[发明专利]立方体幕的直接被动立体实现装置及图像的校正方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及一种立方体幕的直接被动立体实现装置及图像的校正方法。

背景技术

通过计算机成像和投影机显示能给人以立体感的虚拟环境在硬件的配备上需要解决两个问题：1)如何生成带有视差的左右眼立体图像。2)如何让人的左眼只能看到左眼的图像，右眼只能看到右眼的图像。目前，在PC群上搭建立方体幕的立体显示系统采用主动立体模式进行立体图像实时显示，这要求使用刷新率要在120Hz以上的专业投影机才不影响立体图像的显示效果，而且要求投影机有几何失真调整能力。这类专业投影机价格比较昂贵，每台一般都在几十万元，因此还不能在工程上进行推广应用。

因此，需要设计一套立体图像的几何校正系统，并采用低端普通投影机(LCD或DLP)搭建立方体幕的立体显示系统。该系统的被动立图像在绘制后先进行左右眼图像的几何校正，然后投影到屏幕的正确位置上，保证的了左右图像视差的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种立方体幕的直接被动立体实现装置及直接被动立体图像的校正方法，使该方法既能够降低整个系统的价格，适合工程上推广，又能够准确的实现立方体幕多通道立体显示的无缝拼接，以解决由投影机的机械位置不准确而引起的立体图像的视差不准确的问题，提高立方体幕立体显示系统的使用价值。

本发明提供的立方体幕的直接被动立体实现装置，其特征在于，该装置由立体图像生成模块、两台普通低端投影机、两个偏振片、立方体幕和偏振眼镜组成，其中立方体幕是由5块正方形投影幕拼接成的立方环绕投影幕，分别为前投影幕、左投影幕、右投影幕、定投影幕和底投影幕；立体图像生成模块中采用主流的支持双缓存图卡通过双视口进行左右眼图像的绘制生成被动立体图像；两台普通的低端投影机用于将在两个视口绘制的左右眼图像投影在立方体幕上，偏振片用于将左右眼两路图像极化成垂直和水平正交的光路信号，立方体幕用于将极化后的左右眼图像信号进行成像，偏振眼镜用于观察者观察立方体幕上的图像，使得观察者左眼只能看到左眼的图像，右眼只能看到右眼的图像。

所述的立体图像生成模块中，双缓存图卡输出图像的分辨率为2048*768；其中一个视频输出端输出(0，0，1023，767)区域的图像，另一个视频输出端输出(1024，0，2047，767)区域的图像，双缓存图卡分别在这两个视口绘制左右眼的图像。

整个立方体幕立体显示系统采用背投环绕幕，每块投影幕采用反射镜投影。

本发明提供的立方体幕的直接被动立体图像的校正方法，包括如下步骤：

第1、调节投影机使投影图像的上下边界超出投影幕的上下边界，并使图像的中心位置投影到投影幕的中心位置上；实测投影机相对于投影幕中心点的位置。

第2、根据第1步实测的投影机位置数据及已知的投影机性能参数，计算出投影幕上的四边形投影图像的4个顶点的位置，并建立投影幕与帧缓存面间的重投影变换；

第3、根据左右眼在虚拟场景中的位置及视角大小，渲染三维场景到左后、右后帧缓存，并不直接显示到屏幕上；通过OpengGL函数glCopyTexImage2D分别把左后、右后帧缓存中的三维场景拷贝到两块大小为1024*768的纹理内存中；

第4、将第3步纹理内存中的左右眼图像分别映射到各自的B样条曲面上去，通过手动调整B样条曲面局部控制点达到校正双眼图像中局部的非线性失真的目的，保证两台投影机投影出的图像完全重合，避免将左右眼投影机初始位置的机械误差叠加在左右眼图像的视差上。

本发明的优点和有益效果：

采用低端普通投影机搭建立方体幕的立体显示系统，通过微调B样条曲面的控制点坐标以及曲面阶数的确定，实现了左右立体图像局部位置的调整以及图像平滑度的调整，解决了由投影机的机械位置而引起的立体图像视差不准确的问题，提高了系统的使用价值，适合工程上推广。

附图说明

图1是立方体幕立体显示系统的结构示意图。

图2是立方体幕立体显示系统的框架结构图。

图中：1、成像模块，2、两台普通低端投影机，3、两个偏振片，4、立方体幕，5、偏振眼镜。

图3立方体幕立体图像几何校正系统

图4校正实例中立方体幕的前投影幕，

图5校正实例中帧缓存绘制的校正图像

图6校正实例中校正前左眼投影图像

图7校正实例中校正前右眼投影图像

图8校正实例中校正前同时投影左右眼图像的效果

图9校正实例中左眼的控制网格