基于高速投影机的360°全视差三维显示装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于高速投影机的360°全视差三维显示装置，包括：高速投影机，用于投射图像，并同时输出每一帧图像所对应的同步信号；屏幕，对高速投影机投射的图像漫反射，显示每个观察者所需的图像；位置追踪设备，用于获取各观察者的位置信息；图像发生器，根据需要显示的3D场景信息和各观察者的位置信息，向所述的高速投影机输送图像；主动式快门3D眼镜，为各观察者佩戴，根据与之匹配的同步信号，控制镜片的通光状态，使观察者在屏幕上观看到具有立体视觉的图像。本发明专利技术还公开了一种基于高速投影机的360°全视差三维显示方法。本发明专利技术可同时对多人提供全视差、360度的特定显示图像，并具有三维场景显示效果，显示信息量大、分辨率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于高速投影机的360°全视差三维显示装置，包括：高速投影机，用于投射图像，并同时输出每一帧图像所对应的同步信号；屏幕，对高速投影机投射的图像漫反射，显示每个观察者所需的图像；位置追踪设备，用于获取各观察者的位置信息；图像发生器，根据需要显示的3D场景信息和各观察者的位置信息，向所述的高速投影机输送图像；主动式快门3D眼镜，为各观察者佩戴，根据与之匹配的同步信号，控制镜片的通光状态，使观察者在屏幕上观看到具有立体视觉的图像。本专利技术还公开了一种基于高速投影机的360°全视差三维显示方法。本专利技术可同时对多人提供全视差、360度的特定显示图像，并具有三维场景显示效果，显示信息量大、分辨率高。【专利说明】
本专利技术涉及3D显示系统，尤其涉及一种基于高速投影机的360°全视差三维显示 装置和方法。
技术介绍
视觉是人类最重要信息来源，人类60%以上的信息均来自于视觉。而人类本身正 是生活于三维世界中，视觉亦是三维视觉。因此，随着科学技术的不断发展，二维平面显示 技术已经不能满足人们的需要，3D显示技术随之蓬勃发展。现在，3D显示技术已经越来越 广泛的应用于包括娱乐、医疗、军事和广告等多个领域。 现有的三维显示技术，主要包括双目视差型三维显示，集成成像立体显示，全息三 维显示以及光场重构型三维显示。双目视差型三维显示结构简单，成本低廉，是最普遍使用 的三维显示技术，但只有两个固定的视角，没有运动视差，不能提供较好的3D观看体验。集 成成像技术利用微透镜阵列，可以显示全视差的3D场景，但现有的技术分辨率较低，显示 效果较差。而全息三维显示则由于数据量巨大，无论是对获取还是存储、传输，还是对空间 调制器都有非常高的要求，因此在短时间内，无法进入实用阶段。光场重构型三维显示技术 显示效果较好，但是也存在信息量较大的问题，虽然不及全息三维显示，但是一般还是以水 平视差型为主。 军事指挥、空中交通指挥、珍贵文物展出等应用，均有几人到几十人围绕观看，对 三维场景的分辨率有较高需求的特点，因此需要三维显示系统可以对多人提供全视差、360 度的三维场景显示效果，而现有的技术，无论是视差型三维显示，还者是光场重构三维显 示，集成成像三维显示，均不能满足要求。
技术实现思路
为克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于高速投影机的360°全视差 三维显示装置和方法，可同时对多人提供全视差、360度的特定显示图像，并具有三维场景 显示效果，显示信息量大、分辨率高。 一种基于高速投影机的360°全视差三维显示装置，包括： 高速投影机，用于投射图像，并同时输出每一帧图像所对应的同步信号； 屏幕，对高速投影机投射的图像漫反射，显示每个观察者所需的图像； 位置追踪设备，用于获取各观察者的位置信息； 图像发生器，根据待显示的3D场景信息和各观察者的位置信息，向所述的高速投 影机输送图像； 主动式快门3D眼镜，为各观察者佩戴，根据与之匹配的同步信号，控制镜片的通 光状态，使观察者在屏幕上观看到具有立体视觉的图像。 作为改进，所述的高速投影机为一片或三片式DLP投影机。 为了实现色彩，可以采用色轮技术，或者是3片式DLP技术，3片式DLP技术成本较 高，但是亮度，色彩还原性，帧率等，均比色轮技术有较大优势。 在本专利技术中，所述的屏幕为与屏幕法线成30°到60°角之间具有较大增益的漫 散射屏。 所述的位置追踪设备包括成像设备和图像识别处理器，该位置追踪设备用于确认 360°范围内的观察者的位置；可以采用全景相机等。 成像设备，用于获取主动式快门3D眼镜上的两个标志点的图像； 图像识别处理器，根据两个标志点在图像中的位置、图像中两个标志点之间的距 离、以及成像设备位置坐标，得到各观察者的位置信息。另外，本装置还包括快门同步设备， 用于获取高速投影机输出的同步信号并以无线方式输出给各观察者佩戴的主动式快门3D 眼镜； 所述的同步信号中带有各主动式快门3D眼镜的设备编码信息，各主动式快门3D 眼镜接收到同步信号后，先对比同步信号中的设备编码信息是否与自身的设备编码一致， 在设备编码匹配时，控制镜片通光状态。 本专利技术还提供了一种基于高速投影机的360°全视差三维显示方法，包括以下步 骤： 1)通过位置追踪设备确定各观察者的位置信息，图像发生器根据需显示的3D场 景信息和各观察者的位置信息，向高速投影机输送图像； 2)高速投影机将图像投影到屏幕上，并同时向各观察者佩戴的主动式快门3D眼 镜输送同步信号； 3)主动式快门3D眼镜在接受到正确的同步信号后，控制镜片的通光状态，使观察 者在屏幕上观看到具有立体视觉的特定图像。 当采用位置追踪设备确定各观察者的位置信息时，首先在主动式快门3D眼镜的 镜框上设置两个距离固定的标志点，再利用成像设备获取两个标志点的图像，然后根据两 个标志点在图像中的位置、图像中两个标志点之间的距离、以及成像设备位置坐标，算得各 观察者的位置信息。 在步骤2)中，高速投影机输出的同步信号被相应的快门同步设备获取，然后以无 线通信方式输出给各观察者佩戴的主动式快门3D眼镜，所述的无线通信方式为wifi通信、 蓝牙通信、或红外线通信中的一种。 同步信号中带有各主动式快门3D眼镜的设备编码信息，各主动式快门3D眼镜接 收到同步信号后，先对比同步信号中的设备编码信息是否与自身的设备编码一致，在设备 编码匹配时，控制镜片通光状态。 本专利技术可同时对多人提供全视差、360度的特定显示图像，并具有三维场景显示效 果,显示信息量大、分辨率高。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术基于高速投影机的360°全视差三维显示装置的示意图。 图2为本专利技术基于高速投影机的360°全视差三维显示系统的组成结构框图。 图3为超高速快门的驱动波形图。 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图来详细说明本专利技术，但本专利技术并不仅限于此。 一种基于高速投影机的360°全视差三维显示系统可以为多名观察者提供360 度、全视差且真实细腻的三维场景。主动快门式三维显示系统是通过图像输出设备与快门 式3D眼镜的配合，让观察者的左右眼看到稍有差别的视差对图像，以产生立体视觉。高速 投影机投影出高帧频的图像，同时输出同步信号，经过快门同步系统后，被3D眼镜接收。3D 眼镜根据同步信号，控制镜片的通光状态，让特定的图像进入设定的观察者眼睛。 如图1所示，一种基于高速投影机的360°全视差三维显示装置，包括图像发生器 1，高速投影机2,位置追踪设备3,快门同步设备4,屏幕5, N个主动式快门3D眼镜6,包括 3D眼镜61，3D眼镜62，…，3D眼镜6N。 图像发生器1为高性能计算机或图形工作站，需要根据3D场景模型及观察者的位 置数据，针对每一个观察者，输出对应位置的视差对图像。每个观察者所看到的图像应为在 观察者眼睛位置对3D场景向屏幕上的映射，而观察者的位置并不是不变的，为了保证观察 者始终能看到正确的图像，图像必须根据观察者位置实时的绘制，3D场景越复杂，所需的计 算量越大。同时，为了使观察者能不感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高速投影机的360°全视差三维显示装置，其特征在于，包括：高速投影机，用于投射图像，并同时输出每一帧图像所对应的同步信号；屏幕，对高速投影机投射的图像漫反射，显示每个观察者所需的图像；位置追踪设备，用于获取各观察者的位置信息；图像发生器，根据待显示的3D场景信息和各观察者的位置信息，向所述的高速投影机输送图像；主动式快门3D眼镜，为各观察者佩戴，根据与之匹配的同步信号，控制镜片的通光状态，使观察者在屏幕上观看到具有立体视觉的图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海峰，于超，苏忱，陈贝石，钟擎，彭祎帆，刘旭，匡翠方，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33