[发明专利]景观环境实时表现中的真三维立体显示系统及显示方法

说明书

技术领域

本发明属于三维显示技术，具体属于一种景观环境实时表现中的真三维立体显示系统及显示方法。

背景技术

现有景观环境的渲染或演示技术，大多采用平面显示或视差立体显示系统为观察平台。平面显示缺乏影像深度信息数据，无法直接表达组织结构和空间结构。裸视或佩戴眼镜观看普通视差立体影像存在的缺陷主要有：长时间观看将产生眩晕感；水平与深度的显示比例存在失真；立体视区间存在互扰；最佳视点少；难以实现垂直视差；不能实现360°环视。为了弥补平面配图的缺陷，通过配备实物模型来帮助表现设计，则需要花费大量时间，且携带困难，此外根据需要，即时修改模型的难度较大。基于体扫描的真三维显示是目前最新的立体显示技术，它通过适当方式激励显示体内的介质产生可见光辐射形成体像素，这些分散在三维空间的体像素构成了立体图像，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。真三维显示的图像存在于真实三维空间，能展示一个最接近真实物体的立体画面，符合人们观察世界的真实感受，满足所有生理和心理的深度暗示。真三维显示系统可实现全角度裸眼观看，较之其他两种裸视立体显示技术，更接近于最终的显示目标。真三维显示是通过特制的3D显示器来直接显示三维图像,不需要任何辅助设备,可以从多个角度直接观察三维物体,类似于观察鱼缸中的金鱼,从而使得所展示的三维对象既有心理景深又有物理景深。真三维显示的发展趋势是实现大尺度、高分辨率、全彩色、高亮度、实时显示和人机交互。目前由于基于旋转屏的体三维显示的显示效果最好，技术实现上较其他方式更容易，将会是未来真三维显示的主要发展方向。

按显示原理，真三维显示可分为静态体显示和扫描体显示。静态体显示能在一个固定的空间中产生体像素。静态体显示通常使用红外转换技术，但较高功率的红外激光将会对眼睛带来伤害。基于体扫描的真三维技术是依靠机械装置的周期性运动来产生体像素。体扫描使用可见光成像，对眼睛无害，除扫描机械部件限制外，体扫描空间尺寸不受其他因素制约。真三维成像与被广泛应用的幻影成像和伪全息成像有本质区别，幻影成像与伪全息成像利用简单的光学原理做到影像浮空，都不能呈现立体画面，而真三维成像能在空间上重构三维数据的实像，可实现水平360°和垂直180°的观看。

目前应用在景观环境实时表现中的真三维显示还未有成熟的方案。在其他应用环境中公开的技术方案大多采用面阵LED板旋转的方式，利用LED板的旋转，光信号在人的视觉中的暂留形成三维图像，该类方法缺乏从真三维显示原理与光传输机理方面进行提升，受限于面阵LED密度，成像效果单一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种景观环境实时表现中的真三维立体显示系统及显示方法，可显示具有真实感的数字景观场景，使观察者可裸眼观看到高清晰立体图像，有身临其境的感受。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种景观环境实时表现中的真三维立体显示系统，其特征在于：它包括：

人机交互平台，用于将采集到的二维图像经过图像处理得到三维图像，并转变为可投射的真三维图像；

投影系统，用于将可投射的真三维图像按次序投影到成像系统；

成像系统，用于真三维立体成像显示，包括锥形反射柱和旋转反射屏，其中旋转反射屏为弧形屏幕，均布在以同一个圆心的圆周上，锥形反射柱位于圆心的正上方，将投影系统送出的图像分别反射到旋转反射屏上；锥形反射柱的锥面个数与旋转反射屏的个数相同；旋转反射屏的高度与锥形反射柱保持一致；

伺服系统，用于受人机交互平台控制，控制成像系统中的旋转反射屏以一定的速率沿所述的圆周旋转。

按上述系统，所述的人机交互平台包括：

图形工作站，用于获取原始图像数据；

真三维数据转换器，用于对原始图像数据进行图像分割、三维建模和真三维采样，得到三维图像；

真三维显示器，用于显示三维图像；

空间光学触控器，用于传送图像算法的指令信息；

数据处理模块，用于响应空间光学触控器传送的指令信息，根据指令信息对三维图像进行图像重分割、模型变换和采样，转换成可投射的真三维图像；

数据处理模块处理完数据以后对伺服系统发送电信号进行计算和控制旋转反射屏。

按上述系统，所述的旋转反射屏为3块，每块旋转反射屏的弧度为60度。

基于上述景观环境实时表现中的真三维立体显示系统实现的显示方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、将获取的原始图像数据进行图像分割、三维建模和真三维采样处理，得到三维图像；