[实用新型]基于多屏旋转扫描的体积显示系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维图像显示系统，特别是一种动态多屏体积显示系统，用于立体图像的显示。

背景技术

客观世界是存在三维尺寸的立体空间，为了可以真实地再现客观世界，人们从未间断对于立体显示技术的研究，人类对理性的追求推动了显示设备的诞生。人们通过显示设备显示画面感知的图像包括平面显示和立体显示图像，所谓平面显示是指能显示图像的二维效果，所谓立体显示是指能显示图像深度效果，也称为三维效果，就像我们看真实世界一样，是立体的。立体显示技术按是否添加立体眼镜的角度来说可分为裸眼立体显示技术和非裸眼立体显示技术。

真三维显示技术（True 3D Volumetric Display Technique）是目前最新的三维立体显示技术之一，基于这种显示技术，可以直接观察到具有物理景深的三维图像，它无需配戴任何立体眼镜就能呈现视差图像从而获得深度信息。根据成像空间构成方式的不同，可以把真三维立体显示技术分为静态成像技术和动态体扫描技术两种，静态体成像技术的成像空间是一个静止不动的立体空间，而动态体扫描技术的成像空间是一个依靠显示设备的周期性运动构成的。

静态成像技术是在一个由特殊材料制造的透明立体空间里，一个激励源把两束激光照到成像空间上，经过折射，两束光相交到一点，便形成了组成立体图像的具有自身物理景深的最小单位—体素，每个体素点对应构成真实物体的一个实际的点，当这两束激光束快速移动时，在成像空间中就形成了无数交叉点，这样，无数个体素点就构成了具有真正物理景深的真三维立体图像。基于静态成像技术的显示系统对成像空间介质材料的设计和选取要求较高，由于体素是在充满均匀介质的成像空间内生成，体素是由两束光源交叉生成，光源在入射角度和位置上的较小的误差会使生成体素的位置误差被明显放大，使得生成的图像产生较大的变形，降低了真三维显示效果。

动态体扫描技术是依靠显示设备的周期性运动构成成像空间，例如屏幕的平移、旋转等运动来形成立体的成像空间。在该技术中，通过一定方式把显示的立体图像用二维切片的方式投影到一个屏幕上，该屏幕同时做高速的平移或旋转运动，由于人眼的视觉暂留，从而在人眼观察到的不是离散的二维图片，而是由它们组成的三位立体图像。因此，使用动态体扫描技术的立体系统可以更好地实现图像的真三维显示。动态体扫描技术中根据屏幕的运动方式分为平移体扫描技术和旋转体扫描技术。现有的动态体扫描显示系统主要部件包括系统支架、由投影机、电机、单个投影幕布组成的平动体扫描显示装置、显示控制器和供电电源等，投影机每秒在漫射屏上输出截面画面，随着屏幕的旋转，最终可产生体像素填充区域，其体象素可达到1亿个。平移体扫描技术是用平移运动构造成像空间，运动的幅度决定了景深。平动扫描的体积显示系统结构复杂，机械设备的对稳定性要求高。现有的旋转体扫描显示系统为单屏显示，屏幕要绕中心轴进行旋转，中心轴的存在会产生死区，而且屏幕上生成的体素会由于距离中心轴的不同生成的体素密度有所不同，会使得生成的图像的均匀度和清晰度较差。虽然现有的动态体扫描显示系统能实现了体三维显示，但其单个屏幕以20转每秒运行，转速高噪音大，每秒20次刷新空间画面仍不能满足稳定显示的要求，显示将出现闪烁，单幕旋转显示的体像素内部密集外部稀疏，体像素在空间内的分布不均匀，影响三维显示效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于多屏旋转扫描的体积显示系统，该系统搭载多片投影幕布，可以提高显示刷新率，降低电机转速和机械运动所产生的噪声，构成完整的裸视三维成像系统，实现均匀、逼真的立体图像显示。

为达到上述发明目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种基于多屏旋转扫描的体积显示系统，包括系统支架、旋转体扫描显示装置、显示控制装置和专为各装置供电的电源。旋转体扫描显示装置固定安装在系统支架上方，旋转体扫描显示装置包括位置固定安装的投影机、可旋转的投影幕布、驱动投影幕布旋转的电机和控制电机运行的电机控制器，电机固定安装在系统支架上，投影幕布包括至少2片成像屏，各成像屏呈中心对称式均匀分布，各成像屏围绕其共同的对称中心线旋转；显示控制装置的电机驱动通讯信号输出端与电机控制器的信号接收端相连接，显示控制装置的图像信号输出端与投影机的图像信号接收端相连接；体积显示系统还包括在观众的当前视野中的检测成像屏位置的实时检测装置，实时检测装置固定安装在系统支架上，实时检测装置的信号输出端与显示控制装置的信号接收端相连接。