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专利名称：视觉感知增强的利记博彩app
视觉感知增强技术领域适用于本发明的分类通常是美国的359类，"OPTICAL: SYSTEMS AND ELEMENT",但是只有两个子类标题提供了文字上的相似性，它们是462， "STEROSCOPIC"和478， "RELIEF ILLUSION",这二者的说明都不适用于本发 明的操作理论。倒不如假定美国类359， "OPTICAL: SYSTEMS AND ELEMENT" 可适用于本发明的该方面。美国类351， "OPTICAL: EYE EXAMNINQ VISION TESTINGANDCORRECnON"也可翻。否贝ij，就所采用的事实，专利分類统 不包含适用于本发明的类别。
背景技术：
本发明的领鹏于用于在二维图像中对观察者的视觉进行增强的系统、设备和 方法，其包,强观察者对二维图像中的深度和清晰度的感知。本发明的领域不同 于Garcia的美国专利第5,510,832号从二维图像合成的立体成像(synthesized stereoscopic imaging from twodimensional images )。 Garcia充分讨论了从二维视频信 号源得到的3D视觉仿真的作用和价值。本发明的领域也不同于Ashbey的美国专利 第5,541,642号通腿镜解码器屏带有交错影像的立体成像(stereoscopic imaging with interlaced video through a lenticular decoder screen)。 Ashbey还讨论了立体效jSZ^ 自于"单目视觉"源，通过该系统同时显示有横向位移的电影的连续帧。在现有技术中，已经JCT术语"二维的"、"单目视觉"和"单目的"来区分观察斜虫的图像和观察"立体视觉"的图像~"i:体视觉是对于两眼具有正常视力并 且具有观看立体影像能力的观察A^说，4tk^f看到的在离观察者不同距离处有多个 物体的物理(三维)空间中的场景的视觉质量。然而，有必要对这些术语作一些说 明术语"二维的"作为术语"图像"的{針布语并不表示图像不代転维场景，艮口， 带有关于场景透视中的不同距离处的物体和表面的深度可见信号的场景；术语"三维的"或者"3D"在应用于图像时并不一定表示图像是立体视觉的，还可以表示二维表面(平面或曲面)上显示的图像，和/或的可以被操纵(随着观察者位置的^n 改变，通过旋转物体或者变^u察角度)使得其中表示的物体在不同角度可见的图 像；术语"单目的"，其字面意思是"仅有一只眼睛"或者"用一只眼"(与"双目 的"(表示用两只眼)相对)，有时被用作"二维的"同义词，用来描述看起来显示 在二维表面上的图像(当用一只眼睛观察离观察者不同距离的物体的物理场景的情 况)，在现有技术中也使用术语"单目信号"和"单目深度信号"来描述三维场景的 二维显示的某些方面，其中三维场景指示参考本文所提出的观点的物体的不同距离和角度；术语"单目视觉"似乎在现有技术中被用作"单目"的同义词，特别是在 Ashbey的专利中，但是在公共使用中，该词并没有被定义为这样的意思。在LeMay，美国专利第5，488，510号中已经讨论了 "电视屏幕上对图像的深度 感知"的主题，但是没有讨论其它类型的二维图像的深度感知的主题，诸如，海报、 油画、标志，静止的照片、电影等。LeMay在设备中使用由观察者穿戴的窗口屏幕 类型的网格，通过其可观察二维电视图像，并根据其发明者，可产生"错觉"。与 LeMay不同，本发明在其tt^实施例中不需要任何类型的戴在眼睛上或者穿在身上 的设备，并且本发明麟了在观察所有种类(一般而言包括，照片、海报、图画和 油画、标志、电视和电影，以及投影图像)的二维图像时的自然的立#^见觉微。 而且，与LeMay不同，本发明不依赖"错觉"，而是增働见察者对单目深度信号的 深度的感知和对二维图像的清晰度的感知。应该将本发明与立体照相设备和提供需要同时或者交替显示两个图像抑或电影 (其中針图像劍一个场景的双目丰鹏的两个单目年鹏之一，真实的或者模拟的， 该场景必须用特定观察眼镜或者显示镜5^见察)的立体视觉的方法区分开；而本发 明仅涉及单一图像的显示，静止的或者电影，场景的单一的单目视觉l鹏。应注意， 如Garcia的专利中所讨论的现有技术提供的立^li觉的外观有A^感。立体照相设 备多年来已乡矿为人知，而本发明所基于的原理，尽管尚未被完全理解，但却是本 申请中最新提出的。还应当将本发明与公知效果区分开，本发明是通过单目观察具有单目深度信号 的二维图像，与没有这种信号的无特色的或者平面背景的效果不同。通过在封闭空 间的一端单目观察二维图像也可以得到相同的效果。这样在二维图像中观察单目深 度信号变得很明确，虽然是仅用一只眼睛看到的。然而，这种单目观察不仅会弓蹈 娜一只眼睛所引起的不适感，更重要iK使观察者丧失了调节反射，调节反射仅 在双目视觉的情况下才能具有，因为观察者在双目视觉的情况下能够准确聚焦于二 维图像。其结果是，尽管用这种单目观察，二维图像中的单目深度信号具有比双目 视觉观察的情况更强的效果，但是不能用与双目所看到的同样的聚焦程度来看二维 图像。本发明的工作原理非常不同通过引起观察者的视网膜像差从而产生融合感， 观察者对二维图像的深度感知和清晰度感知被增强。使用本发明，能以准确的调节 反射聚焦，双目看到二维图像。而这种准确聚焦提高了融合感，从而增强了本发明 所提供的深度感知和清晰度感知。如前面所指出的，本发明为观察者提供了二维图像的增强的清晰度感知。在通 过许多观察者主体的,来测试深度感知增强效果的时候，该效果变得非常明显， 观察者们认为他们是用本发明所观察到的二维图像比不使用本系统要"更加清楚"。 这种效果看4,于单眼优势和双目视网膜拮抗的概念。应该将本发明的清晰度增强与戴在眼睛上的透镜系统，以及^^f周知的用于获f射见网斷图像的聚焦改善的夕卜禾样^^歸区分开。还应该将本发明与Liberman， 美国专利第6,742,892号(以及关于眼目戠输j学的信息领域、功能和主题)中详细 讨论的视力锻炼系统区分开，该专利主要是关于改善眼睛的跟踪、会聚和调节。发明内容本发明提供了观察者在单一的二维图像中的视觉感知的增强，包括增强观察者 对包括单目深度信号的各种类型的二维图像的深度感知，从而通过这种观察者对那些单目深度信号的感知增强，增强了立^m觉感。这种增强是由本发明引入的观察 者观察二维图像时的轻微的但M够的视网膜像差弓胞的。当包括二维图像的不相 称的图像在视网膜上融合时，具备正常立体视觉能力的观察者倉,感觉到这种视网 膜像差，sm是本发明的"增强效果"。也就是说，本发明增强观察者在单一的二维 图像中的单目视觉深度信号感知，以衝数见察者感到立体视觉的融合。同样，本发 明的一部分增强效果皿观察者感知二维图像的"清晰度"的增强，也就是说，增 加观察者所感知到的二维图像的分辨率。本发明包括为观察者创建本文中所谓的"增强场景"，该增强场景包括单一的二 维图像。本发明的可以创建这种增强场景的几种方法的实例包括i)在二维图像前面放置可通过视觉识别的物体；2)在显示二维图像的表面上水平移动该二维图像； 以及3)在显示二维图像的表面上显示和水平移动可通过视觉识别的物体，或者这 种图像。所有这些方法可以通过机械方法、电学方法、光学方法、或者通过计算机 编程，或者以上方法的组合来实现。创建增强场景的当前，的方法是上述的第一种方法，这种增强场景在本文中也称为"组合场景"，艮P，包括2D图像外加2D图 像前面的可通过视觉识别的物体(Visually Identifiable Object, VIO)。其中存在二维 图像的用于观察的增强场景的创建，弓胞二维图像的观察者的视网膜像差。在 方法的情况下，是在空间上弓胞视网膜像差，其原因^M察者对增强场景的双目视 觉观察，并且该视网膜像差是微小的但是足以使观察者感觉到增强效果。通过增强 场景的其它创建方法，是在时间上弓胞视网膜像差，艮卩，通过随时间改变的增强场 景。当前雌的可舰视觉识别的物体是在二维图像中完全或者部分包围观察者的 感兴趣区域的帧。这种帧可以具有其它特征，诸如，亮度、颜色，以及形状，通过 根据二维图像的质量和观察者的视觉来组合和/或控制，可以增加增强效果。该系统可以包括用于模糊二维图像的边缘的装置，其中二维图像的边缘定义得 足够好，以降低增强效果；该系统还包括用于增强场景的背景掩模，以防止由于系 统正在其中工作的可视环境而縮小增强效果。本发明提供了一种用于增强观察者在二维图像中的视觉的系统、系统内的设备 和方法，其增働见察者对包括单目深度信号的各种二维图像的深度感知，并增强观 察者感知的二维图像的"清晰度"。术语"清晰度"在本文中是指观察者感知二维图 像的，率，而不是对二维图像的聚焦。这些增强的效果在下文中被称为"增强效 果"。然而，增强效果魏重的，在需要加以区别的时候，其各方面应该被称为"深 度感知增强效果"和"清晰度增强效果"。否则，术语"增强效果"应该被理解为表 示二者之一或者二者均有，这取决于上下文。在本文中，本发明被描述为"系统内的设备"，而不是简单地描述为"设备"，因为该设备是用于根据与系统和/或观察者的视觉系统的其他元件的交互关系，接收 其身份或者功能。术语视觉系统应被认为表示人类视觉系统，包括双眼以及人类的 所有内部结构、视神经、与所有其它眼部运动、保护或者控制功倉豺目关的所有神经 结构；以及处理眼部所控制、记录和解释的数据的所有神经结构，包括人类大脑， 特别是视觉皮层。作为理解本发明和该增强效果的实质的基础，可以考虑以下通常公认的关于人类视觉系统和视觉感知的定义和原理-1. 双目视觉领域双眼重叠可见度区域。2. 注视点(关注点)眼睛朝向并且人的视线所注视的点或物体。3. 中央凹视网膜上的来自被直接关注的物体，即，来自关注点，的光线所聚
焦的点。4. 单目深度信号代對顿一只目赚看妾啲关于物体的相对位置的信息的可见 信号，包括封闭或插入；空间透视(大气透视，空气模糊)；线性透视(平行线收 敛)；相对高度；纹理梯度；光和影；相对大小；相对运动(单目运动视差)；以及， 习惯大小。5. 视网膜像差投影在眼睛的视网膜上的两个或多个图像相对于视网膜的中央 凹之间的差。6. 融合一^f尔为立体视觉(或者立体的视觉)的神经处理，被认为发生于视 觉腿中，使得两个视网膜图像形成单一的图像，该图像被认为是单一的庞大的图 像。7潘农(Panum)融合区(Panum融合空间)人类通过其感知从双目视觉视网 膜图像的融合得到的双目视觉的单一视觉的可视空间中的区域。(在Panum的融合 区之外发生生理性的复视。)8. Panum融合区 一只目臓的视网膜上的小区，其上的任何点在同时受到另一 只目鹏的视网膜中的单一的特定轻微不相称的点的刺激时，将弓胞单一的融合图像。9. 视网膜不相称点可引起不同主要视觉方向的视网膜点，其在Panum融合 区(单一的双目视觉的范围)内，可被融合以产生单一的视觉。10. 视网膜不相称图像由视网膜不相称点组成的视网膜图像。11. 视网膜不相称从视觉皮层中检测至啲视网膜图像的视网膜不相称点得到 的视网膜图像中的差别，^Panum融合区内(单一的双目视觉范围)的情况下可 被融合以产生单一的视觉。12. 立体影像感知由Panum融合区内的视网膜不相称产生的深度的能力，需 要正确行使被认为存在于视觉腿中的双目性细胞的职责区分由刊艮睛的横向位 移而导致的物体的相对距离的能九该横向位移提供了同一物体的两个稍微不同的 视野(不相称图像)。13. 双目视网膜拮抗双眼的交替抑制导致的两个视网膜图像的交替感知。 关于深度感知增强，本发明通过增强观察者对2D图像的单目视觉深度信号中的深度的感知，为具有立体影像能力的观察者提供了在观察单一的二维图像(下文 中称为"2D图像")时的立体视觉感。也就是说，本发明的深度感知增强效果增强 了观察者对单一的二维图像中的单目视觉深度信号的感知，以至于使得观察者感到
关于该2D图像的内容的立体视觉的融合。关于清晰度增强，本发明为具有立体影 像能力的观察者提供了观察者在观察2D图像时对清晰度的感知的增强，即使在其 中没有单目视觉深度信号的情况下。这种增强是由本发明通过轻微的但是足以对观 察者的Panum融合区产生视网膜像差的刺激来实现的。具有正常立体影像能力的观 察者在使用本发明进行观察的时候，在2D图像的双目视野融合时感觉到视网膜像 差。清晰度增强效果的理论基础也在于人类的单眼优势王嫁，艮P，优势目,双目视 觉的贡献比另一眼更大，并且被认为是直接注视物体的那只眼睛；并且双目视网膜 拮抗，艮口，两个视网膜图像的交替感失P~~J旨示同时仅有来自一只眼睛的视网膜图 像被神经记录在视觉廳中。如果在视觉鹏中的是提供立体视觉感的稍微不相称 的视网膜图像的融合，贝舰觉皮层中的这种图ffc—的弓M的减小必将减小立体视 觉感。因此，如果一只眼睛比较占优势，对观察者的双目视觉的注意力影响比较大， 随着非优势眼的贡,渐变大，可能需要完全感知双目视觉信号。顿2D图像(不 ^ffl本发明的情况下)的普淑见察过程中，观察者在2D图像中的注意力可能是分 散的，因为不会由于直接观察2D图像而弓胞重大的视网膜像差，也就是说，沿着 与2D图^縫本垂直的丰贼。这种注意力的分散可能会降低来自非优势目树单一庞 大图像(被认为是视觉皮层中的两幅视网膜图像融合的结果)的视网膜图像的贡献。 然而，对二维图像的较大的注意力可能发生在使用本发明并且因此而得到的非优势 目l^庞大图像的较大贡献的情况下。非优势目树视网膜图像的该较大贡献是非优势 眼的视网膜杆和圆鄉胞的产物，从而增加了双倍数量的对视觉腿中带有视网膜 不相称图像的融合的庞大图像有贡献的刺激点。通过视觉皮层中的被融合的这种刺 激点的增加，在视觉皮层中庞大图像的分辨率增加，从而增加观察者感觉到的二维 图像的"清晰度"，清晰度增强效果。这里在針实施例中例示出了本系统机械的(静态和动态)、电动机械的、电 的、电子的、光学的，以M过计算机编程。所有实施例都被设计成，通过从观察 "增强场景"(下文中这样称之)而得到的融合感，为观察者产生2D图像的增强效 果，其中增强场景包括2D图像和系统内的设备，观察该增强场景引起观察者的视 网膜像差。在本发明的各个实施例中，这种视网膜像差可以是空间的禾tV或时间的空间视 网膜像差^M过创建带有不同眼睛位置的视网膜图像得到的，其中增强场景包括在 空间上设置2D图像的机械元件并且该增强场景是被双目视觉地观察的(具有观
者的眼睛的间隔)；时间视网膜像差是通过创建不同时亥啲视网膜图像得到的，其中增强场景随着时间而改变其元素的运动和/或观察者的眼睛的运动。可以参考基础实施例的附图来理解本发明及其基本原理，同样参考第一实施例，该实施例是图l一3所示的静态机械实施例。基础实施例被这样称之是因为，增强效 果是通过静止(非运动的)系统的可操作部分获得的，并且适用于所有类型的2D 图像。图l一3和图13-19示出了基础实施例的不同实例，图1示出了简单帧的实 例，图2示出了钩状帧的实例，图3示出了简单帧投影的实例，并且，图13 — 19 示出了用于各种形式的显示的各种部分帧的实例，部分帧是垂直方向的面板对，它 们仅在各侧面限制2D图像的边界。在各附图中，应该注意，系统的特定元件的附图^i己在所有附图中是相同的， 在附图中这种元件的功能保持相同。2D图像1被如此称之是因为，不管图像表面3的形状如何，诸如，在凸起的表 面上，具有可辨别的纹理，或者在浮雕的表面上，它基本都可仅使用二维的坐标来 表示。2D图像可以是倒可种类的，包括照片、明信片、绘画、油画、标志、电视和 计算机图像；并且，所有形式的正面投影和背面投影图像、胶片图像或电子图像、 静止的和运动的；然而，在，戯见察的时候，直接地或者通过其它方式；或者魏过 机械、光学、还是电子方M生成和显示的。术语"2D图像"在本公开中用于表示 三维场景，即，具有一个或多个关于位于离观察者不同可见距离的物体和/或表面的 单目视觉深度信号的场景。2D图像不需要具有任何单目视傲罙度信号以使^M观察 到清晰度增强效果；但是，为了被观察到深度感知增强效果，该效果不代^H维场 景，2D图像必须具有最小的某个单目视觉深度信号，即使为了该目的而仅被设计这 样。术语"单目视觉"，其字面意思是"仅用一只眼睛"或者"用单眼"，在本公开 中不是用作"二维"(如"2D图像"中所使用的)的同义词，并且在用于该公开中 时，具鹏"2D图像"的意思排除在外。然而，在本公开中使用"单目"的一般意 思是描述在用一只目IH察(从而将会显示在二维表面上)时的物体的物理场景的图 像，同时，参考"单目可视信号"或者"单目深度信号"。2D图像所显示的表面应该被称为"图像表面"3，其应该是平面的、有小平面 的、7jC平和/或垂直弯曲的、球面的、 一些其它形状、或者如本文中前面所述的那样， 并且，应该是与固体实体物体无关的表面，诸如，片流、液体喷雾、或者蒸汽形成 的云；或者可以是由物理空间中的2D图像定义的与任何实体物体完全无关的表面。 为了实现本公开的术语"水平"，也相当于所有其衍生形式(诸如，上文中所使 用的"水平地")，应该是指与观察者的眼睛的方向基本平行的方向，即，沿着连接 观察者的双眼中央的直线的方向，即使不是关于地,面水平的；或者空间中的两 点(从位置的矢量表示，其中，位置的距离矢量是由成直角的两个分量距离矢量决 定的，被决定的矢量的大小是由被决定的距离矢量及其分量形成的直角三角形的斜 边)之间的距离矢量的分量的方向，该方向基本平行于观察者的眼睛的走向。因此， 术语"垂直的"，也相当于所有其衍生形式(诸如，"垂直地")，应该是指基本在与 上述方向垂直的平面内的方向，并且是基本垂至于观察者的视野的方向。图像平面3可以^M示在其上或者在其它情况下存在于其上的物体6在下文中 被称为"图像物体"6，并且可以是固态、液态或气态的。参见图l一3所示的基础实施例的实例，用于增强视觉感知的系统包括显是在图 面3上的2D图像1，以及系统内的设备(下文中称为"增强器")。在图l一3 所示的基础实施例的情况下，增强器是可通过视觉识别的物体，下文中称为"VIO" 2，其是腿于2D图像1前面的实働体(因此在图f錄面3前面)，可由观察者 通过视觉辨识为与2D图像1实质上区分的不同实体，并且没有由于与其后面的2D 图像1混淆而被模糊掉。在2D图像1的"前面"的意思慰见察者9从图l綠面3 的该侧观察2D图像，并且不管图{綠面3的走向如何，都在增强场景13的观察者 9的视野8的前面和内部，但不是必须在2D图像1和观察者9之间。这样，在2D 图像"前面"的VIO不意味着2D图像的任何部分被VIO从观察者的视野遮住。雌的是，2D图像1前面的VIO 2主要^M察者9的深度领域内，艮口，在观 察者9柳艮睛10聚焦于2D图像1的时候，主要对 lll察者9的眼睛10，使# ^ 增强场景13也基本对aii察者9。同样优选的是，VIO 2位于观察者对2D图像1 的Panum融合区域内，并且在Panum融合区域内VIO 2的，位置是在Panum融 合区域的边界空间中Panum融合区域内的空间，在该融合区域，离2D图像的距 离显著大于离2D图像前面的Panum融合区域边界的距离。VIO 2可以是不透明的、 半透明的、透明的、或者透明的有变形的。优选的VI02应该具有清楚定义的边界 7，其可以是在观察者9观察时明确聚焦的。VI02可以对观察者模糊2D图像1的 部分11，包围着包括2D图像1的区域，或者包围2D图像1的全部或部分。VI02 的放置也应该使得离观察者9最近的VIO 2的清楚定义的边界7是离2D图像1足 够远的距离，足以在观察者的双目视野8中产生增强场景13的两个稍微不相称的图 像， 一个在齡观察者9柳艮睛10的视网膜上，并且^(见察者的Panum融合区中。 这样，VI02的位置iM的是在2D图像l的观察者的年 的深度领域内，和/或2D 图像1的观察者的Panum融合区域的边界空间内，连同2D图像1在增强场景13 中。增强场景13的各对应点从而被投f^观察者9的眼睛10的Panum融合区上， 并招见察者9中生，强场景13的融合的庞大图像。在观察者9中的增强场景13 的这种融合的庞大图像给观察者9以立^l见觉,不是简单iM过2D图像1和VIO 2 之间的不同距离产生的，而是在2D图像1本身内，通过增强观察者在2D图像1 内的可用单目深度信号的深度感知。该增强效果提示人的大脑在二维图像中通自 双目深度信号所表示的视网膜像差的视觉皮层中的融合的束微，主要在Panum融合 区域中，具有，强场景的重建和享受立体视觉的能力。本发明被设计m增强具有双眼和比较正常的视觉和立体影像神经能力的观察 者在2D图像中的深度感知和/或清晰度感知有效。然而，增强效果的纟雖将随着观 察者的这种能力的水平而改变。在这方面，本发明还可以作为双目和单目二者的视 觉感知!嫁的微器。本发明提供的立体视觉感优于现有技术，其中，使用本发明感觉到的庞大图像 不会受到现有技术中所描述的不良影响，但^t观察者来说，与正常立体视觉一样 自然。该感觉是自然的，因为该感觉是用观察者自己咖艮睛间隔和立体视觉能力得 到的。VIO可以具有ftf可形状，并且还可以被制成可在平面、水平和/或垂直弯曲的面 之间调整。VIO的放置可以M任何方法，诸如，悬挂在适当位置或者贴在图像物 体6上，固定的或者可相对于与图像表面3的距离和角度来调节的。在增强场景中，VIOS31与图ft^面及其附近的空间关系可操作地与图像表面 相关联，以产生增强效果。VIO的这种状态在本文中也表示VIO不是物理itt接到 观察者或者与观察者连接，或者通过粘贴，或者由观察者穿戴。可以高效地使用不同类型的VIO，这取决于本发明的应用。例如，VIO可以是 垂直走向的杆或管，放置于图{ 面的一侧和前面；或者可以是在图^^面的前面 和上面,的的一组浮雕。VIO可以影现察者与2D图像之间的网格，在可见的网 格元件之间有足够宽的空间，以使得对2D图像的观察的干扰最小化。然而，因为 VIO必须作为增强场景的整体部分被清楚地显示给观察者，使用网格作为VIO可能 会与观察者对作为整体的2D图像内容的欣赏发生干扰。在2D图像1中的观察者的"关注区"5小于整个2D图像1的情况下，VI02可以被设计成对该关注区5有效， 诸如，关于关注区5的帧，其可以部分模糊图像区的其余部分，这在下文中称为"VI0/ 帧"2，其实例在图1—3中示出。术语"关注区"5在这里被用于表示观察者聚焦 的^h或者部分2D图像l，并且包括观察者9的关注点。这种VIO/帧2可以被限 制到足够的大小，以基本限制观察者在与2D图像1的特定距离的关注区5的边界， 使得没有可用于观察者9的视野8的良好定义的2D图像1的边缘4，如图1中的实 例所示。^U察者有必要在实质上或者美学上欣赏^图像的情况下，优选的VIO/帧2 是完全或者部分包围整个2D图像1的，其 L径12并不向观察者9严格裁切2D图 像l。这种VIO/帧2可以具有可调节的孑L径12，以便补偿观察者9相对于2D图像 1的观，置，观察者9的观察角度，图{,面3的形状，2D图像1的大小，以及 观察者9离2D图像1的距离。为了加强增强效果，可调节的孔径12还可以在VIO/ 帧2的结构内7jC平移动。图13—19中示出了诸如部分帧的仅包围2D图像的VIO/ 帧的实例，所有这些本质上都是一对垂直走向的面板14，单个的VI02被贴到其上， 或者其M起到单个的VIO2作用的图像。这种部分帧VIO/帧可以以各种方式被连 接到图像物体或者图ft^面上如同图13中的夹具(clamp)(水平的24)和图14 中的夹具(垂直的31)，面板14通过铰链23被连接在其上；M31直,接或者使 用铰链23连接到图f錄面3上，如图15和19所示；通过直接连接或则会f顿铰链 23连接图像物体6，如图16和18所示；或者使用连接到图像物体上的或者与图像 物体一体化的显示器外壳，如图17所示。如关于VIO/帧所说明的那样，期每观察者的冬鹏P艮帝瞎鹏定关注区，对良好定 义的,的可视性，观察者宣布观察者前面的空间中的2D图像为平面的，与该观 察环境内的其它双目信号相反，从而减小了增强效果。该趋向在下文中将被称为"边 缘效果"。可以通过减小2D图像的边缘的可见度，这在下文中将被称为"ii^模糊"， 来减小边缘效果。用于完成边缘模糊的设备将被称为"纖模糊"设备。VIO/帧2可以是简单帧，如图1和图3所示，或者钩状的帧，如图2所示，带 有ii^模糊面板14，其产生朝向观者9的2D图像1的一部分的反射15。这种钩状 的VIO/帧2还可以结合钩子的内表面上的反射边缘模糊，以及可伸縮部2a，其可用 于调整2D图像1与VIO/帧2的可通过视觉识别的边界7之间的距离。简单帧VIO/ 帧2可以与独立的边缘模糊面板14 一起使用，如图3所示，其中2D图像1被边缘模糊面板14所限定边界的区域上的投影仪16产生于图像表面3上，或者如图13— 19所示，使用部分帧VIO/帧，与边缘模糊面板一体形成。如前文所述，VI0 2本身还可以是边缘模糊设备，通过模糊来自观察者9的即 时丰_ 8的2D图像1的边缘4，如图1所示的VIO/帧2的情况，其中2D图像1 的纖4被VIO/i1i贞2的孑L径12裁切。然而，同样如前文所述，VIO/帧2还可以采 取围绕2D图像1的钩子的形式，如图2所示，其中边缘模糊面板14是肯,产生反 射的并且是钩状VIO/帧2的一部分。实际上，模糊2D图像的边缘可以31il各种方 式来完成，可以与VIO—体也可以独立于VIO，并且各种方式均包括在本发明中。 如将在本发明的该说明书中的下文中公开的那样，边缘模糊设备还可以作为增强设 备以与VIO相同的方式来工作。关于^S出实施例，可以采用各种方、^i吏用来自2D 图像的M模糊2D图像1的,。在图3所示的投影系统的实例中，2D图像1的 边界可以通过如图2所示的实例中的，模糊面板14，界定在其ii^彖4中的一个或 多个上，因jtbii缘4附近的来自2D图像1的光完全或者部分地朝向观察者9反射 ^tj"。这种纖模糊面板14可以具有其它光学性能，其舰或者扭曲从2D图像 1 g来的光，以便更加平滑地模糊2D图像1的边缘。2D图像1的边界还可以类 寸鹏由i^t莫糊面板14来限定，職模糊面板可以是半透明的或者透明的，带有内 部^lt性质，其类^i&，和扭曲来自2D图像1的光。还可以通过在其边缘4 中的一个或多个处用沿着職4分布的光源来限定边界，来模糊2D图像1的職 4 。另一种纖模糊方法如图9所示边缘模糊掩模(或者图像)18B、 18W (B 和W分别指示黑色和白色的图案)，其可以沿着2D图像1的，4连接到或者显 示在图f綠面3上，以,或者分解对2D图像1的边缘4的观察者冬鹏。,的 ii^ra掩模18B、 18W，明的，上面印有图案，其中的图案可以是不透明的、 透明的、半透明的、或者以上的组合。如果图案在2D图像1的边缘4处密度最大， 这种图案有可能最有效，其图案密度从2D图像1的边缘向内部逐渐减小，如图9 所示 一种颜色的一系列点靠近作为2D图像1的边界的图像表面3的颜色的一系 列点，其被最密集地填在边缘附近的ii^模糊掩模(或图像)18B、 18W上，以便 成为几乎实心的，将大小和朝向掩模的内部边界的填充密度减小到零。另一种形式 的图案是，不仅通过密度从外边界到内边界的改变，而且通过其着色(黑白以外的 颜色)的改变，来模糊2D图像1的边缘，其中着色的改变会改变图像透过或者映 射时的外观。很多这种图案都是可行的，其适合性可随着观察者的视力和品味而改
变，并且，本公开并不是要将本发哪艮制到任何特定类型的图案。在正面或者背面投影的2D图像的情况下，胶片图像或者电子图像，ii^模糊 图像，诸如图9所示的18B、 18W，可以与2D图像1组合，使得显示包括实现边 缘模糊的图像。这可以通过在带有如上戶，的图案的透明度仿真中，在2D图像上 叠加用电子方法生成的,模糊图像来完成或者在胶片投影的情况下，通过将电 影印片礼h的边缘模糊图像包括在内，m^通过将用电子方法生成的边缘模糊图像 与用于显示的2D图像组合起来。这种用电子方法生成的ii^模糊图像可以是静态 的各种设计，或者是动态的，在设计、大小、颜色、频率等方面随着时间改变，以 在2D图像的性质需要的时候加强增强效果。图9所示的形式的图像^可以^id:也用第3实施例实现，也可以用基础实施 例和第2实施例来实现。再次参考图9，用于模糊2D图像1的纖4的另一种形式的掩模(图9中未示 出)可贴附于2D图像1的边缘4处的包围2D图像1的图#^面3的部分上。这种 掩g可以印有与2D图像1上的用于掩模18B、 18W的一系列点类似的,模糊 图案，但是带有与2D图像1的颜色接近的背景，这种图案在离2D图像的纖4 驗的掩模上被填充得最密，在2D图像1的边缘4处，大小和±真充减小到零。如本公开的前面所述，,模糊设备还可以作为增强设备以与VIO相同的方式 来工作。也就是说，,模糊设备可以作为VIO生效，如果它具有本文中前面戶M 的VIO的属性。这样，具有使来自2D图像的光从面板g和/或沿着面l^ll射以提 供面板在Panum的融合区域内的可通过视觉识别的边界的光学和/或电学属性的边 缘丰娜面板，作为VIO将具有一些增强效果，这取决于其微和其它物理特性，如 图13—19所示。对于图13—16中的实例，如果在暴露于2D图像的一侧上为镜样 的，垂直走向的这种面板14将会在2D图像的垂直边缘处如ltbit行。对于另一实例， 这种面板，与图18中的面板14相似，如果它是部^H竟样部，光的，面板的镜样 部分弯曲并且在2D图像的，处暴露于2D图像，并且透光部分与图18中的VIO 2条带类^i也面向观察者，则将会如lthii行。可同时作为，模糊设备和VIO工作 的面板的又一实例是"活动面板"， 一种能够显示图像的面板，诸如，LCD面板或 等离子显示器，如图18所示，或者能在上面显示正面(如图19所示)或背面(如 来自图17中所示的外壳内)投影的图像的面板。这种活动面板可以是任何形状的， 平面的(如图19所示)或者曲面的(如图18所示)，带有可在上面朝向观察者显示图像的表面，这种表面在下文中被称为"活动面"，并且上面所显示的图像被称为"面图像"27。活动面板，或者其主要部分，iM地会被布置在与图像表面3j^够的 角度(大于90度)处，使得观察者在直接观察2D图像1时具有面板14的面的主 要部分的成角度的视野。面图像可以具有边缘模糊分量和减VIO分量。面图像的 ,模糊分量会与2D图像混合并使2D图像变形，以模糊与2D图像的边界，而面 图像的VIO分量会提供与边缘模糊分量形成鲜明对照的清楚可区分的VIO的图形。 活动面板的VIO方面可以仅是显示于活动面上的面图像的VIO分量的函数，或者 面板的皿可以对VIO的定义有贡献，如图17—19所示。面图像的VIO和边缘模 糊分量之中的一个或两个可以在面板上被显示为固定的或者活动的，并且它们各自 的属性通常可以以本文所公开的VIO和ii^模糊的方式改变。与边缘效果一样，减小增强效果还可能发生在"背景效果"方面在观察2D 图像时和观察2D图像后面或者旁边的焦点内的物理空间的区域中的物体的场景时 的增强的深度感知之间的空间对比。这种空间对比还发生在2D图像后面的空间的 比较狭窄的区域没有非常对焦不准的时候，并且包含散布在其中的容易看到的和可 区分的物体。2D图像后面的其中散布有在观察2D图像的时候不容易对焦的物体的 大型空间，不是要提供背景效果的空间对比。当2D图像MM示在比较平的墙壁上 或者墙前面的很短距离处，或者背景带有随机纹理、规则图案、或者可见的难识别 物体时，繊势被类船也避免。当然，逸就提出了一种用于消除背景影响的装置， 该,被称为"背景屏蔽" 一种机械的或者光学的背景，用于增强场景，以防止由 于系统正在其中运行的可见环境而减小增强效果，其影响避免视觉环境与增强场景 的空间对比的斜牛。增强效果可以通过在为观察者从前后或者内部或者VIO本身是整个照明设备 或者照明设备的一部分的情况下，进行VIO照明来加强和/或保持。在视频显示或 者投影的情况下，{顿^31#或者反射面板，VIO照明还可以从2D图像所mi"或 者反射的光得到。VIO照明可以是各种颜色和强度的，禾d/或可以是极化的；并且照 明的颜色、^^和/或极化可以随着时间而变化。这种照明中的变化可以根据2D图 像的特性，诸如，亮度、着色、分辨率、形状、禾將材料、单目深度信号等，通过 编驟控制；和/或根据观察者的视觉的特性来控制。增强效果的加强可以用观察者9可通过视觉来辨识的图形图案19来实现，将其 应用于面对观察者9的VIO 2的表面，如图1所示，并且在被放置于矩形的VIO/
帧2的最水平的侧面的时候尤其有效。图案本身可以被照明，直接应用于VI02的 图形，被照明的或者不被照明的，与VIO的照明一体化，或者被应用于通过阻挡相 对于观察者9的视野的VIO2的这种照明的某部分的图形以中断VIO 2照明。图案 可以是被设置用于某种目的的一组VIO 2，或者一组VIO可以被设置成形成这种图 案。这种图案还可以对将增强效果分布到观察者的感兴趣区5上起作用。在照明设备上没有产生2D图像的情况下，诸如，电丰ffi控器、识别灯开关箱、 或者投影屏幕，系统和设备的增强效果可以通自2D图像的照明来改善。这种2D 图像的照明可以来自于贴到VIO上的或者独立于VIO的源，并且可以以与VIO照 明相类似的方式来控制。2D图像和VIO的各种属性者阿以被组合并控制，以适^11察者的位置和视觉 特性，并加强和/或保持关于2D图像的各种特性的增强效果；并且，这种组合和控 制的旨范围包括在本发明中。系统的这种控制还可以被编程以实现2D图像中的 具体效果，和/或与2D图像的生成相关联，诸如，广播信号，或者在记录tt上， 诸如，录像带、压縮M^:、数字录像盘、数字录像机，或者在电影胶片上。这种编 程甚至可以被合成以用于表示系统可以实现的2D图f象的旨范围，先前存在的以 及与合成同时的。本发明的系统和设备被设计以显示的本发明的用于增强视觉的方法可以包括为 观察者创建增强场景。因此，该方法可以涉及，选择增强场景的元素作为增强场 景的主体的2D图像；增强场景显示在其上的表面，以及增强器。对于深度感知增 强，2D图像具有单目深度信号是必要的，但是这种单目深度信号对于清晰度增强是 不必要的。在要被考虑的选择用于作为增强场景主体的2D图像的深度感知增强的 单目深度信号之中，可以;Ht闭或插入、空间透视、线性透视、相对高度、纹理梯 度、光和影、相对大小、相对运动，以及习惯大小。除了单目深度信号，也可以在 分析当中考虑2D图像的其它特性，诸如，2D图像的固有清晰度、2D图像内示出 的照明水平、2D图像中的物体数量、2D图像中的物体的相似度、2D图像中物体的 随机性或顿序，以及2D图像的固有分辨率；并且，在移动2D图像的情况下，2D 图像的稳定性、在2D图像内的运动速度、2D图像中的各镜头的持续时间(不间断 的动作的时间段)，以及单目深度信号不间断地存在于2D图像的场景中的时间长度。 该方法还可以包括，考虑2D图像的大小、观察者与2D图像的距离，以及观察2D 图像的角度。然后，2D图像被展现在选出的用于2D图像的图像表面上。在被显(其类型、大小等)的时候将与2D图像一起使用的一个或多个增强器及其操作模式(着色、照明、运动、编程等)可以被选择，用于所需要的增强效果。如果增强器是VIO，优选的是，其可操作地与在其上显示2D图像的图像表面相关联。VIO 与2D图像一起向观察者的视觉系统展现增强场景，作为观察者的每只眼睛的视网 膜上的图像，并伴有空间视网膜像差。其它可行的增强包括，标准电子、光学和/ 或机械分量的配置，该配置使上述二维图像相对于观察者在图像表面上的注视点水 平地移动；和/或在观察者看到的带有该2D图像的图^綠面上，生成可通过视觉辨 识的物体的7jC平移动的二维图像。如果一个或多个增强器是VIO， 2D图像的观察 者的视觉系^S因于，将会受到在由观察者的视觉系统所检观倒的2D图像的视网 膜图像中，稍微的但足够的空间视网膜像差的增强场景的结构如果使用了其它增 强器之一，2D图像的观察者受到轻微的但是足够的时间视网膜像差，其中的视网膜 像差是在2D图像的视网膜图像中。这样，慰见察者感到单一的B虫合的庞大图像， 单一的视觉是由视网膜像差图像的融合弓胞的，其中，在2D图像中的任何单目深 度信号中，观察者可能具有的深度感知被增强，以至于感觉到立体视觉的形式，并 且其中，观察者的清晰度感知被增器，以至于感觉到2D图像的分辨率增加。将结合，方法执行的分析2D图像的标准可以包括在2D图像的评估系统中， 2D图像的评估系统的目的是通知观察者和所涉及的各方关于用于本发明所期望的 增强效果的2D图像的质量等级的2D图像的表示。这种评估系统可以将评估2D图 像的标准量化，并以数字、文字、图形、和域一览表的形式报告其结果。由此生成 的iff古还可以旨2D图像具有资本,的各方^ffi,自其进行买卖和限帝体发在 第1实施例，基础实施例之后，现将理解其它下面描述的基本实施例也同样使用这些主要要素第2实施例对于静态2D图像，3DVIO的电子生成。第3实施例2D图像相对于图像表面的电子或机械的水平运动。第4实施例对于静态的2D图像，2DVIO图像相对于图像表面的电子或机械的水平运动。第5实施例对于静态2D图像，在图像表面处的机械的VIO的水平运动。 第6实施例在计算机中运行以提供2D图像相对于图像表面的水平运动，和/ 或静态的2D图像的2D VIO图像相对于图像表面的水平运动的计算机禾Mi^。使用边
缘模糊和/或背景屏蔽，通过这些实施例的各种互相组合得到的其它实施例也是可行 的，包括基础实施例。实施例2至5可以用增强器来实现，增强器是标准组件的各种配置用于它们 被设计和制造的目的的公知设备。这种设备由标准信号处理电路组成，生成、组合、修改和提取2D图像和实施例2至5包含的附属图像的信号。标准组件的配置 过关系和/或连接的组合，以实现根据其各自的目的分别有贡献的操作，来利用标准 组件。然而，M本文公开的标准组件的配置执行的操作不是现有技术中已知的。然而，第6实施例是用在计算机中运行的计^m程序5来实施的，其本身生j^n/或显示2D图像，在2D图像的生成和域显就程中，2D图^Ji过计算机禾龄本身 的操作被增强，这种增强包括2D图像的水平运动和/或一个或多个2D VIO图像以 与第3和4实施例中相同的方式的水平运动的元素。图4、 5和8中示出了第2实施例，并且第2实施例是一种系统，其本质上起到 基础实施例的作用，但是《顿计^t几生成的虚拟3DVIO图像17 (图8)，而不是机 械的VIO，其与2D图像1同时通过电子方法被显示出来100。 3D VIO图像17是 由标准视频图像生成装置30生成的，标准视频图像生成装置30用于4顿标准形式 的3D观察眼織行观察，两种颜色的(通常是黑白2D图像)、极化的，或者遮光 器30，后者由标准设备110来控制，标准设备110提供与3DVIO图像17的左右帧 的交替同步的控审瞻号120。生成30 3D VIO图像17的左右分量，以使3D VIO图 像17在通过3D目艮镜130 l鈔见察的时候出现在图像表面3的外部和前面，使得显示 出的因而产生的增强场景，带有2D图像1的3D VIO图像17,通过3D眼镜130 辛戯见察者看到，作为在其前面悬浮有VIO 2的图像表面上的2D图像1，如图1所 示的基础实施例的情况一样。3D VIO图像17可以结合对2D图像1的边缘模糊， 或者可以本身模糊2D图像的,。从图4可以看出，3DVIO图像信号40，其包括 同步3D VIO控制信号60，被发送到标准视频混合设备50，以与从标准视频源25 输入的2D图像信号35组合在一起，期各同步3D VIO控制信号60处理成用于发射 到标准设备，标准设备^顿观察眼镜控制信号120来控制观察眼镜110。然后，组 合的图像信号70在必要情况下被转换80成用于使用中的视频显示器100的视频显 示信号90。如图5所示，可以通过用于转换输入到显示器80的组合图像信号的设 备中的处理，从组合的图像信号70中提取同步3D VIO控制信号60，或者将同步 3D VIO控制信号60从用于生成3D VIO图像30的设备直接发送到用于控制观察眼
镜110的设备。使用其它形式的3D目艮镜来观察3DVIO将需要3DVI0图像劍顿 适当難和极化生成的，并且将不需要3D眼镜控制器及其驱动信号。第2实施例 不是用于正常观察的,实施例，因为它受到必须戴在眼镜上这个缺点的影响，但 是可以在本发明的诊断和治疗应用中使用。图6和9所示的第3实施例是一种通过将2D图像1相对于观察者的关注点在 图像表面3上水平移动20L、 20R (L和R分别表示左移动和右移动)来提供增强 效果的系统，这种移动不会被观察者显著地感知到，因此，在这种走向的两个方向 上，足够的这种移动的分量都基本上平行于观察者的眼睛的走向，并且具有足以引 起观察者的微小的但是足够的时间视网膜像差的速度和频率。本文中所使用的术语 "移动分量"的意思^M矢量(从匀速线性运动的矢量表示可知)的分量中的一 个分量所代表的移动，其中，速度矢量可分解为戯角的两个分量速度矢量，爐 的矢量的大小是分解的速度矢量与其分量所形成的直角三角形斜边的大小。如其它 实施例所公开的那样，这种视网膜像差通常导致观察者9的视网膜图像的融合，从 而产生增强效果。然而，可以对个别观察者对水平移动20L、 20R进行定时，以便 适iSll察者对不相称视网膜图像的交替感知。系统设备可用于以符，如刷新率的 显示器100的特性的4封可速度实现这种水平移动20L、 20R。这种水平移动20L、 20R 还可以鄉B离、方向和频率方面来调节，以便2D图像1可以在图 面3上被前 后水平移动20L、 20R，自动地或者是在观察者的直^S制下，或者由观察者编程。 也就是说，可以选#^种移动的频率、速度和模式(诸如慢慢地向右，并快速向 左返回；快速向右，并突然向左返回到初始位置或者另一位置；或者，突然向右， 并慢11M回左边，等等)来^l^见察者。这种控制还可以与2D图像1的内容一致， 设置有作为2D图像信号35的一部分，和/或根据观察者的偏好^￡行选择。用于将2D图像1水平移动20L、 20R的系统的第3实施例可以是机械的，在 电影放映^l的情况下，正面投影或背面投影，运动或静止的。这种移动可以通过电 影放映机的某些部件的机械运动来实现，诸如，电影放映窗口、片窗板、或者投影 机光学器件；或者通过电动机械方法、电子方法、电控驱动的机liil动，以上所有 都可以以与先前描述的电子系统相同的方式，行调节。第3实施例可选i腿用于f顿第2实施例所4顿的那种类型的观察眼镜。然而， 在该实施例中，在2D图像被水平移动20L、 20R时，观察眼镜交替地用窗板挡住 每个眼睛。第3实施例的系统被设计成可在不需要观察眼镜盼瞎况下提供适当的增
强效果，但是其使用并不排除在本系统之外。在从图6和9来看时，还可以在通过将边缘模糊图像信号150与水平移动2D 图像信号180组合起来的情况下，通过边缘模糊来使用第3实施例。边缘模糊图像 信号150是由标准设备产生的，用于生成由标准设备160将其与2D图像信号组合 在一起的2D模糊图像140。组合图像信号70是使得所显示的边缘模糊图像18B、 18W (图9)相对于图像表面3相对静止，而2D图像1处于水平运动20L、 20R。 如图9所示，图像表面边沿3B、 3W (B和W分别指示黑色和白色的图像表面边沿) 应该与边缘模糊图像18B、 18W的颜色和/或图案相匹配。(尽管图像表面边沿3B、 3W在图9中为了说明可变性的目的被显示成两种颜色(黑白)，但是图像表面3的 边沿通常具有与，模糊图像l犯、18W的颜色和/或图案相匹配的颜色和/或图案)。 然而，如前面所述，这种边缘模糊图像18B、 18W实质上也可以是动态的，并可以 被设计戯卩^0f显示的特定2D图像1的增强效果。同样如前面所述，图9中所示 的形式的，模糊可以被独立于第3实施例来实施，并可以用基础实施例和第2实 施例来实施。图7、 10、 11、 12所示的第4实施例是一种引AiS过将一个或多个二维VIO图 像21 (下文中称为2D VIO图像)水平移动20L、 20R (L和R分别表示左移动和 右移动)而实现的增强效果所需的微小但是足够的视网膜像差的系统，其,形式 是下文中称为"2D VIO/帧图像"21的帧，该帧与要观察的2D图像1 一起被显示出 来。如图基础实施例一样，2D VIO/帧图像21可以不同于图10所示的简单帧，并 可以是图11和12所示的部分帧21 ，作为一对竖直的杆或者重叠在2D图像1上的 图案或者作为2D图像1的一部分。2D VIO沖贞图像21的7jC平移动是相对于观察者 在图f綠面上的关注点，这种移动有在这种走向的两个方向都平行于观察者柳艮睛 的走向的足够的分量，但是这种移动不会被观察者显著地感知到。这种移动具有足 以引^^见察者的时间视网膜像差的速度和频率(左和右)。2D VIO/帧图像21可以 被2D图像1重叠或者包围。如在其它实施例中戶脱，这种视网膜像差通常导i^见 察者的视网膜图像的融合，从而产生增强效果。然而，可以对个别观察者对7乂平移 动22L、 22R进行定时，以便适/^见察者对不相称视网膜图像的交替感知。系统设 备可用于以符合诸如刷新率的显示器100的特性的任何速度来实现这种水平移动 22L、 22R。这种水平移动22L、 22R还可以在距离、方向和频率方面来调节，以便 2D图像1可以在图像表面3上被前后水平移动22L、 22R，自动地或者是在观察者 的直雜制下，或者由观察者编程。也就是说，可以选择这种移动的频率、速度和 模式(诸如慢優地向右，并快速向左返回；快速向右，并突然向左返回到初始位 置或者另一位置；或者，突然向右，并慢慢返回左边；等等)^6S^E察者。这种 控制还可以与2D图像1的内容一致，设置有作为一部分的2D图像信号35，和/或 根据观察者的偏女BKfi^择。在2D VIO/帧图像21完全或者部分包围2D图像1 的情况下，2D图像1可以被减小尺寸使得几乎所有2D图像1都，M示在帧内，也 就是说，不必用帧来裁切。第4实施例还包括2DVIO图像21的机械的、电动机械 的、或# 电子方法控制的电驱动机械水平移动，及其调节，其调节可以以与第 3实施例所描述的基本类似的方式来实施。用于将2D/帧图像21水平移动22L、 22R 的系统可以是^fl械的(在电影放映机的情况下)，正面投影或背面投影，运动或静止 的。这种移动可以通过电影放映机的某些部件的机械运动来实现，诸如，电影放映 窗口、片窗板、或者投影机光学器件；或，过电动机械方法、电子方法、电控驱 动的机械运动，以上所有都可以以与先前描述的电子系统相同的方式 行调节。第4实施例可选i皿用于使用第2实施例所使用的那种类型的观察眼镜。然而， 在该实施例中，在2DVIO/ili贞图像2llfoK平移动22L、 22R时，观察眼镜交替地用 窗板挡住齡眼睛。第4实施例的系统被设计成可在不需要观察眼镜的情况下提供 适当的增强效果，但是其使用并不排除在本系统之外。还可以在ilil将，模糊图像信号150(图6)与水平移动了 22R、22L的2D VIO/ 帧图像21的信号组合起来的情况下，通ilii^模糊图像18B、 18W(图9)使用第 4实施例，这是在第3实施例的情况下完成组合的。,模糊图像信号150 (图6) 是由标准图像发生器140 (图6)产生的，该信号还可用于与2D VIO顺图像信号 220组合在一起。组合图像信号70在被变换成用于显示器90之后，是使得所显示 的边缘模糊图像18B、 18W (图9)相对于2D图像1和图像表面3相对静止的，和 第2实施例中相同，而2D VIO/ilJ贞图像21处于水平运动22L、 22R。而且，该2D VIO/ 帧图像21实质上可以是动态的，与动态職模糊图像l犯、18W的方式相同，并 可以被设计成加强所显示的特定2D图像1的增强效果。第5实施例(仅以与其它实施例附图相对比的方式示出)包括机械的VIO，并 可以以与第4实施例类似的方式来实施，但没有提供使用通过电子方法生成的2D VIO/帧图像21 (图IO)的灵活性。机械VIO在图像表面3 (附图中未示出，但是 主要在图10中进行了描绘，与2D VIO/帧21 —致)上的水平移动可以通过机械激 励的标准形式来完成，通过机械方法或者电学方^^激发，并通过电学方法或者机械方M控制。否则，可以使用与第4实施例所述的基本相同类型的VIO配置和移 动来产生增强效果。和所有实施例一样，,模糊技术的整个范围都可用来减小边 缘效果。第6实施例是在计^m内通过计算机禾醉来实施的，计算机禾辦在计算机中运行，以通常根据模拟和数字化图像的处理和减显示，生成和/或显示2D图像，诸如， 用于动画、艺术、仿真、图形表示。本文中i顿的术语计算机禾聘的意思是完全可 运行的计 1程序，或者其组成部分，诸如，程序覆盖、编码算法、或者子程序。 计算机^mM:指令向计算机执行操作，这，作^过第3和4实施例中的标准 组件的配置来执行的。第6实施例产生第3和4实施例所实现的2D图像的运动和/ 或2D VIO图像的运动，固有的和/或包括有和/或附属于计算机，，在其主要功能(诸如，表示、游戏、设计、动画、艺术表现、文字处理，以及图像处理)中所生 成或处理的2D图像。生成或处理"静止"2D图像(诸如，照片、图形，以及文字 处理)的计^I几禾M^可包括，带有为一个或多个2D VIO图像及其水平移动所^ 的视频帧信息，和减用于2D图像的水平移动的信息。边缘模糊图像信息还可以与 用于所生成的2D图像的帧的信息相结合。生成或处理"移动"2D图像，艮卩，由各 连織止的帧表示的动作(诸如，动画、电影拍摄、或者电视)，的计算机禾歸可以 包括有，生成的视频帧相似信息，作为适合"移动"2D图像特性的"静止"图像的 信息。第3和4实施例中涉及的7jC平移动的相同控制也可以用实施例6来实施，但 是，由,来控制并为其提供输入。本文中公开的本发明的实施例2—4和6可以以其电子或者电动机械形式来实 施，舰樹可当前已知的信号鄉形式，诸如，电磁广播、电缆，以及计算机网络， 或者视频记录；或者当前己知的形式，通过介于2D图像的接收或者产生与2D图像 的显示之间的设备对其进行直接的电子处理；以及，这种信号對寸和处理的组合和 控制的齡范围被预期用于上述实施例的实施，并包括在本发明中。同样，前述实 施在应用于系统和减可被使用的面图像的任何控制时，也被预期用于基础实施例(第l实施例)。在各点处，在本公开的过程中，建议本发明的增强效果适用于视觉研究，特别 是诊断和治疗。还建议，本发明基于其运行的原理是这里所最新提出的。事实上， 还有另外一些方面可增强本发明的效果，探测视觉皮层的目前已知功能的深度和双
目视网膜拮抗的工作情况。虽然结合某些实施例的实例对本发明进行了公开，但是应该理解，本发明并不 限于所示出的特定实施例。该公开应该覆盖具体公开的一般应用的方法和系统，以 及所附的权利要求的精神和保护范围内所包括的各种可替代和等效结构。


图1是带有简单帧VIO的系统的机械实施例的透视图；图2是带有钩状帧VIO使用一体化ii^模糊的系统的机械实施例的透视图；图3是带有简单帧vio和^^:,模糊的正面投影系统的机械实施例的透视图；图4是利用通过电子方法生成的虚拟3D VIO的系统的第一实例的框图；图5是利用通过电子方法生成的虚拟3DVI0的系统的第二实例的框图；图6是利用水平图像移动和边缘模糊的系统的一个实例的框图；图7是利用水平帧图像移动的系统的一个实例的框图；图8是带有生成的虚拟3D VIO的系统的示意图；图9是带有边缘模糊的水平图像移动的示意图；图10勤k平的简单帧图像移动的示意图；图11是水平的部分帧(垂直杆)图像移动的示意图；图12是水平的部分帧(垂直图案)图像移动的示意图；图13是在图像物体上贴有水平夹具的部分帧VIO系统的机械实施例的透视图；图14是图像物体13i过垂直夹具贴有部分帧VIO的系统的机械实施例的透视图。图15是图像表面上贴有部分帧VIO的用于正面投影的系统的机械实施例的透 视图；图16是图像物体上贴有部分帧VIO的系统的机械实施例的透视图； 图17是显示器外壳上贴有部分帧VIO的系统的机械实施例的透视图； 图18是显示面板带有部分帧VIO的系统的机械实施例的透视图； 图19是带有部分帧VIO的用于正面投影的系统的机械实施例的透视图，其通 过正面投影被照明。
具体实施方式
执行本发明的最佳实施方式取决于应用，并且观察者对于特定公开的实施例的 部署。对于娱乐，以及文学应用，应相4言，采用各种形式的基础实施例将提供空间允许的最令人满意的感觉。对于计算机和游戏应用，可发现，最佳实施方式是第6 实施例的各种形式。对于电视和电缆广播，可发现，最佳实施方式是第4实施例的 各种形式。对于医学影像，最佳实施方式可以是第2实施例。工业应用性本发明的使用适用于所有形式的二维图像的显示，其中，观察者的深度感知增 强增加了对于观察者来说图像的可理解性，诸如，医学影像和计算机图形显示，以 及娱乐(运动图片和电视)、文化(绘画、油画、照片等等)，以及商业(海报、广 告牌等)应用。本发明通常还可以用于科学目的，用于探测人类视觉系统，特别是视觉皮层和脑一眼连接，以及视觉5，。本发明的主题是提供O在单一的二维图像中的观察者的视觉感知的增强，包括观察者在各种类型的包括表示深度的单目信号的二维图像中的深度感知的增强，和2)
权利要求
1.一种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的系统和设备，包括a)具有一个或多个单目深度信号的显示在图像表面上的二维图像；和b)至少一个可通过视觉识别的物体，其被放置于所述图像表面的前面，以与所述二维图像创建组合场景，所述可通过视觉识别的物体是1)当所述二维图像被所述观察者关注时，实质上在所述观察者的眼睛的焦距的深度领域内，2)实质上不干扰观察者对所述二维图像的视野；并且3)在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的眼睛中引起不相称的双目视网膜图像；在观察者通过和/或使用该组合场景的所述双目图像的融合来观察所述二维图像的过程中，具有增强观察者的视觉感知的效果。
2. 如权利要求1所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一个可皿视觉识别的物体实质上在所述二维图像的潘农融合区内。
3. —种用于增强浏览者对二维图像的视觉感知的系统和设备，包括a) 显示在图像表面上的二维图像；和b) 至少一个可通过视觉识另啲物体，其位于所述图f綠面的前面，所述至少一 个可通过视觉识别的物体是1) 实质上在所述观察者关注所述二维图像时对焦清晰，并且2) 在离戶脱图{綠面充分的距离处，以在观察者的眼睛中弓胞不相称视网膜图像；在观察者通过和/或使用所述不相称视网膜图像的融合来观察所述二维图像的 过程中，具有增强观察者的视觉感知的效果。
4. 如权利要求3所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述二维图像包括一个或多个单目深度信号。
5. 如权利要求3戶腿的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿图〗綠面在水平方向或者垂直方向是弯曲的，或者水平方向和垂直方向均是弯曲的。
6. 如权利要求3戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿至少一个可通过视觉识别的物体是帧。
7. 如权利要求3所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述二维图 像在观察者的视野内，相对于可通过视觉识别的物体，处于水平运动中，，这种水平运动是根据戶;M二维图像的亮度、颜色，禾口/或单目深度信号来控制的，或者否则， 通过编程来控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
8. 如权禾腰求3戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿可通过视觉识别的物体，^n察者的视野内，相对于图像表面，处于水平运动中，这种水 平运动是根据戶腿二维图像的亮度、颜色，和减单目深度信号来控审啲，或者否则， 通过编程来控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
9. 如权利要求3戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一 个可通过视觉识别的物体实质上在所述二维图像的潘农融合区内。
10. 如权利要求3戶腐的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶;f^s少一个可通过视觉识别的物体是在面对所^1!察者的一顿搬照明的。
11. 如权利要求io戶腿的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述照明的源被连接在所述至少一个可通过视觉i只别的物体上或者在其内部。
12. 如权利要求ll所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一个可M:视觉识别的物体的照明的强度、颜色，和/或极化是可变的，这种可变性是根据fM二维图像的亮度、颜色，和/或单目深度信号来控制的，或者否则，通过编禾辣控制，以加强增强效果和/或适应所^^见察者。
13. —种用于增 歐见察者对二维图像的视觉感知的系统和设备，包括a) 具有一个或多个单目深度信号的二维图像，臓二维图像l顿示在图f綠面 上；和b) 至少一个可通过冬见觉识别的物体，其位于所述图^^面的前面，所述至少一 个可通过视觉识别的物体是1) 处于离戶脱图自面充分的距离处，以在观察者的眼睛中引起不相称 视网膜图像，并且2) 当戶膽二维图像i炒;ME察者关注时，实质上在所^^见察者的焦距内，和/或基本上在所述二维图像的潘农融合区内；在观察者通过和/或使用所述不相称视网膜图像的融合来观察所述二维图像的 过程中，具有增强观察者的视觉感知的效果。
14. 如权利要求13戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述图像表 面在水平方向或者垂直方向是弯曲的，或者水平方向和垂直方向均是弯曲的。
15. 如权利要求13所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述二维图 像，在观察者的视野内，相对于可通过视觉识别的物体，处于水平运动中，这种水 平运动是根据戶欣二维图像的亮度、颜色，和减单目深度信号来控制的，或者否则， 通过编M控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
16. 如权禾腰求13戶欣的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿可通过 视觉识别的物体，在观察者的视野内，相对于图像表面，处于水平运动中，这种水 平运动是根据戶湖二维图像的亮度、颜色，和减单目深度信号来控制的，或者否则， 通过编li^控制，以加强增强效果和/或适应所^^见察者。
17. 如权禾腰求13戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一 个可舰视觉识另,物体是在面对所述观察者的一侦搬照明的。
18. 如权利要求17戶皿的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一 个可通过视觉识别的物体的照明的 驢、颜色，和/或极化是可变的，这种可变性是 根据戶脱二维图像的亮度、颜色，和/或单目深度信号来控伟啲，或者否则，通过编 g^控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
19. 如权利要求13所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一 个可通过视觉识另啲物体是帧。
20. 如权禾腰求19戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿帧的所 述孔径的水平尺寸，^M察者的,鹏内，相对于二维图像，是可变的，这种可变性 是根据戶，二维图像的亮度、颜色，和/或单目深度信号来控制的，或者否则，3131 编 控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
21. 如权利要求19戶腐的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述帧的形 状和/^^M帧的孑L径的大小是可变的，这种可变性是根据戶腿二维图像的亮度、颜 色，和/或单目深度信号来控制的，或者否则，通过编程来控制，以加强增强效果禾口 减适应所鄉察者。
22. 如权利要求19所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述帧的孔 径具有与所述二维图像相同的形状，并且具有充分的尺寸以至于实质上所有所述二维图像都在所述孔径内出现在所逸现察者面前。
23. 如权利要求13所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述二维图 像的相对边缘中的至少一半从所^M察者对所述二维图像的视野中被模糊掉。
24. 如权利要求13戶腿的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述二维图像的戶;M^见察者可通过视觉辨识的图案被应用于所述可通过视觉识另啲物体的面对观察者的最水平的侧面。
25. 如权利要求13所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿图像表 面在水平方向或者垂直方向是弯曲的，或者水平方向和垂直方向均是弯曲的。
26. 如权利要求13戶腿的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿至少一 个可通过视觉识别的物体被照明，并且所述照明的源被连接在所述至少一个可通过 视觉识别的物体上或者在其内部。
27. 如权利要求13所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一 个可M视觉识别的物体可识别为特定物，在空间上离所i^见察者比离所述二维图 像Sfi时，是所^H察者可辨别的。
28. 如权利要求13戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述至少一 个可通过视觉识别的物体皿一步由两个垂直侧面组成的部分帧。
29. 如权禾腰求13戶欣的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿二维图、
30.如权利要求29所述的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，所述二维图像的照明是来自所述可通过视觉识别的物体内或皿接到其上的源，以便f，戶;M观察者免受照明。
31. 如权利要求29戶脱的用于增强视觉感知的系统和设备，其中，戶腿二维图 像的照明在强度、颜色，和/或极化方面是可变的，这种可变性是根据所述二维图像 的亮度、颜色，和域单目深度信号来控制的，或者否则，通过编禾辣控制，以加强 增强效果和/或适应所^^见察者。
32. —种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的方法，包括a) 具有一个或多个单目深度信号的二维图像；b) 从通过向二维图像~当观察者关注戶欣二维图像时，实质上在戶;M^见察者 的目臓的聚焦的深度领域内——的场景添加M;可通过视觉识另啲物体而创建的组合场景的双目视网膜图像中，在所述观察者中引起视网膜像差；和c) 这种视网膜不相称图像的融合，在观察者的视觉皮层中将所述一个或多个单 目深度信号解释为双目深度信号，组合场景中带有那些可通过视觉识别的物体。
33. —种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的方法，包括a) 选择实质上具有至少一个单目深度信号的二维图像；b) 选择一个或多个可通过视觉识另啲物体，用于以二维图像的形式进行观察；c) 通过将至少一个可通过视觉识别的物体放置在所述二维图像的前面并且在 观察者的视野内，来形成组合场景，所述可通过视觉识别的物体是1)当所述二维图像被所述观察者关注时，实质上在所述观察者的眼睛的焦距的深度领域内；2) 处于离所述二维图像充分的距离处，以在空间上离所述观察者比离所 述二维图像更近时，是所述观察者可辨别的；3) 不干扰所^^见察者对所述二维图像的!鹏；d) 将所述二维图像的至少两个相对边缘模糊掉；e) 通m组合场景的戶;f^E察者的视觉表示，将充分的视网膜像差引入观察者中；和f) 皿和/或使用组合场景的观察者的不相称视网膜图像的融合，实ll^f^见 察者对所述二维图像的视觉感知的增强。
34. —种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的方法，包括在二维图像的观 察者中弓l起不相称视网膜图像，形^^M二维图像的组合场景和放置在所述二维图像前面并且在戶;f^i察者面前的至少一个可M视觉识别的物体，所述至少一个可通过视觉识别的物体是a) 当戶腿二维图像l鈔/fe^见察者关注时，实质上在戶;MH察者的眼睛的焦距的深度领域内；b) 处于离所述二维图像充分的距离处，以在空间上离所^ 见察者比离戶;M二维 图像更近时，是戶;f^m察者可辨别的；c) 不干i^f^ 见察者对所述二维图像的M^;通过和/或f顿观察者的戶腐不相称视网膜图像的融合，实5I^^U察者对所述 二维图像的视觉感知的增强。
35. —种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的方法，包括a) M31将可舰视觉识另啲物体方爐在二维图像前面，在戶;f3^见察者的眼睛聚 焦的深度领域内，其包括戶腿二维图像，在二维图像的观察者中引起不相称视网膜 图像；和b) 通过和/或使用所述不相称视网膜图像，实现所述观察者对所述二维图像的视觉感知的增强。
36. 如权禾腰求35所述的增强视觉感知的方法，其中a) 将可通过视觉识别的物体方爐在所述二维图像的潘农融合区内，并放置在离 所述二维图像充分的距离处，以在空间上离所述观察者比离所述二维图像更近时， 是所^H察者可辨别的；b) 所述二维图像具有一个或多个单目深度信号；并且 C)所述二维图像的相对边缘中的至少两个从所述观察者的视野中被模糊掉。
37. —种用于增働见察者对二维图像的视觉感知的系统和系统内的设备，包括:a) 实质上显示在图像表面处和/或图像表面上的二维图像；和b) —个或多个增强器，^^戶腿二维图像的观察过程中弓胞视网膜像差，包1) 至少一个可通过视觉识别的物体，其位于图像表面的前面，与所述二 维图像一起，作为具有空间视网膜像差的观察者的每只眼睛的视网膜上的图 像，将增强场景展示给观察者的视觉系统，所述可通过视觉识别的物体是a) 在观察者对所述二维图像的视野的潘农融合区的边界空间内；b) 在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的潘农融合区中产生增强场景的空间上不相称的双目视网膜图像；禾口c) 可操作地与所述图像表面相关联；和/或2) 至少一个可通过视觉识别的物体，其位于所述图像表面的前面，与所 述二维图像一起，作为具有空间视网膜像差的观察者的每只眼睛的视网膜上的图像，将增强场景^^合观察者的视觉系统，所述可通过视觉识另啲物体是a) 在观察者对所述二维图像的视野聚焦的深度领域内；b) 在离戶脱二维图像充分的距离处，以^11察者的眼中产生增强场 景的空间上不相称的双目视网膜图像；和c) 可操作地与所述图f,面相关联；和/或3) 标准电子和/或光学和/或机械组件的配置，所述配置a) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图 像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足 以在观察者中引起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方 向；禾口/或b) 在观察者看到的带有所述二维图像的图像表面处和减图像表面 上生成可通过视觉识别的物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面 上的关注点，；K平地移动所述可通过视觉识别的物体图像，使得这种移 动的充分的分量平行于观察者柳貼青的走向，在具有足以在观察者中引 起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向；和/或 4) 在计算机中运行的计算l几禾，，戶，计Wl程序具有生成的二维图像， 并且所述计算机鹏a) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图 像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足 以在观察者中引起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方 向；和域b) 在带有所述二维图f象的图像表面上生成观察者看到的可通过视 觉识另啲物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面上的关注点，水 平地移动戶脱可舰视觉识另啲物体图像，使得这种移动的充分的分量 平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以妇见察者中弓胞时间视网膜像 差的速度和频率的所述走向的两个方向；5) 在计紫机中运行的计^fen禾，，戶，计^m禾，具有显示的二维图像， 并且所述计算机辦a) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图 像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足 以在观察者中引起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方 向；和减b) 在带有所述二维图像的图像表面上生成观察者看到的可通过视 觉识别的物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面上的关注点，水 平地移动臓可舰视觉识别的物体图像，使得这种移动的充分的分量 平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以在观察者中弓胞时间视网膜像 差的速度和频率的所述走向的两个方向；这使得观察者的视觉系统M^丞二维图像的所述视网膜不相称图像的融合， 增强了观察者对所述二维图像的深度感知，和/或增强了对戶皿二维图像的清晰度感 知。
38. —种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的系统和系统内的设备，包括a) 实质上显示在图像表面处和/或图像表面上的二维图像；禾口b) —个或多个增强器，其在对所述二维图像的观察过程中引起视网膜像差， 这使得观察者的视觉系统通过戶，二维图像的所述视网膜不相称图像的融合，增强了观察者对所述二维图像的深度感知，和/或增强了对所述二维图像的清晰度感 知。
39. 如权利要求38所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述一个或多个增强器包括至少一个可通过视觉识别的物体，其位于图像表面的前面， 与所述二维图像一起，作为具有空间视网膜像差的观察者的每只眼睛的视网膜上的图像，将增强场景展示给观察者的视觉系统，所述可通过视觉识别的物体是1) 在观察者对所述二维图像的视野的Panum融合区的边界空间内；2) 在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的潘农融合区中产生增强场景 的空间上不相称的双目视网膜图像；禾口3) 可操作地与戶;M图ft^面相关联。
40. 如权利要求38所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，至 少一个可通过视觉识别的物体，其位于戶脱图像表面的前面，与所述二维图像一起， 作为具有空间视网膜像差的观察者的每只眼睛的视网膜上的图像，将增强场景展示 给观察者的视觉系统，所述可通过视觉识别的物体是1) 在观察者对所述二维图像的视野聚焦的深度领域内；2) 在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的眼中产生增强场景的空间上 不相称的双目视网膜图像；和3) 可操作地与所述图像表面相关联。
41. 如权利要求38戶诚的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，由 0M标准电子和/或光学和/或机械组件组成的配置，所述配置1) 相对于观察者在图ft^面上的关注点，7jC平地移动戶脱二维图像，使得这种 移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以在观察者中引起时间视 网膜像差的速度和频率的戶，走向的两个方向；禾口域2) 在观察者看到的带有所述二维图像的图像表面处和/或图像表面上生成可通 过视觉i朋啲物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移 动所述可通过视觉识别的物体图像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼 睛的走向，在具有足以在观察者中弓胞时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的 两个方向上。
42. 如权利要求38所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所述计穀几禾，在计^a中运行，所述计算机禾，具有生成的二维图像，并且戶，计算机鹏1)相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图像，使得这禾中 移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以在观察者中引起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向上；和减2)在带有所述二维图像的图像表面上生成观察者看到的可通过视觉识别的物 体的二维图像，并相对于观察者在图《t^面上的关注点，水平地移动所述可通过视 觉识别的物体图像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具 有足以在观察者中引起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向上。
43. 如权禾腰求38所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所述计 在计算机中运行，所述计算机程序具有显示的二维图像，并且戶;M计飾鹏1) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图像，使得这种 移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以在观察者中引起时间视 网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向；和域2) 在带有所述二维图像的图像表面上生成观察者看到的可通过视觉识别的物 体的二维图像，并相对于观察者在图1t^面上的关注点，水平地移动所述可通过视 觉识别的物体图像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具 有足以在观察者中弓胞时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向上。
44. 如权禾頓求37至43所述的任一种用于增强视觉感知的系统和系统内的设 备，包括，所述二维图像具有一个或多个单目深度信号。
45. 如权利要求37至43 0M的任一种用于增强视觉感知的系统和系统内的设 备，包括，戶脱图f綠面在水平方向和/或垂直方向是弯曲的。
46. 如权利要求37至43戶诚的任一种用于增强视觉感知的系统和系统内的设 备，包括，戶诚可通过视觉识另啲物体是包围所述二维图像的全部或部分的完整帧 或部，贞，戶腿二维图像的尺寸、形状、颜色、亮度、照明，禾IV或移动是固定的或 者可变的，这种可变性是根据戶，二维图像的亮度、颜色，和/或单目深度信号来控 制的，或者否则，通过编程来控制，以加强增强效果和/或适应所淞见察者。
47. 如权利要求37至43所述的任一种用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，包括，戶脱二维图像的所^fl察者可视觉辨识的图案l鹏用于所述可iM:视觉识另啲物体的面对所^^i察者的至少一个表面，所述二维图像的尺寸、微、颜色、 亮度、照明，和/或移动是固定的或者可变的，这种可变性是根据所述二维图像的亮 度、颜色，和/或单目深度信号来控制的，或者否则，通过编程来控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
48. —种用于增弓慰见察者对二维图像的视觉感知的系统和系统内的设备，包括(a) 显示在图像表面处和/或图像表面上的大致二维图像；禾口(b) 至少一个可通过视觉识别的物体，其与图像表面相关联，与所述二维图像 一起，戶腿图i錄面将增强场景展^^合观察者的视觉系统，所述至少一个可通过视 觉识别的物体位于所述图像表面的前面1) 在观察者对所述二维图像的视野的潘农融合区的边界空间内；2) 在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的潘农融合区中产生增 强场景的空间上不相称的双目视网膜图像;并且这使得观察者的视觉系统通过 皿二维图像的所述不相称双目视网膜图像的融合，增强了观察者对所述二维 图像的深度感知，和/或增强了对所述二维图像的清晰度感知。
49. 如权利要求48所述的用于增强视觉感知的系统禾係统内的设备，其中，所述可通过视觉识另啲物体是出现在观察者面前的在所述二维图像前面的虚拟三维图像，所述虚mH维图像可与所述二维图像同时被这样观察到。
50. 如权利要求48戶诚的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述二维图像具有一个或多个单目深度信号。
51. 如权利要求48所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述可MJ1视觉识别的物体，当戶脱二维图像M^M^见察者关注时，基本上在戶;f^见察者柳鹏的焦距的深度领域内，和/或当戶脱二维图像的任何点i鈔;fi^见察者直接使用双目关注时，处于实质焦距中。
52. 如权利要求48所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述二维图像的所^E察者可视觉辨识的图案鹏用于戶腿可通过视觉识另啲物体的 面对^H察者的至少一个表面，所述二维图像的尺寸、形状、颜色、亮度、照明， 和/或移动是固定的或者可变的，这种可变性是根据F脱二维图像的亮度、颜色，和 域单目深度信号来控审啲，或者否则，通过编棘控制，以加强增强效果和/或适 应所M^见察者。
53. 如权利要求48所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述至少一个可通过视觉识别的物体是包围所述二维图像的全部或部分的完整帧或部分帧，戶脱二维图像的尺寸、形状、颜色、亮度、照明，禾卩域移动是固定的或者可 变的，这种可变性是根据所述二维图像的亮度、颜色，种或单目深度信号来控制的， 或者否则，通过编程来控制，以加强增强效果和减适应所述观察者。
54. 如权利要求53所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述帧是钩状的。
55. 如权利要求48戶腿的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述至少一个可通过视觉识别的物体是在面对所述观察者的至少一个表面上被照明 的，所述照明的源被连接在所述至少一个可通过视觉识别的物体上或者在其内部。
56. 如权利要求55戶腿的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述至少一个可通过视觉识别的物体的照明的强度、颜色，和/或极化是固定的或者可 变的，这种可变性是根据戶诚二维图像的亮度、颜色，禾口/或单目深度信号来控帝啲， 或者否则，通过编程来控制，以加强增强效果和/或适应所述观察者。
57. 如权利要求48戶诚的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述二维图像被照明。
58. 如权利要求57戶舰的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述二维图像的照明^*自所述可通过视觉识别的物体内或，接到其上的源，以便，戶;f^观察者免受照明。
59. 如权禾腰求58戶腿的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述二维图像的照明的强度、颜色或极化是固定的或者可变的，这种可变性是根据所 述二维图像的亮度、颜色，和/或单目深度信号来控审啲，或者否则，通过编激控制，以加强增强效果和/或适应戶;ME察者。
60. —种用于增强观察者对大致二维图像的视觉感知的系统和系统内的设备， 包括(a) 显示在图像表面处和/或图像表面上的大致二维图像；和(b) 增强器，其顿所述二维图像的观察过程中引起视网膜像差，还包括标准 电子和/或光学和/或机械组件的配置，所述配置1) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图像，使 得这种移动的充分的分量平行于观察者柳艮睛的走向,在具有足以^E察者中 弓胞时间视网膜像差的速度和频率的戶脱走向的两个方向上；和/或2) 在观察者看到的带有所述二维图像的图像表面处和域图像表面上生 成可通过视觉识别的物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面上的关注 点，水平地移动戶脱可通过视觉识别的物体图像，使得这种移动的充分的分量 平行于观察者柳艮睛的走向,在具有足以^H察者中弓胞时间视网膜像差的速 度和频率的所述走向的两个方向上；这使得观察者的视觉系统通H^述二维图像的所述视网膜不相称图像的S虫合， 增强了观察者对所述二维图像的深度感知，和/或增强了对所述二维图像的清晰度感知。
61. 如权利要求60戶腐的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述二维图像具有一个或多个单目深度f言号。
62. 如权利要求61所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述可通过视觉识别的物体的二维图像的水平移动，和/^0f述二维图像的水平移动， 不被观察者如此显著地感知到。
63. 如权利要求61所述的用于增强视觉感知的系统和系统内的设备，其中，所 述可通过视觉识别的物体的二维图像的水平移动，和/或戶皿二维图像的7jC平移动， 是根据臓二维图像的亮度、颜色，和减单目深度信号来控帝啲，或者否则，通过 编li^控制，以加强增强效果和/或适应所^ll察者。
64. —种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的设备，包括(a) 二维图像被显示在其上的图像表面；和(b) —个或多个增强器，其顿所述二维图像的观察过程中弓胞视网膜像差， 包括以下5 t组的增强器中的至少一组(1) 至少一个可通过视觉识别的物体，其位于图像表面的前面，作为具有 空间视网膜像差的观察者的每只眼睛的视网膜上的图像，将增强场景展恭合观察者的视觉系统，所述可通过视觉识别的物体是a) 在观察者对所述二维图像的视野的潘农融合区域的边界空间内；b) 在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的潘农融合区中产生增强场景的空间上不相称的双目视网膜图像；和c) 可操作地与所述图像表面相关联；(2) 至少一个可通过视觉识别的物体，其位于戶;M图j,面的前面，与所 述二维图像一起，作为具有空间视网膜像差的观察者的每只眼睛的视网膜上的图像，将增强场景展恭合观察者的视觉系统，所述可通过视觉识另啲物体是a) 在观察者对所述二维图像的视野聚焦的深度领域内；b) 在离所述二维图像充分的距离处，以在观察者的眼中产生增强场 景的空间上不相称的双目视网膜图像；和c) 可操作地与所述图像表面相关联；(3) 由标准电子和/或光学禾n/或机械组件组成的配置，所述配置相对于观察者在图i,面上的关注点，水平地移动所述二维图像，使得这种移动的充分 的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以在观察者中引起时间视网膜像 差的速度和频率的所述走向的两个方向；(4) 由标准电子和/或光学和/或机械组件组成的配置，所述配置在观察者 看到的带有所述二维图像的图像表面处和/或图像表面上生成可通过视觉识别 的物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面上的关注点，水平i也移动戶诚 可ilil视觉识别的物体图像，使f寻这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛 的走向，在具有足以在观察者中弓(起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向 的两个方向；(5) 在计算机中运行的计算机程序，所述计算机程序具有生成的二维图 像，并J^述计算机禾辦a) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图 像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足 以在观察者中弓胞时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向 上；和域b) 在带有所述二维图像的图像表面上生成观察者看到的可通过视 觉识别的物体的二维图像，并相对于观察者在图《綠面上的关注点，水平地移动所述可通过视觉i只别的物体图像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者柳郞青的走向，在具有足以^n察者中引起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方向上；(6) 在计算机中运行的计算机程序，所述计算机程序具有显示的二维图 像，并且所述计算机,a) 相对于观察者在图像表面上的关注点，水平地移动所述二维图 像，使得这种移动的充分的分量平行于观察者的眼睛的走向，在具有足 以在观察者中弓l起时间视网膜像差的速度和频率的所述走向的两个方 向；和/或b) 在带有所述二维图像的图像表面上生成观察者看到的可通过视 觉识别的物体的二维图像，并相对于观察者在图像表面上的关注点，水 平地移动戶脱可通过视觉识另啲物体图像，使得这种移动的充分的分量 平行于观察者的眼睛的走向，在具有足以在观察者中引起时间视网膜像 差的速度和频率的所述走向的两个方向上；这使得观察者的视觉系统通过所述二维图像的所述视网膜不相称图像的融合， 增强了观察者对所述二维图像的深度感知，和/或增强了对所述二维图像的清晰度感 知。
65.—种用于增强观察者对二维图像的视觉感知的方法，包括将微小但充分 的视网膜像差弓l入二维图像的观察者的视野，从而通过所述不相称视网膜图像的融 合，实现所述观察者对二维图像的深度感知和域清晰度感知的增强。
全文摘要
本发明公开了一种用于增强对二维图像(1)的视觉感知的系统、系统内的设备和方法，提供了通过用来观察二维图像的设备(2)在观察者(9)中引起视网膜像差。通过对二维图像的视网膜不相称图像的融合，观察者感觉到他或她对二维图像的视觉感知的增强，这种增强包括深度感知的增强和清晰度感知的增强。
文档编号G02B27/22GK101133360SQ200580046400
公开日2008年2月27日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年1月11日
发明者安东尼·普罗维特拉 申请人:安东尼·普罗维特拉