从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法技术

本发明专利技术提供一种从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法，包括：获取用户视点位置；比较用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角，若所述水平视野夹角未在预定范围内，则将所述用户视点位置更新为新的用户视点位置以使新的用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角恰好为所述预定范围；基于所述用户视点位置分别生成对应各视觉平面的投影通道并投影。本发明专利技术技术方案能够实现CAVE系统投影位置与用户真实视觉位置的信息交互及处理，以实现影像数据的有效输出。

【技术实现步骤摘要】
从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法
本专利技术涉及影像处理
，特别涉及一种从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法。
技术介绍
CAVE投影系统是一种大型的VR系统(比如VR-PlatformCAVE)，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，可以融合视觉、触觉、声音等，并且可以跟踪头部的6个自由度的运动。CAVE沉浸式虚拟现实显示系统的原理比较复杂，它是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起，从而产生一个被三维立体投影画面包围的供多人使用的完全沉浸式的虚拟环境。目前，复杂场景的实时高分辨率多窗口内容渲染主要应用于CAVE系统。CAVE是一种大型的虚拟现实系统，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，其中CAVE投影系统是由3个面以上(含3面)硬质背投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境，围绕着观察者具有多个图像画面的虚拟现实系统，多个投影面组成一个虚拟空间。常见CAVE系统投影空间为标准立方体结构，这4个独立的投影通道最终形成空间连续的投影画面。但是现有的CAVE系统在对渲染场景并生成内容图像输出时，需要预先固定投影窗口，即固定投影屏幕的位置和朝向，并且投影窗口之间不支持任意位置的摆放，无法与用户真实视觉位置进行数据交互，造成了用户视觉感受很差，也不利于影像数据的处理反馈，造成影像输出的效率低下。
技术实现思路
本专利技术技术方案所解决的技术问题为，如何实现CAVE系统投影位置与用户真实视觉位置的信息交互及处理，以实现影像数据的有效输出。为了解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供了一种从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法，基于CAVE系统，所述CAVE系统包括：视觉平台，所述视觉平台包括多个视觉平面，包括：获取用户视点位置；比较用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角，若所述水平视野夹角未在预定范围内，则将所述用户视点位置更新为新的用户视点位置以使新的用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角恰好为所述预定范围；基于所述用户视点位置分别生成对应各视觉平面的投影通道并投影。可选的，所述用户视点位置包括：用户相对于所述视觉平台的坐标。可选的，所述比较用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角包括：以所述以用户视点位置为坐标原点，建立透视体系坐标系，计算所述坐标原点沿投影方向至各视觉平台的有向距离；基于所述坐标原点及有向距离获取所述用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角。可选的，所述用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角为每一各视觉平面处于用户水平视野的角度范围，所述用户水平视野以该视觉平面的有向距离方向为零度方向，所述预定范围为零度方向分别顺时针或逆时针转动60°～100°所涵盖的角度范围。可选的，所述预定范围为45°～135°。可选的，所述将所述用户视点位置更新为新的用户视点位置以使新的用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角恰好为所述预定范围包括：获取原用户视点位置与对应视觉平面中点延长线上点的坐标作为准位置；若所述准位置与各视觉平面水平视野夹角满足上述预定范围，且所述准位置与原用户视点位置之间的位置距离最近，则将所述准位置作为所述新的用户视点位置。可选的，基于如下算式获取所述用户视点位置对应视觉平面f的投影通道Sf：其中，N为用户视点位置至视觉平面f近裁剪面的距离，F为用户视点至视觉平面f远裁剪面的距离，right、left、top、bottom分别表示该视觉平面f四边边长的长度，f为大于1的自然数。可选的，所述投影方法还包括：将各视觉平面作为用户视点位置至各视觉平面所对应的初始投影面；依次根据初始投影面的位置求出投影空间的四边边长的数值；基于用户视点位置及用户视点位置沿投影方向至各视觉平台的有向距离确定用户视点平面；将所述用户视点平面到各视觉平面最近的平面距离确定为至该视觉平面的近裁剪面距离；将所述用户视点平面到各视觉平面最远的平面距离确定为至该视觉平面的远裁剪面距离。本专利技术技术方案的有益效果至少包括：本专利技术技术方案可支持在预先设定的场景中，摆放指定数目的视觉平面(即投影屏幕)，这些视觉平面之间的相对位置和朝向可以根据本专利技术技术方案所变化的投影通道的建立与投影方法进行任意指定，针对用户在观测过程中检测发现的不合理的用户视点，可根据重建新的用户视点的方式进行重新投影，从而实现CAVE系统投影位置的交互以实现影像数据的有效输出。本专利技术技术方案针对CAVE系统模拟现实场景，在用户面向多个视觉平面的情况下针对平面物体检测用户观测效果，满足用户在任意空间位置下的最佳观测视角，在给定多个投影面位置的情况下，实时根据视点位置变化，给出实时高分辨画面的投影结果。本专利技术技术方案所提供的投影方法可以支持任意位置投影窗口的摆放，并且保证用户在窗口中看到的内容符合显示场景中用户向窗户外观察的效果，即使用户移动。用户的位置是作为观察视点的坐标实时传入投影过程中，作为计算新的投影面的变量。当存在不合理的用户视点时，本专利技术技术方案将建立新的用户视点，并将用户视点限定在该视点位置与屏幕中心连线的延长线上最近的合理位置，同时满足多个屏幕的需求，保证画面的连续，不影响用户的漫游体验。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其他特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术技术方案所涉CAVE系统结构示意图；图2为本专利技术技术方案所涉一种从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法流程示意图；图3为本专利技术技术方案所涉一实际投影通道的数据构成示意图；图4为本专利技术技术方案所涉一应用例的流程示意图；图5为本专利技术技术方案所涉应用例的投影面(即视觉平面)摆放示意图；图6为本专利技术技术方案所涉CAVE系统一使用场景示意图；图7为本专利技术技术方案所涉CAVE系统双屏幕同时投影的成像效果示意图。具体实施方式为了更好的使本专利技术的技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，CAVE系统包括投影阵列及视觉平台，其中，投影阵列包括多台投影仪(6～10)，视觉平台包括多个视觉平面(1～5)，视觉平面即投影屏幕，也称投影面。在一种CAVE系统的实例中，投影阵列包括5台投影仪，5台投影仪呈五边形布置，视觉平面包括四台横向视觉投影屏幕(1～4)及一个底面视觉投影屏幕(5)，5台投影仪分别投射至视觉平面的5个平面上，5台投影仪分别与数据主机连接以形成投射图像，使用时，用户(11)站立于底面视觉投影屏幕(5)上，本专利技术所指用户视线一般仅针对横向视觉投影屏幕(1～4)。当然，上述视觉平面及投影仪的摆放位置及数量可以是任意的，本专利技术并不对上述视觉平面及投影仪的摆放位置及数量做限制。现有技术中CAVE系统在对渲染场景并生成内容图像输出时，需要预先固定投影窗口的位置和朝向，并且投影窗口之间不支持任意位置的摆放。为了支持任意投影窗口(本专利技术技术方案以建立新的投影通道来定义所述投影窗口)的摆放，相对于某一时刻固定位置的投影中心，其投影面为不规则多边形，这里如果使用常规的投影方法，获取到的画面为不规则四边形，画面连接处会出现“空洞”或因拉伸形成的“波纹”，为防止这种情况，本专利技术技术方案提出来一种计算新投影平面的方法，可根据用户真实视觉位置进行投影通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法，基于CAVE系统，所述CAVE系统包括：视觉平台，所述视觉平台包括多个视觉平面，所述其特征在于，包括：获取用户视点位置；比较用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角，若所述水平视野夹角未在预定范围内，则将所述用户视点位置更新为新的用户视点位置以使新的用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角恰好为所述预定范围；基于所述用户视点位置分别生成对应各视觉平面的投影通道并投影。

【技术特征摘要】
1.一种从多个任意位置矩形平面到可变投影中心的投影方法，基于CAVE系统，所述CAVE系统包括：视觉平台，所述视觉平台包括多个视觉平面，所述其特征在于，包括：获取用户视点位置；比较用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角，若所述水平视野夹角未在预定范围内，则将所述用户视点位置更新为新的用户视点位置以使新的用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角恰好为所述预定范围；基于所述用户视点位置分别生成对应各视觉平面的投影通道并投影。2.如权利要求1所述的投影方法，其特征在于，所述用户视点位置包括：用户相对于所述视觉平台的坐标。3.如权利要求1所述的投影方法，其特征在于，所述比较用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角包括：以所述以用户视点位置为坐标原点，建立透视体系坐标系，计算所述坐标原点沿投影方向至各视觉平台的有向距离；基于所述坐标原点及有向距离获取所述用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角。4.如权利要求3所述的投影方法，其特征在于，所述用户视点位置与各视觉平面水平视野夹角为每一各视觉平面处于用户水平视野的角度范围，所述用户水平视野以该视觉平面的有向距离方向为零度方向，所述预定范围为零度方向分别顺时针或逆时针转动60°～100°所涵盖的角度范围。5.如权利要求1至3任一项所述的投影方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏娉婷，秦睿子，
申请(专利权)人：杭州一隅千象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33