DE10118461C2

DE10118461C2 - Verfahren und Anordnung zur Darstellung eines mehrdimensionalen Bildes

Info

Publication number: DE10118461C2
Application number: DE10118461A
Authority: DE
Inventors: Ingo Relke
Original assignee: 4D Vision GmbH
Current assignee: Newsight 07745 Jena De GmbH
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: DE10118461A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Darstellung eines mehrdimensionalen Bildes auf der Grundlage mehrerer Ansichten A_k einer Szene oder eines Gegenstandes, mit k = 1, . . ., n, bei dem Teilinformationen der Ansichten A_k ausgewählt und auf einem ersten Raster R₁ gezeigt werden, und mit auf einem zweiten Raster R₂ angeordneten optischen Elementen gesonderte Ausbreitungsrichtungen für jede der ausgewählten Teilinformationen vorge geben werden, sowohl die Positionen von Teilinformationen auf dem ersten Raster R₁ als auch die Positionen der optischen Elemente auf dem zweiten Raster R₂ nach Spal ten und Zeilen vorgegeben werden, die Positionierung der optischen Elemente auf dem zweiten Raster R₂ in Abhängigkeit von einem Codierschlüssel und eine Zuwei sung von Ansichten A_k, aus denen Teilinformationen ausgewählt und gezeigt werden, zu Positionen auf dem ersten Raster R₁ in Abhängigkeit von einem Decodierschlüssel erfolgt oder umgekehrt, und nur bei Verwendung eines zum Codierschlüssel passen den Decodierschlüssels die Ausbreitungsrichtungen der einzelnen Teilinformationen so vorgegeben werden, daß das eine Auge eines Betrachters überwiegend von Teilin formationen einer ersten Auswahl der Ansichten A_k und das andere Auge desselben Betrachters überwiegend von Teilinformationen einer zweiten Auswahl der Ansichten A_k getroffen wird und dabei das Bild dreidimensional dargestellt wird.

Moderne Verfahren zur Darstellung mehrdimensionaler, bevorzugt dreidimensionaler Bil der von Szenen oder Gegenständen, wie beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster DE 200 02 149 U1 beschrieben, benutzen autostereoskopische Methoden, die auf der Verwendung weniger, handelsüblicher Baugruppen basieren. Ein besonders bevorzugtes Verfahren beruht auf der Zerlegung mehrerer Ansichten A_k, wobei k zwischen 1 und einer natürlichen Zahl n, mit n ≧ 2, liegen kann, in Teilinformationen, von denen ausgewählte auf einem ersten Raster R₁ gezeigt werden. Für jede der gezeigten Teilinformationen wer den mit auf einem zweiten Raster R₂ angeordneten optischen Elementen gesonderte Aus breitungsrichtungen so vorgegeben, daß das linke Auge eines Betrachters in einem Be trachtungsraum überwiegend von Teilinformationen einer ersten Auswahl von Ansichten, beispielsweise A_k mit k = 1, . . ., 2, getroffen wird, und das rechte Auge desselben Betrachters überwiegend von Teilinformationen einer zweiten Auswahl von Ansichten, beispielsweise A_k mit k = 5, . . ., 6, getroffen wird. Durch die unterschiedliche Wahrnehmung von rechtem und linkem Auge entsteht ein dreidimensionales Bild.

Das in DE 200 02 149 U1 beschriebene Verfahren und auf dem Verfahren basierende An ordnungen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So können solche Anordnungen von Fachleuten in den Schutz verletzender Weise leicht nachgebaut werden, gerade weil sie aus handelsüblichen Baugruppen bestehen und alle gleichartig sind.

Weiterhin ist es, beispielsweise aus Gründen der Datensicherheit, wünschenswert, eine Gruppe von Anordnungen von einer Zentralstelle aus zu steuern, gleichzeitig jedoch zwi schen verschiedenen Untergruppen, z. B. Anordnungen in verschiedenen Bereichen eines Betriebs, zu unterscheiden. Denkbar wären Bereiche mit unterschiedlichen Sicherheitsan forderungen, wie zum Beispiel Entwicklung einerseits und Öffentlichkeitsarbeit anderer seits, wobei an ersteren Bereich höhere Anforderungen zu stellen wären. Um zu verhin dern, daß dreidimensionale Darstellungen aus dem Entwicklungsbereich ungewollterweise der Öffentlichkeit zugänglich werden, ist eine Unterscheidung zwischen Untergruppen von Anordnungen zur dreidimensionalen Darstellung in beiden Bereichen erforderlich, so daß dreidimensionale Darstellungen aus dem Entwicklungsbereich nicht ohne weiteres im Öf fentlichkeitsarbeitsbereich gezeigt werden können. Unterschiedliche Zugangsberechtigun gen - wie Paßwörter - zu den Untergruppen allein reichen nicht unbedingt aus, und auch eine einfache Verschlüsselung des Bildes allein erfüllt nicht die z. T. sensiblen Sicherheits anforderungen. Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Anordnun gen lassen sich diese Anforderungen nicht erfüllen.

Zum Stand der Technik gehören auch Verschlüsselungsverfahren für zweidimensionale Bilder, wie sie z. B. im Internet regelmäßig benutzt werden. Dadurch läßt sich die Darstel lung verhindern, sofern man nicht über einen passenden Entschlüsselungsalgorithmus verfügt. Grund dafür kann die Verwendung eines Bildes sein, welches urheberrechtlich geschützt ist und dessen unerlaubte Vervielfältigung verhindert werden soll, oder auch von betriebsinternen Grafiken, deren Veröffentlichung unerwünscht ist. Diese Verfahren lassen sich zwar prinzipiell auch auf mehrdimensionale Bilder erweitern, da es sich jedoch bei Verschlüsselung und Entschlüsselung jeweils um Algorithmen handelt, läßt sich eine Unterscheidung in Untergruppen, wie im vorangegangenen Absatz beispielsweise be schrieben, allein auf Grundlage dieser Verfahren nicht durchführen.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Darstellung von Bildinformationen mehrdimensionaler Bilder dahingehend zu verbessern, daß mit höherer Sicherheit eine unberechtigte Kenntnisnahme des Bildin halts auch bei mehreren Nutzern verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren und einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Codierschlüssel aus ersten Einflußgrößen L gebildet wird, die die Zuweisung eines jeden optischen Elements zu einer Spalte mit dem Spaltenindex p und einer Zeile mit dem Zeilenindex q beeinflussen und der Decodierschlüssel aus zweiten Einflußgrößen M gebildet wird, die die Zuweisung einer Ansicht A_k, aus der eine Teilinformation ausgewählt und gezeigt wird, zu einer Spalte mit dem Spalten index i und einer Zeile mit dem Zeilenindex j beeinflussen, wobei die ersten Einfluß größen L von ganzen Zahlen g_l und die zweiten Einflußgrößen M von ganzen Zahlen h_m gebildet werden und jede der die ersten Einflußgrößen L bildenden Zahlen g_l einer Zeile oder Spalte des zweiten Rasters R₂ und jede der die zweiten Einflußgrößen M bildenden Zahlen h_m einer Zeile oder Spalte des ersten Rasters R₁ zugeordnet wird, die einer Position im ersten Raster R₁ zugeordnete Ansicht A_k, aus der eine Teilinformation ausgewählt und gezeigt wird, einer um soviele Plätze in der jeweiligen Zeile oder Spalte versetzten Position zugeordnet wird, wie die dieser Zeile oder Spalte zugeord nete Zahl angibt, und die optischen Elemente auf dem zweiten Raster R₂ um so viele Plätze in der jeweiligen Zeile oder Spalte versetzt positioniert werden, wie die dieser Zeile oder Spalte zugeordnete Zahl angibt.

Da jede Ansicht in Teilinformationen zerlegt wird, beispielsweise auf einem Raster ähnli cher Größe wie bei den Rastern R₁ oder R₂, stehen insgesamt mehr Teilinformationen zur Verfügung, als tatsächlich dargestellt werden können. Aus diesem Grund wird zunächst jeder Position im Raster eine Ansicht A_k zugewiesen, charakterisiert durch ihren Index k. Aus dieser Ansicht, die bereits zerlegt ist, wird die Teilinformation von der entsprechen den Position ausgewählt und wiedergegeben, wobei eine Teilinformation durch ihre Wel lenlänge charakterisiert ist. Zerlegt man beispielsweise die Ansicht rasterförmig in genau so viele Teile, wie das erste Raster R₁ Zeilen j und Spalten l hat, und weist einer Position (i, j) im ersten Raster R₁ die Ansicht A_k zu, so wird die Teilinformation ausgewählt, die sich in der zerlegten Ansicht A_k ebenfalls an der Position (l, j) befindet.

Die Positionen auf den beiden Rastern R₁ und R₂ werden nach Spalten und Zeilen vorge geben, so daß die Positionen der Teilinformationen auf dem ersten Raster R₁ durch einen ersten Spaltenindex i und einen ersten Zeilenindex j charakterisiert werden und die Posi tionen der optischen Elemente auf dem zweiten Raster R₂ durch einen zweiten Spaltenin dex p und einen zweiten Zeilenindex q charakterisiert werden. Der Codierschlüssel wird in diesem Fall bevorzugt aus ersten Einflußgrößen L gebildet, die die Zuweisung eines jeden optischen Elements auf eine Position (q, p) beeinflussen, der Decodierschlüssel wird aus zweiten Einflußgrößen M gebildet, die die Zuweisung einer Ansicht A_k, aus der eine Teilin formation ausgewählt und gezeigt wird, zu einer Position (j, i) beeinflussen.

Die Einflußgrößen L und M werden von ganzen Zahlen g_l bzw. h_m gebildet, wobei jede dieser Zahlen g_l und h_m einer Zeile oder Spalte des zweiten Rasters R₂ bzw. des ersten Rasters R₁ zugeordnet wird. Die Codierung besteht dann darin, daß die optischen Ele mente auf dem zweiten Raster R₂ um so viele Plätze in der jeweiligen Zeile oder Spalte versetzt positioniert werden, wie die dieser Zeile oder Spalte zugeordnete Zahl angibt, und die Decodierung besteht darin, daß die einer Position im ersten Raster R₁ zugeordnete Ansicht A_k, aus der eine Teilinformation ausgewählt und gezeigt wird, einer um soviele Plätze in der jeweiligen Zeile oder Spalte versetzten Position zugeordnet wird, wie die die ser Zeile oder Spalte zugeordnete Zahl angibt. Dabei sollte man die Zahlen g_l und h_m nicht zu groß wählen, damit an den Rändern keine zu großen Lücken entstehen, auf denen kei ne Teilinformationen gezeigt werden, was sich in der Wahrnehmung als Ausfransung des Bildes bemerkbar machen könnte. Die maximalen Versetzungen, bei denen keine wesent liche Ausfransung erkennbar ist, hängen auch von der Größe der Bildelemente ab, wählt man z. B. handelsübliche LC-Displays mit etwa 1024 × 768 Bildelementen zur Darstellung, so ergibt eine maximale Versetzung von drei Positionen in jeder Richtung ein gutes Er gebnis, was gute Codierung Ausfransung betrifft. Alternativ kann man jedoch auch die Ansichten A_k zeilen- und spaltenweise in mehr Teilinformationen (z. B. 1030 × 774) zerle gen, als das erste Raster R₁ über Bildelemente (z. B. 1024 × 768) verfügt, und den gezeigten Bildbereich in die Mitte legen, so daß an den Rändern jeweils zusätzliche Teilinformatio nen vorhanden sind, die bei versetzter Positionierung (im Beispiel maximal drei Positionen in jeder Richtung) eingeschoben und gezeigt werden können. Falls die Anzahl n der An sichten ein Teiler der Rasterdimensionen sein sollte, so kann die versetzte Positionierung auch zyklisch erfolgen, d. h. optische Elemente oder Ansichten A_k, aus denen Teilinforma tionen ausgewählt und gezeigt werden, die z. B. über den rechten Rand einer Zeile hinaus versetzt würden, können in diesem Fall am Anfang wieder eingefügt werden.

Besonders effektiv ist das Verfahren in dem Fall, in dem die versetzte Positionierung von optischen Elementen im zweiten Raster R₂ und die versetzte Zuweisung der Ansichten A_k zu Positionen im ersten Raster R₁ nur zeilenweise erfolgt, was mit weniger Aufwand zu realisieren ist als eine zeilen- und spaltenweise Versetzung, aber dennoch eine sehr gute Wirkung hat. Die Anzahl der ersten Einflußgrößen L wird in diesem Fall entsprechend der Anzahl der Zeilen im zweiten Raster R₂ gewählt, die Anzahl der zweiten Einflußgrößen M entsprechend der Anzahl der Zeilen im ersten Raster R₁. Jede der Zahlen g_l wird einer Zeile im zweiten Raster R₂, und jeder der Zahlen h_m einer Zeile im ersten Raster R₁ zugeordnet.

Zweckmäßig wählt man als Einflußgrößen L und M stochastisch verteilte, ganze Zahlen. Diese können beispielsweise mit einem Zufallsgenerator erzeugt werden. Durch diesen Schritt wird die Nachahmung weiter erschwert. Ein Nebeneffekt ist die Verminderung der Ausbildung von Vorzugsrichtungen, was die Ausbildung von Moiré-Effekten unterdrückt.

Vorzugsweise wird man die Einflußgrößen L und M so wählen, daß ihre Summe jeweils "Null" ergibt. Das bedeutet, daß ebenso viele Teilinformationen bzw. optische Elemente nach links versetzt werden wie nach rechts, und daß die mittlere Versetzung verschwindet.

Zweckmäßig ist es außerdem, den Wertebereich der Einflußgrößen L und M auf ein kleines Intervall um "Null", vorzugswiese auf den Bereich zwischen -3 und +3, zu beschränken. Man erzielt auf diese Weise gute Ergebnisse und braucht an den Rändern nicht zuviele zusätzliche Teilinformationen zur Verfügung zu stellen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden den Ansichten A_k, aus denen Teilinformationen ausgewählt und gezeigt werden, nach der Formel

Positionen (j, i') auf dem ersten Raster R₁ zugewiesen. Dabei bezeichnet

- i den Index einer ersten Spalte im ersten Raster R₁,
- j den Index einer Zeile im ersten Raster R₁,
- i' den Index einer zweiten Spalte im ersten Raster R₁,
- k die fortlaufende Nummer der Ansicht A_k, mit k = 1, . . ., n, aus der die Teilinformation stammt, die einer bestimmten Position im ersten Raster R₁ zugewiesen wird,
- n die Gesamtzahl der jeweils verwendeten Ansichten A_k,
- c_ji eine wählbare Koeffizientenmatrix zur Kombination bzw. Mischung der verschie denen von den Ansichten A_k stammenden Teilinformationen, und
- IntegerPart eine Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

Dabei hängt der in der Formel (1) verwandte Spaltenindex i mit dem Spaltenindex i' der tatsächlichen Position über die Beziehung

i' = i + h^j _m (2)

zusammen. h_m ^j ist dabei eine ganze Zahl aus den zweiten Einflußgrößen M mit Wirkung auf die Zeile j. Ist diese Zahl "Null", so werden die Ansichten A_k in dieser Zeile nicht ver setzt zugewiesen, d. h. es findet für diese Zeile keine Codierung bzw. Decodierung statt. Ist diese Zahl ungleich "Null", so werden die Ansichten A_k versetzt zugewiesen, die gezeig te Teilinformation einer Ansicht wird bezüglich der neuen Position ausgewählt. Im Falle eines ersten Rasters R₁ aus selbstleuchtenden oder beleuchteten Bildelementen, wie bei spielsweise in einem LC-Display, kann der Zeilenindex j Werte zwischen 1 und der verti kalen Bildelementauflösung, hier gleich der Pixelauflösung, annehmen. Der Spaltenindex i kann Werte zwischen 1 und der horizontalen Bildelementauflösung annehmen; im Falle der Darstellung der Teilinformationen auf Bildelementen mit RGB-Subpixeln für die Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) ist das der dreifache Wert der Pixelauflösung. Für den Spaltenindex i' kann entsprechend der ganzen Zahlen h_m ^j aus den zweiten Einflußgrößen M ein etwas erweiterter Wertebereich in Frage kommen, um die Versetzungen über die Ränder hinaus angemessen zu berücksichtigen.

Die Matrixelemente der Koeffizientenmatrix c_ji können reelle Zahlen sein. Bei Vorgabe die ser Parameter wird dann das auf dem ersten Raster R₁ dargestellte, aus den verschiedenen Teilinformationen der Ansichten A_k kombinierte Gesamtbild entsprechend der Gleichung (1) erzeugt, indem alle möglichen Indexpaare (j, i) durchlaufen werden.

Weiterhin werden in dieser Ausführung als optische Elemente verschiedene Wellenlängen filter ausgewählt. Diese Wellenlängenfilter sind jeweils entweder nur für eine bestimmte Wellenlänge λ_b transparent, oder für einen Wellenlängenbereich Δλ_b. Beispielsweise kann es sich um drei verschiedene Filtertypen handeln, von denen der eine für rotes (R), der zweite für grünes (G) und der dritte für blaues (B) Licht transparent ist, oder auch um zwei Filter typen, von denen der eine opak (S) ist, d. h. zumindest kein sichtbares Licht durchläßt, und der andere hingegen das für das gesamte Licht, mindestens aber für den sichtbaren Teil transparent ist. Auch Transparenzwellenlängen λ_b bzw. -wellenlängenbereiche Δλ_b außer halb des sichtbaren Teils des Spektrums sind möglich. Denkbar sind auch Kombinationen, wie Rot-Blau-Durchlässigkeit in einem Filterelement, und grün in einem zweiten.

Der Index b kann demnach Werte von 1 bis zur Maximalzahl der festgelegten Transpa renzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b/Δλ_b annehmen. Im Falle eines zweiten Rasters R₂ mit Wellenlängenfiltern, die an definierten Positionen Licht der Grundfarben (R, G, B) durchlassen und an anderen Stellen opak (S) sind, ergibt sich b_max = 4. (R, G, B, S) entspricht dabei (λ₁, λ₂, λ₃, λ₄).

Die Transparenzwellenlängen werden entsprechend der Formel

ausgewählt und die ihnen entsprechenden Filterelemente Positionen (p', q) im zweiten Raster R₂ zugewiesen. Insofern können die Filterelemente als Teile eines Maskenbildes aufgefaßt werden. Dabei bezeichnet

- p den Index einer ersten Spalte im zweiten Raster R₂,
- q den Index einer Zeile im zweiten Raster R₂,
- p' den Index einer zweiten Spalte im zweiten Raster R₂,
- b eine natürliche Zahl, die eine der vorgesehenen Transparenzwellenlängen λ_b oder einen der vorgesehenen Transparenzwellenlängenbereiche Δλ_b eines Wellenlängenfil ters festlegt und Werte zwischen 1 und b_max annehmen kann,
- n_A eine natürliche Zahl, die bevorzugt der Gesamtzahl n der im Kombinationsbild dargestellte Ansichten A_k entspricht,
- d_qp eine wählbare Koeffizientenmatrix zur Variation der Erzeugung des Maskenbil des, und
- IntegerPart eine Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

Dabei hängt der in der Gleichung (3) verwandte Spaltenindex p mit dem Spaltenindex p' der tatsächlichen Position im zweiten Raster R₂ über die Beziehung

p' = p + g^q _l (4)

zusammen. g_l ^q ist dabei eine ganze Zahl aus den ersten Einflußgrößen L mit Wirkung auf die Zeile q. Falls diese Zahl "Null" ist, so findet für diese Zeile keine Codierung bzw. Deco dierung in der Anordnung der Wellenlängenfilter statt. Die Matrixelemente der Matrix d_qp können reelle Zahlen sein, wobei ein Indexpaar (q, p) Positionen in der uncodierten Anord nung beschreibt. Auch hier kann es sich neben einem statischen Filterarray wieder um ein LC-Display handeln, dann gilt für die Indizes p, p' und q das gleiche wie für die oben ge nannten Indizes i, i' bzw. j; wobei die Farbigkeit der jeweiligen Subpixel beachtet werden muß, d. h. ein grünes Subpixel kann nicht als rotdurchlässiges Filter agieren. Man wird in diesem Fall Bildelemente und Wellenlängenfilter mit ungefähr der gleichen Flächenaus dehnung wählen.

Dieses neue Verfahren zur Darstellung eines mehrdimensionalen Bildes unterscheidet sich gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten einschlägigen Verfahren. Der Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, daß bei der Umsetzung die Darstellung so verändert wird, daß sie prinzipiell nicht mehr auf allen das Verfahren nutzenden Anordnungen drei dimensional möglich ist. Dabei ist sowohl eine Beschränkung auf eine Untergruppe von Anordnungen denkbar, als auch auf eine einzige Anordnung. Dies wird nur durch die gleichzeitige Codierung bzw. Decodierung von optischen Elementen einerseits und der Zuweisung der Ansichten A_k und der Auswahl von Teilinformationen daraus andererseits erreicht. Während die Decodierung der Zuweisung der Ansichten A_k und der Auswahl von Teilinformationen daraus beispielsweise über eine erste Ansteuerung mittels eines Pro gramms möglich ist, können die optischen Elemente bereits bei der Herstellung der das Verfahren umsetzenden Anordnungen codiert werden, wahlweise auch über eine zweite Ansteuerung bei der Darstellung. Falls die Verschlüsselung nur die Zuweisung der Ansich ten A_k und die Auswahl der Teilinformationen beträfe, so wäre eine Darstellung auf allen das Verfahren umsetzenden Anordnungen gleichermaßen möglich, sofern der Algorithmus bekannt ist. Andererseits würde eine Verschlüsselung nur der optischen Elemente dazu führen, daß die dreidimensionale Darstellung stark verschlechtert würde.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch Anordnungen einschließt, die das Ver fahren umsetzen. Diese umfassen Baugruppen zur Bilddarstellung und eine Ansteuerein richtung, beispielsweise einen modernen PC, bei dem der Bildschirm zur dreidimensiona len Darstellung geeignet ist. In den Baugruppen zur Bilddarstellung ist der Codierschlüssel nun bereits vorgegeben, beispielsweise durch entsprechende Anordnung der optischen Elemente. Vorstellbar ist aber auch eine - möglicherweise interne - codierte Ansteuerung der optischen Elemente. Bei der Verarbeitung des mehrdimensionalen Bildes, d. h. bei der Zuweisung der Ansichten A_k, der Auswahl von Teilinformationen daraus und Wiedergabe auf den Baugruppen zur Bilddarstellung muß dann der entsprechende Decodierschlüssel bekannt sein, um das Bild dreidimensional darzustellen. Die Bekanntgabe kann zum Bei spiel über die Tastatur erfolgen, oder bei der Installation eines Treiberprogrammes von einem Datenträger aus. Letzteres hat zur Folge, daß zu jedem Bildschirm ein eigenes Trei berprogramm gehört.

Zur Wiedergabe der Teilinformationen der Ansichten A_k eignen sich besonders gut Farb- LC-Displays aufgrund ihrer flachen Bauweise. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Er findung ist daher bei den Baugruppen zur Bilddarstellung ein Farb-LC-Display mit separat ansteuerbaren Subpixeln (R, G, B) vorgesehen. Ein Subpixel (R, G, B) entspricht dabei einer Position (j, i) im ersten Raster R₁.

Vorzugsweise sind als optische Elemente verschiedenartige Wellenlängenfilter vorgesehen. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Transparenzwellenlänge λ_b bzw. ihres Transpa renzwellenlängenbereichs Δλ_b. Bevorzugt werden diesbezüglich unveränderliche Filter verwendet und diese entsprechend des Codierschlüssels im zweiten Raster R₂ fest positio niert. Auf diese Weise wird die Codierung in die Baugruppen zur Bilddarstellung eingear beitet. Das sich von den Subpixeln (R, G, B) ausbreitende Licht trifft auf die Wellenlängenfil ter, wodurch bestimmte Ausbreitungsrichtungen selektiert werden. Damit sich ein dreidi mensionales Bild ergibt, müssen die Ausbreitungsrichtungen so vorgegeben sein, daß das linke Auge eines Betrachters in einem Betrachtungsraum, in dem sich der Betrachter be wegen kann, überwiegend von Teilinformationen einer ersten Auswahl aus den Ansichten A_k, und das rechte Auge überwiegend von einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k getroffen wird. Diese Bedingung ist nur dann erfüllt, wenn die Ansichten A_k, aus denen Teilinformationen ausgewählt und auf dem ersten Raster R₁ angeordnet werden, dem er sten Raster R₁ so zugewiesen werden, daß die Codierung der Wellenlängenfilter wieder aufgehoben wird, also decodiert wird, z. B. mit Hilfe des entsprechenden Bildschirmtrei berprogramms.

Zweckmäßig wird man das zweite Raster R₂, wenn die Wellenlängenfilter fest positioniert sind, möglichst dünn ausführen, um Intensitätsverluste zu verringern und die Handha bung der Anordnung zu verbessern. Dies läßt sich erreichen, indem man die Wellenlän genfilter z. B. auf Folien aufdruckt.

Weiterhin ist als zweites Raster R₂ mit Wellenlängenfiltern auch ein Farb-LC-Display mit fest positionierten und unveränderlichen Subpixeln (R', G', B') denkbar, wobei jeweils ein Subpixel (R', G', B') einer Position (q, p) im zweiten Raster R₂ entspricht.

Nicht immer muß es vorteilhaft sein, die Codierung bereits bei der Herstellung in die An ordnungen einzuarbeiten. Zwar läßt sich auf diese Weise eine geeignete Unterscheidung in Untergruppen herbeiführen, jedoch ist diese nicht mehr veränderbar. Unter Umständen kann es jedoch erforderlich sein, eine Anordnung einer anderen Untergruppe zuordnen, wie zum Beispiel beim Ersatz eines ausgefallenen Geräts. In diesem Fall ist es zweckmä ßig, auch die zweite Baugruppe zur Bilddarstellung so auszuführen, daß im zweiten Raster R₂ an Positionen (q, p) Wellenlängenfilter angeordnet sind, die aber nun hinsichtlich ihrer Transparenzwellenlänge λ_b bzw. ihres Transparenzwellenlängenbereichs Δλ_b veränderlich sind, und diese zweite Baugruppe zur Bilddarstellung ebenfalls mit einer Ansteuereinrich tung zu versehen, über die die Wellenlängenfilter angesteuert und hinsichtlich ihrer Transparenzwellenlänge λ_b bzw. ihres Transparenzwellenlängenbereichs Δλ_b verändert werden können, so daß die Codierung über die Ansteuerung erfolgt. Die Codierung der zweiten Baugruppe zur Bilddarstellung kann nun zum Beispiel über eine Zentralstelle er folgen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das zweite Raster R₂ mit den Wellenlän genfiltern als ein mit einer Ansteuereinrichtung versehenes Farb-LC-Display mit Subpixeln (R', G', B') ausgeführt, wobei jeweils ein Subpixel (R', G', B') einer Position (q, p) im zweiten Raster R₂ entspricht und die Subpixel über die Ansteuereinrichtung angesteuert und in ihrer Transparenz verändert werden können, so daß die Codierung über die Ansteuerung erfolgt. Die Bezeichnung (R', G', B') hat dann eher nominellen Charakter, da über die An steuerung auch opak (S) als Transparenzwellenlängenberich Δλ_b möglich ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wer den. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Ausgestaltungsvariante, bei der in Blickrichtung eines Betrachters zunächst ein Wellenlängenfilterarray als zweites Raster R₂ mit Wellenlängenfiltern und da hinter ein zweites Farb-LC-Display als erstes Raster R₁ angeordnet ist,

Fig. 2 ein Beispiel für die Anordnung von Wellenlängenfiltern auf dem zweiten Raster R₂ als Maskenbild mit vier Wellenlängenbereichen ohne Codierung,

Fig. 3 das Beispiel aus Fig. 2 mit zeilenweiser Codierung unter Angabe des Codierschlüs sels, d. h. der ersten Einflußgrößen L um die die einzelnen Wellenlängenfilter ver setzt angeordnet werden

Fig. 4 ein Beispiel für die Anordnung von Teilinformationen aus den Ansichten A_k, mit k = 1, . . ., 8, im ersten Raster R₁ ohne Codierung,

Fig. 5 das Beispiel aus Fig. 2 mit zeilenweiser Codierung unter Angabe des Decodier schlüssels, d. h. der zweiten Einflußgrößen M um die die einzelnen Teilinformatio nen versetzt angeordnet werden.

Das Ausführungsbeispiel, das nachfolgend zur Erläuterung der Erfindung dient, sieht als bilddarstellende Baugruppen zur Wiedergabe der Teilinformationen der Ansichten A_k auf dem ersten Raster R₁ ein handelsüblich verfügbares Farb-LC-Display vor, wie beispielswei se Sanyo LMU-TK 12A. Zur Erzeugung des Maskenbildes mit Wellenlängenfiltern auf dem zweiten Raster R₂ ist ein statisches Wellenlängenfilterarray vorgesehen, z. B. in Form einer bedruckten Folie. Das schließt jedoch nicht aus, daß andere Ausführungen denkbar sind, sofern die Grundbedingungen der Erfindung erfüllt sind.

Hinsichtlich der verschiedenen Möglichkeiten zur Anordnung des LC-Displays bzw. Filter arrays ist in Fig. 1 eine Variante dargestellt, bei der in Blickrichtung eines Betrachters 1, der sich in einem Betrachtungsraum 2 aufhält, zunächst ein Wellenlängenfilterarray 3 als zweites Raster R₂ mit Wellenlängenfiltern und dahinter ein Farb-LC-Display 4 als erstes Raster R₁ zur Wiedergabe der Teilinformationen aus den Ansichten A_k angeordnet sind. Der Abstand z des Displays zum Wellenlängenfilterarray läßt sich zum Beispiel nach der For mel

ermitteln. Dabei bezeichnet s_p den mittleren horizontalen Abstand der Wellenlängenfilter, beispielsweise 100 µm. Die mittlere Pupillendistanz p_d wurde mit 65 mm angesetzt. Als mittlerer Betrachtungsabstand d_a wurde schließlich 2,5 m gewählt, woraus sichein Abstand von z = 3,8 mm ergibt.

Das Farb-LC-Display 4 ist mit einer Ansteuereinrichtung 5 zur Auswahl und Zuweisung der Teilinformationen verbunden, und verfügt über Subpixel der Grundfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B), im folgenden mit (R, G, B) bezeichnet, die über die Ansteuereinrichtung 5 se parat angesteuert werden können.

Im Filterarray 3 sind Wellenlängenfilter für vier verschiedene Wellenlängenbereiche, rot, grün, blau und opak, im folgenden mit (R', G', B', S) bezeichnet, angeordnet. Vorteilhaft wird das zweite Raster R₂ mit den Wellenlängenfiltern möglichst dünn ausgeführt, sofern es wie hier dem ersten Raster R₁ vorgeordnet ist. Um die Dicke der Baugruppen möglichst gering zu halten, kommen beispielsweise bedruckte Folien oder dünne Farb-LC-Displays in Frage.

Die Wellenlängenfilter werden dabei entsprechend der Codierung im zweiten Raster R₂ fest, d. h. mit unveränderbarer Position, angeordnet. Dies soll an Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlicht werden. Fig. 2 zeigt ein uncodiertes Maskenbild aus Wellenlängenfiltern (R', G', B', S) in einer Draufsicht auf die Displayfläche. Der Anschaulichkeit halber ist die Darstellung stark vergrößert und nicht maßstäblich, die Wellenlängenfilter wurden zur Vereinfachung qua dratisch dargestellt.

In Fig. 3 ist das codierte Maskenbild dargestellt, die ersten Einflußgrößen L, die den Co dierschlüssel bilden, sind auf der rechten Seite als Spalte angegeben. Dabei erfolgt die Codierung hier zeilenweise, und das in der Zeile q befindliche Element g_l ^q der ersten Ein flußgrößen L wirkt auf die Zeile q im zweiten Raster R₂. So ist beispielsweise g_l ¹ = -2, was einer Versetzung um zwei Positionen nach links entspricht.

Um nun eine dreidimensionale Darstellung zu erreichen, müssen die Ansichten A_k, aus denen Teilinformationen ausgewählt und wiedergegeben werden, Positionen auf dem er sten Raster R₁ so zugewiesen werden, daß die Ausbreitungsrichtungen in einer zu der be schriebenen Codierung passenden Weise vorgegeben werden, d. h. beide Augen des Be trachters 1 nehmen überwiegend unterschiedliche Auswahlen der Ansichten A_k wahr. Die Anordnung der Ansichten A_k wird in Fig. 4 und Fig. 5 verdeutlicht. Fig. 4 zeigt die Kombina tion acht verschiedenen Ansichten A_k, mit k = 1, . . ., 8 in einer Draufsicht auf das als Farb-LC- Display ausgestattete erste Raster R₁. Diese Kombination wurde nach der Formel (1) er zeugt, mit n = 8 und der Koeffizientenmatrix c_ji = -1 = const. Jede quadratische Teilfläche entspricht einem Subpixel (R, G, B) wie in der obersten Zeile markiert. Die Zahlen innerhalb der quadratischen Teilflächen geben den Index k der Ansicht A_k an, aus der eine Teilin formation ausgewählt wird. Der in Fig. 4 dargestellte Zustand wird ohne Verwendung eines Decodierschlüssels erhalten. Für die dreidimensionale Darstellung muß jedoch die Zuwei sung der Ansichten A_k entsprechend der Codierung des zweiten Rasters R₂ mit Wellen längenfiltern verändert werden. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Die Zuweisung der Ansichten erfolgte hier entsprechend dem Decodierschlüssel, der über die Ansteuereinrichtung ver mittelt wurde. Der Decodierschlüssel wird aus den zweiten Einflußgrößen M gebildet, die in der rechten Spalte aufgeführt sind. Es handelt sich hierbei wieder um zeilenweise Beein flussung, und das in der Zeile j befindliche Element h_m ^j wirkt auf die Zeile j im ersten Ra ster R₁. Beispielsweise ist h_m ¹ = -2, was einer Versetzung der jeweiligen Ansicht um zwei Positionen nach links in der ersten Zeile gleichkommt. Beide Raster haben in diesem Bei spiel die gleiche Anzahl von Zeilen, was aber nicht zwingend ist, und die vollständige De codierung erfolgt nur, wenn die Teilinformationen in der Zeile j im ersten Raster R₁ um den gleichen Wert versetzt werden wie die Wellenlängenfilter in der Zeile q = j im zweiten Raster R₂. Die Menge der zweiten Einflußgrößen M ist daher gleich der Menge der ersten Einflußgrößen L.

Neben der hier beispielhaft behandelten Ausführung ist auch eine Alternative denkbar, in der das zweite Raster R₂ mit Wellenlängenfiltern dem ersten Raster R₁ in Blickrichtung nachgeordnet ist. In diesem Fall ist es günstig, dem zweiten Raster R₂ in Blickrichtung eine Beleuchtungsquelle nachzuordnen, und das zweite Raster R₂ selbst möglichst dünn auszuführen.

Bezugszeichenliste

1

Betrachter

2

Betrachtungsraum

3

Wellenlängenfilterarray

4

Farb-LC-Display

5

Ansteuereinrichtung

Claims

1. Verfahren zur Darstellung eines mehrdimensionalen Bildes auf der Grundlage mehrerer Ansichten (A_k) einer Szene oder eines Gegenstandes, mit (k = 1, . . ., n), bei dem
Teilinformationen der Ansichten (A_k) ausgewählt und auf einem ersten Raster (R₁) gezeigt werden,
mit auf einem zweiten Raster (R₂) angeordneten optischen Elementen gesonderte Ausbreitungsrichtungen für jede der ausgewählten Teilinformationen vorgegeben werden,
sowohl die Positionen von Teilinformationen auf dem ersten Raster (R₁) als auch die Positionen der optischen Elemente auf dem zweiten Raster (R₂) nach Spalten und Zeilen vorgegeben werden,
die Positionierung der optischen Elemente auf dem zweiten Raster (R₂) in Abhän gigkeit von einem Codierschlüssel und eine Zuweisung von Ansichten (A_k), aus denen Teilinformationen ausgewählt und gezeigt werden, zu Positionen auf dem ersten Raster (R₁) in Abhängigkeit von einem Decodierschlüssel erfolgt oder um gekehrt, und
nur bei Verwendung eines zum Codierschlüssel passenden Decodierschlüssels die Ausbreitungsrichtungen der einzelnen Teilinformationen so vorgegeben wer den, daß das eine Auge eines Betrachters überwiegend von Teilinformationen ei ner ersten Auswahl der Ansichten (A_k) und das andere Auge desselben Betrach ters überwiegend von Teilinformationen einer zweiten Auswahl der Ansichten (A_k) getroffen wird und dabei das Bild dreidimensional dargestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Codierschlüssel aus ersten Einflußgrößen (L) gebildet wird, die die Zuweisung eines jeden optischen Elements zu einer Spalte mit dem Spaltenindex (p) und ei ner Zeile mit dem Zeilenindex (q) beeinflussen und
der Decodierschlüssel aus zweiten Einflußgrößen (M) gebildet wird, die die Zuwei sung einer Ansicht (A_k), aus der eine Teilinformation ausgewählt und gezeigt wird, zu einer Spalte mit dem Spaltenindex (i) und einer Zeile mit dem Zeilenindex (j) beeinflussen, wobei
die ersten Einflußgrößen (L) von ganzen Zahlen (g_l) und die zweiten Einflußgrö ßen (M) von ganzen Zahlen (h_m) gebildet werden und jede der die ersten Einfluß größen (L) bildenden Zahlen (g_l) einer Zeile oder Spalte des zweiten Rasters (R₂) und jede der die zweiten Einflußgrößen (M) bildenden Zahlen (h_m) einer Zeile oder Spalte des ersten Rasters (R₁) zugeordnet wird,
die einer Position im ersten Raster (R₁) zugeordnete Ansicht (A_k), aus der eine Teilinformation ausgewählt und gezeigt wird, einer um soviele Plätze in der je weiligen Zeile oder Spalte versetzten Position zugeordnet wird, wie die dieser Zeile oder Spalte zugeordnete Zahl angibt, und
die optischen Elemente auf dem zweiten Raster (R₂) um so viele Plätze in der je weiligen Zeile oder Spalte versetzt positioniert werden, wie die dieser Zeile oder Spalte zugeordnete Zahl angibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzahl der zweiten Einflußgrößen (M) des Decodierschlüssels der Anzahl der Zeilen im ersten Raster (R₁) entspricht und jede der Zahlen (h_m) einer Zeile des er sten Rasters (R₁) zugeordnet wird,
die einer Position im ersten Raster (R₁) zugeordnete Ansicht (A_k), aus der eine Teilinformation ausgewählt und gezeigt wird, einer um soviele Plätze in der je weiligen Zeile versetzten Position zugeordnet wird, wie die dieser Zeile zugeord nete Zahl angibt,
die Anzahl der ersten Einflußgrößen (L) des Codierschlüssels der Anzahl der Zei len im zweiten Raster (R₂) entspricht und jede der Zahlen (g_l) einer Zeile des zweiten Rasters (R₂) zugeordnet wird, und
die optischen Elemente auf dem zweiten Raster (R₂) um so viele Plätze in der je weiligen Zeile versetzt positioniert werden, wie die dieser Zeile zugeordnete Zahl angibt.

3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einflußgrößen (L) und die zweiten Einflußgrößen (M) stochastisch verteilte, ganze Zahlen sind.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der zweiten Einflußgrößen (M) und die Summe der ersten Ein flußgrößen (L) jeweils "Null" ergibt.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einflußgrößen (L) und die zweiten Einflußgrößen (M) Werte zwi schen +3 und -3 annehmen können.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß den Ansichten (A_k), aus denen Teilinformationen ausgewählt und gezeigt werden, mittels der Formel
Positionen (j, i'), auf dem ersten Raster (R₁) zugewiesen werden,
wobei der Spaltenindex (i') mit dem Spaltenindex (i) über die Beziehung i' = i + h_m ^j zusammenhängt und (h_m ^j) eine ganze Zahl aus den zweiten Einflußgrößen (M) mit Wirkung auf die Zeile mit dem Zeilenindex (j) ist,
(c_ji) eine wählbare Koeffizientenmatrix zur Kombination bzw. Mischung der ver schiedenen von den Ansichten (A_k) stammenden Teilinformationen auf dem er sten Raster (R₁) ist,
IntegerPart eine Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt, ist,
daß als optische Elemente Wellenlängenfilter, die für verschiedene Wellenlängen (λ_b) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_b) transparent sind, ausgewählt werden, auf dem zweiten Raster (R₂) zu einem nach der Formel
generierten Maskenbild kombiniert und Positionen (q, p') zugeordnet werden, wo bei
(b) einer natürlichen Zahl entspricht, die eine der vorgesehenen Transparenzwel lenlängen (λ_b) oder einen der vorgesehenen Transparenzwellenlängenbereiche (Δλ_b) eines Wellenlängenfilters festlegt und Werte zwischen 1 und b_max annehmen kann,
der Spaltenindex (p') mit dem Spaltenindex (p) über die Beziehung p' = p + g_l ^q zu sammenhängt und (g_l ^q) eine ganze Zahl aus den ersten Einflußgrößen (L) mit Wir kung auf die Zeile mit dem Zeilenindex (q) ist,
(d_qp) eine wählbare Koeffizientenmatrix zur Variation der Erzeugung des Masken bildes ist und
(n_A) eine ganze Zahl größer als "Null" ist.

7. Anordnung zur Darstellung eines mehrdimensionalen Bildes auf der Grundlage mehrerer Ansichten (A_k), mit (k = 1, . . ., n), einer Szene oder eines Gegenstandes nach einem der Verfahrensschritte 1 bis 6, umfassend
Baugruppen zur Bilddarstellung und eine Ansteuereinrichtung zur Auswahl von Teilinformationen aus den Ansichten (A_k) und deren Zuweisung zu den Baugrup pen zur Bilddarstellung, dadurch gekennzeichnet, daß
in den Baugruppen zur Bilddarstellung ein Codierschlüssel vorgegeben ist,
die Ansteuereinrichtung (5) über eine Befehlseingabeeinrichtung zur Vorgabe von Decodierschlüsseln verfügt und
das Bild nur bei Vorgabe eines zum Codierschlüssel passenden Decodierschlüs sels dreidimensional wahrnehmbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste Baugruppe zur Bilddarstellung als ein Farb-LC-Display (4) mit einer An steuereinrichtung (5) und mit separat ansteuerbaren Subpixeln (R, G, B) zur Wie dergabe von Teilinformationen aus den Ansichten (A_k) vorgesehen ist, wobei je weils ein Subpixel (R, G, B) einer Position (j, i) im ersten Raster (R₁) entspricht und die Positionen der Teilinformationen im Raster (R₁) entsprechend einem Decodier schlüssel zugewiesen sind,
und eine zweite Baugruppe zur Bilddarstellung als zweites Raster (R₂) mit Zeilen (q) und Spalten (p) aus Wellenlängenfiltern ausgebildet und der ersten bilddar stellenden Baugruppe in Blickrichtung vor- oder nachgeordnet ist, wobei die Wel lenlängenfilter entsprechend dem Codierschlüssel angeordnet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Baugruppe zur Bilddarstellung im zweiten Raster (R₂) positionierte, verschiedenartige Wellenlängenfilter aufweist,
die Wellenlängenfilter hinsichtlich ihrer jeweiligen Transparenzwellenlänge (λ_b) bzw. ihres Transparenzwellenlängenbereichs (Δλ_b) unveränderlich sind und
entsprechend dem Codierschlüssel im zweiten Raster (R₂) fest positioniert sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängenfilter auf eine Folie aufgedruckt sind.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Raster (R₂) mit Wellenlängenfiltern ein Farb-LC-Display (3) mit Subpixeln (R', G', B') vorge sehen ist, wobei jeweils ein Subpixel (R', G', B') einer Position (q, p) im zweiten Ra ster (R₂) entspricht.

12. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Baugruppe zur Bilddarstellung im zweiten Raster (R₂) mit einer zweiten Ansteuereinrichtung gekoppelt ist,
die Wellenlängenfilter hinsichtlich ihrer jeweiligen Transparenzwellenlänge (λ_b) bzw. ihres Transparenzwellenlängenbereichs (Δλ_b) veränderlich sind und
mittels der zweiten Ansteuereinrichtung hinsichtlich ihrer Transparenzwellenlän ge (λ_b) bzw. ihres Transparenzwellenlängenbereichs (Δλ_b) veränderbar und ent sprechend dem Codierschlüssel ansteuerbar sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Raster (R₂) mit veränderlichen Wellenlängenfiltern ein mit einer zweiten Ansteuereinrich tung versehenes Farb-LC-Display (3) mit Subpixeln (R', G', B') vorgesehen ist, wobei jeweils ein Subpixel (R', G', B') einer Position (q, p) im zweiten Raster (R₂) entspricht und die Subpixel (R', G', B') über die zweite Ansteuerschaltung hinsichtlich ihrer Transparenzwellenlänge (λ_b) bzw. ihres Transparenzwellenlängenbereichs (Δλ_b) veränderbar und entsprechend dem Codierschlüssel ansteuerbar sind.