[发明专利]真三维成像引擎系统及投影方法

说明书

技术领域

本发明属于立体显示技术领域，涉及真三维立体成像三维体素(voxel) 的高速传输、实时处理和精确投影。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人们已不再满足于二维的平面显示，开始 追求三维的立体显示。计算机性能和处理速度的大大提高，使三维显示技 术取得突破发展，目前一种比较新的三维显示技术就是真三维立体显示技 术。这一技术综合应用计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅 助设计和人机交互技术等多个学科，从根本上更新了二维信息显示的概念， 对信息显示技术的发展具有颠覆性影响。这项技术使被显示物体的三维图 像栩栩如生，向观看者提供了完备的心理和生理的三维感知信息，为理解三 维图像和其中物体之间的空间关系提供了独特的手段，因而具有极高的科 学、社会和商业价值。而在真三维显示中，最核心的技术是一种被称为真 三维成像引擎(Engine)的技术。所谓真三维成像引擎，是借用了机器工 业的术语引擎，表明其在整个三维显示系统中的核心地位。可以把三维引 擎理解为三维应用中核心的可重用模块。它是一套为三维应用而开发的核 心工具，包括软件和硬件，是许多核心技术及通用功能的集成工具包，开 发时，引用其框架可以衍生出来不同的具体应用。简单来说，就是能够生 成三维体素或三维体元(voxel)的系统或装置，包括软件和硬件。

现阶段，在真三维体显示技术中的真三维成像引擎大都基于TI的数 字光处理DLP(digital light process)技术。数字光处理技术是以一款数字 微镜(digital mechanical device，DMD)芯片为中心，通过数据通信、存 储、处理技术，结合FPGA、DSP微处理控制器来实现图像、视频的显示 或投影的，通常应用在投影系统、高清显示、数字显示等系统中。但目前 的数字光处理这种通用技术及其相关产品都无法满足真三维显示对海量 数据(超亿体元)高速传输、实时处理、精确控制要求，例如TI的Discovery 系列DLP工具包。此外有些三维引擎过于累赘，将数字微镜开发工具和 专用功能板分离，不便于在真三维显示系统中集成，例如德国vialux公司 的ALP系列功能板。

发明内容

本发明目的是根据真三维立体显示的要求，在TI数字微镜技术的基 础上，设计专用的适用于真三维显示领域的8级灰度彩色及真三维成像引 擎系统和投影方法。

为达成所述目的，本发明的第一方面，提供一种真三维成像引擎系统 该系统含有：计算机和引擎硬件，其中：

计算机将三维模型数据库中的三维模型数据切成不同角度的多幅二 值切片图像，再将多幅二值切片图像编码合成为一幅彩色三维显示图像；

数字微镜真三维成像引擎与计算机连接，数字微镜真三维成像引擎接 收彩色三维显示图像，并将彩色三维显示图像解码生成要显示的三维模型 二值切片图像，再将三维模型二值切片图像生成数字光信号，再利用数字 光信号转变成数字投影图像。

为达成所述目的，本发明的第二方面，提供一种真三维成像引擎的数 字图像投影方法，该投影方法的步骤如下：

步骤S10：启动真三维成像引擎系统，计算机启动三维模型数据库并准 备加载三维数据，此时对数字微镜真三维成像引擎的投影模式进行选择， 如果选择数字视频模式，则执行步骤S20；如果选择USB模式，则执行步 骤S30；

步骤S20：当真三维成像引擎系统判断为数字视频模式时，计算机利用 三维数据处理库的图像处理功能对三维模型的二值切片图像进行编码处 理生成彩色三维显示图像，将彩色三维显示图像传输给数字微镜真三维成 像引擎；

步骤S30：当真三维成像引擎系统判断为USB模式时，三维数据处理 库中的三维模型的切片数据下载至数字微镜真三维成像引擎上的存储器 中以备显示；

步骤S40：数字微镜真三维成像引擎接收数字视频接口组件的传输数 据后，判断由计算机编码处理过的三维模型的二值切片图像是否要进行位 平面分解，如果不进行位平面分解，则直接至芯片组投影，如果要进行位 平面分解，则数字微镜真三维成像引擎对计算机编码处理过的三维模型的 二值切片图像进行位平面分解、乒乓操作及并行流水处理；

步骤S50：将存储在存储器中的三维模型二值切片图像或者经位平面 分解、乒乓操作及并行流水处理的二值图像信息数据传输至数字控制器， 数字控制器对芯片组进行控制，从而形成数字投影图像。