一种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统技术方案

一种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统，其特征在于含有：光学显示屏幕、ｎ＊ｍ台投影仪阵列，ｎ为行，ｍ为列、计算机集群绘制子系统以及一台供用于几何和亮度校正的照相机。投影仪阵列分成ｍ组单视点投影仪组，每组单视点投影仪组由ｎ台投影仪通过组合显示墙技术耦合显示一个高分辨率、大显示区域。每组投影仪显示场景的一个视点图像，ｍ组投影仪同时显示场景的ｍ个视点图像，实现了多视点的环视的立体效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统，特别涉及投 影式高分辨率多视点自由立体显示系统中的投影仪阵列空间位置排列方法、 光学屏幕制作等相关技术。
技术介绍
自由立体显示技术是指不需佩戴诸如立体眼镜等附属设备的三维立体显 示技术。它解决了佩戴附属设备所带来的恶心、头晕等不适感。自由立体显示技术主要有液晶自由立体显示技术与投影式自由立体显示 技术两种。液晶自由立体显示系统的屏幕大小目前还受到限制，提供的视点 数有限。投影式多视点自由立体显示技术具有分辨率高、视场大、沉浸效果 好、适合多用户、能提供运动视差等优点。自由立体显示技术主要采用柱透镜光栅或视差光栅分离视点。视差光栅 多用于液晶自由立体显示系统。缺点是光栅中黑条纹的不透光性降低了图像 亮度；大尺寸时串挠现象明显；视点数多时光栅容易产生衍射效应等缺点。 视差光栅实现的的视点个数有限，很少用于投影式多视点自由立体显示系统。 柱透镜光栅可以实现多视点，视点个数理论上不受限制，多用于投影式多视 点自由立体显示系统中。多投影组合显示墙系统能提供给用户一个廉价的高分辨率、大显示区域。 目前采用大规模计算机集群驱动投影仪阵列，且计算机和投影仪一一对应， 通过利用几何校正算法及亮度校正算法将多台投影仪耦合为一个低成本、高 分辨率的显示墙技术已经成熟。
技术实现思路
为此，我们专利技术了一种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统。系统 提供给用户可自由观看的立体，同时利用组合显示墙技术提供高分辨率、大 显示区域。投影式高分辨率多视点自由立体显示系统特征在于含有光学显示屏幕、Wm台投影仪阵列，n为行，m为列、计算机集群绘制子系统以及一台供用于4几何和亮度校正的照相机，其中所述的光学显示屏是一个采用柱透镜光栅构造的正投式光学显示屏幕， 由柱透镜光栅和正投影屏幕两部分组成，该正投影屏幕分成r行S列子屏幕区 域，每个子屏幕区域的尺寸相同并给与编号；所述fm台投影仪阵列，分成m组单视点投影组，每组投影仪显示场景 的一个视点图像，m组投影仪同时显示m个视点图像，所述每组单视点投影 仪由n台投影仪组成，n〉=l，该n台投影仪采用r行^列的方式组合显示一 个大显示区域，n=r*s;每台投影仪的分辨率为resolution_x * resolution一y， n台投影仪组合显示 后的分辨率为(resolution—x*s)*(resolution_y*r)，所述系统的总分辨率为 (resolution—x*s)* (resolution—y*r)*m;在所述每一组单视点投影仪组内，各投影仪的镜头中心在垂直方向上共 线，称为投影组视点中心线；在所述的不同的单视点投影仪之间，所述投影 组视点中心线在水平方向上等间距排列，间距小于等于人眼平均瞳距65mm;对于所述r^m台投影仪阵列，在显示视点图像个数m，每个视点图像的 显示组合方式r*s以及所述系统的分辨率确定的条件下所述n*m台投影仪的安装方式位于离所述光学显示屏距离为D且与所述 光学显示屏平行的平面内，所述距离D由所述每台投影仪的显示子区域的尺 寸查表得到，在所述安装区域内，所述Wm台投影仪阵列的中心与所述光学 显示屏幕的中心对齐，所述m根投影组视点中心线以所述光学显示屏的中心 为中心，以所述人眼平均瞳距65mm为间距排列；所述各投影仪的镜头中心位于所述投影仪安装区域内的安装位置网格 上，所述安装位置网格是由q*n条水平线与所述m根投影仪组视点中心线构 成的，q=[pw/65]， pw为投影仪宽度，所述q气条水平线是以安装区域的水平 中心线为中心，以ph*k为间距对称分布的水平线，ph为投影仪高度，k是 为了保证上下相邻投影仪之间的间距，推荐值为1.2，每条投影仪组视点中心 线上排列n台投影仪，同视点组投影仪上下间隔的网格交点数为q，相邻投影 仪视点中心线上的投影仪相互错开；所述计算机集群绘制子系统，其中每台计算机控制每个单视点投影仪组 中的至少一台投影仪依及按以下步骤进行计算机集群绘制步骤(1).通过视点变换生成所述m个视点图像；步骤(2).所述每个视点图像细分为所述r行s列子图像；步骤(3).把细分后所述各子图像分发给对应的投影仪显示，使第i组 单视点投影仪组中第j台投影仪显示第i个视点图像中第j个子图像，通过偏 转所述各投影仪的方位角使每台投影仪的显示区域完全覆盖对应的子屏幕区 域；步骤(4).计算所述每组单视点投影组的总显示区域 dlslayJ， 他layAr叫=《;dkpbyAr紛i'i € [步骤(5).计算所述n*m台投影仪阵列的最大公共矩形显示区域coirimDisI^Area=display J步骤(6).确定所述n*m台投影阵列最大公共显示区域的细分网格commDisl^i，网格间距dist为设定值；步骤(7).使用所述数码照相机在设定的位置拍摄每个投影仪的显示结果；步骤(8).用几何校正方法使所述n*m台投影阵列中的每组单视点投 影仪组所显示的图像为对应视点图像，组间显示的图像相互对齐；步骤(9).使用边缘融合亮度校正方法消除各单视点投影仪组内重叠区 亮度突变，使各子图像间亮度均匀。所述的种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统，其特征在于所述一m 台投影对应的安装区域的最小高度为1800mm。投影式高分辨率多视点自由立体显示系统实现了高分辨率多视点自由立 体显示，提供多视点和环视的自由立体效果。附图说明图1.投影式高分辨率多视点自由立体显示系统的结构示意图2.多投影集群绘制方法示意图3.柱透镜光栅光学显示屏幕示意图4.柱透镜光栅光学显示屏幕^E点分离示意图5.投影仪阵列空间位置排列方法的示意图；图5a. 2*3子区域组合显 示方案；图5b.投影仪安装区域；图5c.投影仪组的垂直光轴线；图5d.投 影仪安装位置网格；图5e. 6*8投影仪阵列空间布置方案；图5f.第i组投影 仪显示区域示意图；图5g.第j组投影仪显示区域示意图；图5h.m组投影显 示区域求交的公共投影区域；图5i.公共投影区域网格细分结果示意图；图5j.公共投影区域网格细分结果示意图。1为柱透镜光学显示屏幕，2为投影仪阵列，3为计算机集群绘制子系统， 4为高分辨率照相机，5为柱透镜光栅，6为正投屏幕，7为双面胶，8为视点 1， 9为视点2， 10为视点3， 11是投射视点1图像的投影仪，12是投射视点 2图像的投影仪，13是投射视点3图像的投影仪，14为组合显示中的显示子 区域，15为投影组视点中心线，16为投影仪位置所在的水平排列线，17为投 影仪安装区域，18屏幕中心线，19安装区域水平中心线，20为投影阵列的 最大公共矩形显示区域。具体实施例方式投影式高分辨率多视点自由立体系统包括有光学显示屏幕l、 fm台投 影仪阵列2、计算机集群绘制子系统3、 一台用于几何和亮度校正的高分辨率 照相机4。其中，n*m台投影仪阵列分成m组单视点投影仪组，每组有n台投影仪。 每组单视点投影仪组采用r*s (r行，s列)方式组合显示场景的一个视点图像。 即每组投影仪组合显示一个高分辨率大显示区域，此区域由r行s列子显示区 域组合，每个投影仪显示其中一个子区域，in=r*s。 m组投影仪显示场景的 m个视点图像，它们的显示区域互相重合。集群绘制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统，其特征在于含有：光学显示屏幕、ｎ＊ｍ台投影仪阵列，ｎ为行，ｍ为列、计算机集群绘制子系统以及一台供用于几何和亮度校正的照相机，其中：　所述的光学显示屏是一个采用柱透镜光栅构造的正投式光学显示屏幕，由柱透镜光栅和正投影屏幕两部分组成，该正投影屏幕分成ｒ行ｓ列子屏幕区域，每个子屏幕区域的尺寸相同并给与编号；　所述ｎ＊ｍ台投影仪阵列，分成ｍ组单视点投影组，每组投影仪显示场景的一个视点图像，ｍ组投影仪同时显示ｍ个视点图像，所述每组单视点投影仪由ｎ台投影仪组成，ｎ＞＝１，该ｎ台投影仪采用ｒ行＊ｓ列的方式组合显示一个大显示区域，ｎ＝ｒ＊ｓ；　每台投影仪的分辨率为ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＿ｘ＊ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＿ｙ，ｎ台投影仪组合显示后的分辨率为（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＿ｘ＊ｓ）＊（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＿ｙ＊ｒ），所述系统的总分辨率为（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＿ｘ＊ｓ）＊（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＿ｙ＊ｒ）＊ｍ；　在所述每一组单视点投影仪组内，各投影仪的镜头中心在垂直方向上共线，称为投影组视点中心线；在所述的不同的单视点投影仪之间，所述投影组视点中心线在水平方向上等间距排列，间距小于等于人眼平均瞳距６５ｍｍ；　对于所述ｎ＊ｍ台投影仪阵列，在显示视点图像个数ｍ，每个视点图像的显示组合方式ｒ＊ｓ以及所述系统的分辨率确定的条件下：　所述ｎ＊ｍ台投影仪的安装方式位于离所述光学显示屏距离为Ｄ且与所述光学显示屏平行的平面内，所述距离Ｄ由所述每台投影仪的显示子区域的尺寸查表得到，在所述安装区域内，所述ｎ＊ｍ台投影仪阵列的中心与所述光学显示屏幕的中心对齐，所述ｍ根投影组视点中心线以所述光学显示屏的中心为中心，以所述人眼平均瞳距６５ｍｍ为间距排列；　所述各投影仪的镜头中心位于所述投影仪安装区域内的安装位置网格上，所述安装位置网格是由ｑ＊ｎ条水平线与所述ｍ根投影仪组视点中心线构成的，ｑ＝［ｐｗ／６５］，ｐｗ为投影仪宽度，所述ｑ＊ｎ条水平线是以安装区域的水平中心线为中心，以ｐｈ＊ｋ为间距对称分布的水平线，ｐｈ为投影仪高度，ｋ是为了保证上下相邻投影仪之间的间距，推荐值为１．２，每条投影仪组视点中心线上排列ｎ台投影仪，同视点组投影仪上下间隔的网格交点数为ｑ，相邻投影仪视点中心线上的投影仪相互错开；　所述计算机集群绘制子系统，其中每台计算机控制每个单视点投影仪组中的至少一台投影仪依及按以下步骤进行计算机集群绘制：　步骤（１）...

【技术特征摘要】
1.一种投影式高分辨率多视点自由立体显示系统，其特征在于含有光学显示屏幕、n*m台投影仪阵列，n为行，m为列、计算机集群绘制子系统以及一台供用于几何和亮度校正的照相机，其中所述的光学显示屏是一个采用柱透镜光栅构造的正投式光学显示屏幕，由柱透镜光栅和正投影屏幕两部分组成，该正投影屏幕分成r行s列子屏幕区域，每个子屏幕区域的尺寸相同并给与编号；所述n*m台投影仪阵列，分成m组单视点投影组，每组投影仪显示场景的一个视点图像，m组投影仪同时显示m个视点图像，所述每组单视点投影仪由n台投影仪组成，n＞＝1，该n台投影仪采用r行*s列的方式组合显示一个大显示区域，n＝r*s；每台投影仪的分辨率为resolution_x*resolution_y，n台投影仪组合显示后的分辨率为(resolution_x*s)*(resolution_y*r)，所述系统的总分辨率为(resolution_x*s)*(resolution_y*r)*m；在所述每一组单视点投影仪组内，各投影仪的镜头中心在垂直方向上共线，称为投影组视点中心线；在所述的不同的单视点投影仪之间，所述投影组视点中心线在水平方向上等间距排列，间距小于等于人眼平均瞳距65mm；对于所述n*m台投影仪阵列，在显示视点图像个数m，每个视点图像的显示组合方式r*s以及所述系统的分辨率确定的条件下所述n*m台投影仪的安装方式位于离所述光学显示屏距离为D且与所述光学显示屏平行的平面内，所述距离D由所述每台投影仪的显示子区域的尺寸查表得到，在所述安装区域内，所述n*m台投影仪阵列的中心与所述光学显示屏幕的中心对齐，所述m根投影组视点中心线以所述光学显示屏的中心为中心，以所述人眼平均瞳距65mm为间距排列；所述各投影仪的镜头中心位于所述投影仪安装区域内的安装位置网格上，所述安装位置网格是由q*n条水平线与所述m根投影仪组视点中心线构成的，q＝[pw/65]，pw为投影仪宽度，所述q*n条水平线是以安装区域的水平中心线为中心，以ph*k为间距对称分布的水平线，ph为投影仪高度，k是为了保证上下相邻投影仪之间的间距，推荐值为1.2，每条投影仪组视点中心线上排列n台投影仪，同视点组投影仪上下间隔的网格交点数为q，相邻投影仪视点中心线上的投影仪相互错开；所述计算机集群绘制子系统，其中每台计算机控制每个单视点投影仪组中的至少一台投影仪依及按以下步骤进行计算机集群绘制步骤(1).通过视点变换生成所述m个视点图像；步骤(2).所述每个视点图像细分为所述r行s列子图像；步骤(3).把细分后所述各子图像分发给对应的投影仪显示，使第i组单视点投影仪组中第j台投影仪显示第i个视点图像中第j个子图像，通过偏转所述各投影仪的方位角使每台投影仪的显示区域完全覆盖对应的子屏幕区域；步骤(4).计算所述每组单视点投影组的总显示区域 id=icf0001 file=A2009100762100003C1.tif wi=13 he=4 top= 98 left = 155 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/><maths id=math0001 num=0001 ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>dislayArea</mi> <mi>i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦开怀，罗建利，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]