[发明专利]一种主动式任意方位三维立体投影装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于GIS技术、RS技术和立体投影技术的真实空间中的地理虚拟仿真显示装置，特别涉及一种主动式任意方位三维立体投影装置。

背景技术

立体投影技术经过多年的研究，已开发出多种立体投影显示装置，目前多视点立体投影系统中，采用的是柱面光栅式大屏幕投影结构，主要是利用柱面光栅的成像特性使得两台投影机所投影的图像只能分别成像于左眼或右眼的观察区域，在人眼中形成视差，从而为人眼提供立体图像，这种被动式的投影方式受观看条件的限制，即观看者处于某个位置，立体效果和亮度最佳，而观看者移动后，立体的效果消失，尽管可以通过增加投影机的个数来提供多视点，但不能实现任意方位的三维立体显示，且随着投影机数量的增多，硬件成本较高。

因此，如何以最少的投影机数量实现主动式任意方位的立体投影，从而提供全方位最佳的投影效果，是三维立体投影亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服目前被动式单视点投影方式技术成本高、观看条件受限制的不足，结合GIS技术、RS技术和立体投影技术，提供一种主动式任意方位三维立体投影装置。

本发明的思路：在三维投影显示中，同时在屏幕上显示出左图像和右图像，通过装置使得人的左眼只能看到左图像，右眼只能看到右图像，再经大脑融合还原成立体图像，即实现主动式任意方位三维立体投影。

本发明是这样实现的：一种主动式任意方位三维立体投影装置，包括定位测量装置、柱面光栅屏幕和投影装置，其中定位测量装置包括机器视觉装置、测距测角装置以及连接定位测量装置和金属杆的伸缩杆，且定位测量装置固定在柱面光栅屏幕中线正上方，其功能为识别人脸并定位跟踪眼睛、测量人眼与该装置的距离以及测量角度；柱面光栅屏幕包括正面光栅、漫射层和背面光栅，柱面光栅屏幕的作用为形成视差区域；投影装置包括2个投影机和连接两个投影机的金属杆，2个投影机一直处于同一水平面上，且离柱面光栅屏幕的距离保持相等，且2个投影机带有镜头位移功能；所述伸缩杆一端固定在定位测量装置上，另一端连接金属杆且能向两个投影机中任何一个的方向移动。

所述机器视觉装置中的图像摄取装置将摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统进行运算以识别人脸并确定人眼位置，从而控制定位测量装置对准人眼，实现对观看者人眼的主动定位，并测出定位测量装置到人眼的距离、定位测量装置到人眼方向与水平面的夹角以及定位测量装置到人眼方向与屏幕夹角；计算机程序根据获取的测量值自动计算出伸缩杆偏摆角度、伸缩杆与金属杆连接端移动距离、伸缩杆伸缩量以及金属杆连接的两个投影机镜头的旋转量，系统根据计算参数自动调整，使金属杆连接的两个投影机的位置相应改变，使进入观察区的人始终处在形成视差的区域上。

本发明通过一系列程序计算，两台投影机通过不断的自我调整位置和投影角度，提供主动式任意方位的投影显示，并且无论人在何处，显示效果都是最佳的，不需要通过增加投影机数量来增加视点范围；本装置主要适用于三维场景对一个或多个特定观众的立体展示，每套设备对应一位观众，且观众处于不同高度即能同时多个观众同时观看。

附图说明：

图1为本发明装置构成示意图。

图中标记：1-定位测量装置；2-柱面光栅屏幕；3-投影装置，31-1号投影机，32-2号投影机，33-金属杆；4-伸缩杆。

图2为本发明装置的柱面光栅屏幕的构造和作用原理示意图。

图中标记：2-柱面光栅屏幕，21-正面光栅，22-漫射层，23-背面光栅；31-1号投影机，32-2号投影机；5-人眼。

图3为本发明实施例中主要参数示意图。

图中标记：2-柱面光栅屏幕；31-1号投影机，32-2号投影机；6-人脸。

图4为本发明实施例中求解伸缩杆与金属杆连接端部分参数示意图。

图中标记：2-柱面光栅屏幕；31-1号投影机，32-2号投影机；5-人眼；7-由左向右方向。

图5为本发明实施例中求解投影机部分参数示意图，其中a图表示1号投影机部分，b图表示2号投影机部分。

图中标记：2-柱面光栅屏幕；31-1号投影机，32-2号投影机；7-由左向右方向。

图6为本发明实施例装置变化示意图。

具体实施方式

实施例：