules de couleur qui est égal au nombre P de points de vue.
4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pas (1) du réseau lenticulaire (4) est sensiblement égal au produit de la largeur horizontale de la pluralité P de points de vue d'un même pixel image, du cosinus de l'angle d'inclinaison a. et du rapport d'une distance optimale de visualisation Dopt sur la somme de cette distance optimale Dopt et de la distance focale f du réseau lenticulaire.
5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison a est choisi tel que tan a est sensiblement égal au rapport de la largeur (CCh) d'une cellule de couleur sur la hauteur (CCv) de ladite cellule de couleur.
6. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran de visualisation électronique (2) est un écran plasma.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'écran de visualisation électronique est un écran à cristaux liquides (LCD) .
8. Procédé de visualisation autostéréoscopique, mis en œuvre pour un dispositif de visualisation autostéréoscopique (1) selon l'une des revendications précédentes, comprenant: une visualisation d'une image matricielle préalablement codée à partir d'une image obtenue ou collectée selon une pluralité (P) de points de vue, par un écran de visualisation bidimensionnel (2) , et
- une réception et un traitement optique de ladite image matricielle visualisée, par un réseau lenticulaire (4) disposé devant ledit écran de visualisation (2) et présentant un axe lenticulaire incliné par rapport à un axe vertical dudit écran de visualisation, de façon à générer à distance une image tridimensionnelle (Im, In) , ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité (P) de points de vue de ladite image, caractérisé en ce que l'image émise par l'écran de visualisation est constituée par un ensemble de pixels tridimensionnels constitués chacun de la pluralité P de points de vue d'un pixel image de la scène à visualiser, et en ce que, dans chaque pixel tridimensionnel, les différents points de vue d'un pixel image concerné sont codés horizontalement tandis que les trois couleurs associées à chaque point de vue dudit pixel image concerné sont codées sur trois rangées selon un axe de codage sensiblement parallèle à l'axe lenticulaire.
9. Procédé de visualisation selon la revendication 8, comprenant:
- une visualisation matricielle par un dispositif de visualisation électronique (2) sur un ensemble de pixels comprenant chacun trois cellules de couleur (RVB) disposées horizontalement, à partir d'un codage de signaux issus d'un codage d'un contenu de N pixels tridimensionnels (P3D) selon une pluralité P de points de vue, et - une réalisation d'images autostéréoscopiques par un réseau lenticulaire (4) disposé devant l'écran de visualisation (2), ce réseau comprenant une pluralité de lentilles cylindriques disposées parallèlement selon un axe lenticulaire faisant un angle d'inclinaison prédéterminé α par rapport à l'axe des colonnes de l'écran de visualisation (2) , caractérisé en ce que chaque point de vue, pour un pixel tridimensionnel donné (P3D) , est codé sur une première cellule d'une première couleur, une seconde cellule d'une seconde couleur et une troisième cellule d'une troisième couleur, lesdites première, seconde et troisième cellules étant disposées respectivement sur trois rangées consécutives et trois colonnes de couleur consécutives le long d'une droite sensiblement parallèle à l'axe des lentilles, les P points de vue successifs associés à un même pixel image étant disposés consécutivement selon 1 'axe horizontal, avec un décalage cyclique desdites première, seconde et troisième couleurs.
10. Procédé pour synthétiser une image autostéréoscopique couleur, mis en œuvre pour alimenter en contenu image un dispositif de visualisation (1) selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant, à partir d'une pluralité (P) d'images numériques préalablement obtenues ou collectées (I) chacune sous la forme d'une matrice de pixels image, chaque pixel du dispositif de visualisation étant constitué de trois cellules couleurs consécutives horizontalement:
- une synthèse (II) d'une matrice de visualisation codée (MC) constituée d'un assemblage de pixels tridimensionnels (P3D) comprenant chacun un ensemble de P pixels codés correspondant chacun à un point de vue associé audit pixel image, chaque pixel codé étant constitué par trois première, seconde et troisième cellules de codage associées respectivement à une première, une seconde et une troisième couleurs et disposées respectivement dans trois rangées consécutives et colonnes de couleur consécutives de sorte que ledit pixel codé associé à un point de vue donné est sensiblement aligné selon une diagonale entre cellules de couleur décalées sur plusieurs rangées et colonnes de couleur consécutives, lesdits pixels codés d'un même pixel tridimensionnel (P3D) étant disposés consécutivement selon l'axe horizontal avec un décalage cyclique des couleurs au sein de chaque pixel codé consécutif.
11. Procédé de synthèse selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque colonne de la matrice de visualisation synthétisée (MC) contient des cellules de codage associées à une même couleur.
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