[发明专利]大型扫描式体三维视频显示系统及其成像方法

权利要求书

1.一种扫描式体三维显示系统，其特征在于：包括电机（1）、供电系统（2）、底部FPGA（3）、机械支架（4）、滑环装置（5）、开关电源系统（6）、旋转FPGA（7）、信号分配板（8）和成像单元板阵列（9），

其中，供电系统（2）通过电源线分别连接电机（1）和底部FPGA（3），电机（1）和底部FPGA（3）设置于机械支架（4）内部，电机（1）的轴伸对准机械支架（4）上部的中心位置；

滑环装置（5）为一圆盘形平板结构，并滑环装置（5）位于机械支架上端的中心位置，且与电机（1）的轴伸相连；

开关电源系统（6）、旋转FPGA（7）、信号分配板（8）和成像单元板阵列（9）分别固定在滑环装置（5）上的平板上，信号分配板（8）位于滑环装置（5）上的平板的圆心位置，并与旋转FPGA（7）相连，旋转FPGA（7）与滑环装置（5）的上表面相连；

成像单元板阵列（9）与信号分配板（8）相连并固定在信号分配板（8）上；

开关电源系统（6）分别与旋转FPGA（7）、信号分配板（8）和成像单元板阵列（9）相连。

2.根据权利要求1所述的一种扫描式体三维显示系统，其特征在于：底部FPGA（3）使用XilinxSpartan-3E型号的FPGA，该FPGA可以提供三个功能模块：数据通信模块；命令解码和控制模块；数据封装模块。

3.根据权利要求1所述的一种扫描式体三维显示系统，其特征在于：成像单元板阵列（9）选用XilinxVirtex-5XC5VLX30T型号的FPGA，该FPGA有360个IO口，其中300个IO口用于成像控制，剩下的IO口用于控制总线和数据总线；每个像素由3个发光二极管组成，每个FPGA可以控制100个像素。

4.一种大型扫描式体三维视频显示系统，包括220V交流电机、三十个所述扫描式体三维显示系统（10）和基于微处理器的主控制器（11），其特征在于：其中三十个扫描式体三维显示系统（10）分为四列紧密排列，且相邻扫描式体三维显示系统（10）之间互有交错重叠，220V交流电机和三十个扫描式体三维显示系统（10）中的各个电机（1）相连，基于微处理器的主控制器（11）通过无线通信来和三十个扫描式体三维显示系统（10）相连。

5.一种扫描式体三维视频显示成像方法，采用上述扫描式体三维显示系统（10）进行成像操作，操作步骤如下：

1）三维图像分割，根据二维空间的三维坐标使用算法来分割图像，确定每一个子系统分得的图像，步骤为：

a顶点检测：用于搜寻那些包含多边形顶点的子系统，采用似二分搜索的算法进行搜寻；

b边缘检测：根据步骤a中定位好的多边形顶点来搜寻与多边形边缘接触的子系统，一个顶点到另一个顶点决定多边形边缘的方向，再根据这个方向和多边形的角度对相邻的多边形进行测试；

c水平填充：根据步骤a和b中确定的多边形顶点和边缘，找到位于多边形内部的子系统，然后进行填充；

2）三维图像渲染，步骤为：

a多边形边缘绘制，通过在硬件中设置状态机来实现边缘绘制模块，模块先计算组成一条线段需要的最大数目的点，然后模块计算线段里相邻点之间的坐标差值，然后从线段的起始点开始，计算下一个点在笛卡尔坐标系中的坐标，最后通过坐标旋转算法把多边形的边缘转换到圆柱坐标系下面；

b添加步骤a中绘制好的多边形的边缘，该过程是绘制整个多边形，硬件中使用的还是边缘绘制模块，它以多边形顶点信息为输入来绘制整个多边形；

c硬件渲染，本过程由硬件渲染模块完成。

6.根据权利要求5所述的一种扫描式体三维视频显示成像方法，其特征在于：主控制器（11）里存储3D图像帧数据，然后进行图像分割后，向子系统分配对应图像的多边形信息数据，子系统通过底部FPGA（3）接收，底部FPGA（3）接收到数据后再进行二次分割后传递给子系统的旋转FPGA（7），最后该子系统的旋转FPGA（7）通过信号分配板把分割后的多边形数据传给对应的成像单元板阵列（9），通过三维图像渲染而成像。