[发明专利]立体透视方法及系统有效
申请号: | 201510595552.6 | 申请日: | 2015-09-17 |
公开(公告)号: | CN105093552B | 公开(公告)日: | 2017-08-25 |
发明(设计)人: | 吴剑;杨光 | 申请(专利权)人: | 清华大学深圳研究生院 |
主分类号: | G02B27/22 | 分类号: | G02B27/22 |
代理公司: | 深圳市汇力通专利商标代理有限公司44257 | 代理人: | 李保明,张慧芳 |
地址: | 518055 广东*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 立体 透视 方法 系统 | ||
技术领域
本发明涉及立体透视方法及系统,尤其是一种基于双投影仪和半透半反镜的立体透视方法及系统。
背景技术
目前行业上立体成像主要有裸眼立体成像和非裸眼立体成像两种方式。
裸眼立体成像是通过调节光的角度使左右影像分别输入到左右眼中,具体分为柱状透镜、视差屏障和指向光源三种方式。柱状透镜方式,成像结构较复杂,成本高,在不合适的角度观看会出现影像重叠的状况。视差屏障方式,部分方向光线被遮挡,亮度较低,分辨率损失严重。指向光源方式,成像结构极其复杂,技术尚处于研发阶段。
而非裸眼立体成像又称为眼镜式立体成像,具体分为色差式、快门式和偏光式三种方式。偏光式相对于色差式和快门式具有很多优点。相比于色差式,偏光式对于图像源不做修改,实现简单。相比于快门式,偏光式进入人眼中图像亮度较高,且不会出现画面闪烁的问题,实现简单,成本低。
发明内容
本发明的目的是在偏光式非裸眼立体成像原理基础上提供一种立体透视方法及系统。
本发明的具体技术方案如下:
一种立体透视方法,该透视方法包括:
用两个呈正交偏振态的投影仪将透视目标的图像投影到第一半透半反镜上,形成具有设定视差的两个二维图像;
在第一半透半反镜远离投影仪的一侧设置第二半透半反镜,两个半透半反镜的一端共轴连接构成合页式结构,使得所述两个二维图像分别在关于第二半透半反镜轴对称的位置形成两个对应的二维虚像;
借助被动式偏光眼镜在第一位置观测,获得所述两个二维虚像叠加形成的三维虚像;
将所述三维虚像与透视目标配准。
优选地,将三维虚像与透视目标配准的方法包括:在透视目标设置标志点;以及调节两个投影仪、半透半反镜、和/或所述两个二维图像的位置和/或姿态,使得在第二位置观测到的由所述两个二维图像叠加形成的三维图像中的标志点与透视目标上相应的标志点关于第二半透半反镜呈轴对称。
优选地,所述透视目标的图像为计算机生成的透视目标的三维模型、或者利用透视目标的CT或MRI图像重建出来的透视目标的三维结构。
优选地,在第一半透半反镜上投影形成的两个二维图像的部分对应位置点重合。
一种立体透视系统,该透视系统包括:
第一半透半反镜,通过第一支撑机构设置于透视目标处,姿态可调节;
呈正交偏振态的两个投影仪,通过第二支撑机构设置于第一半透半反镜的远离透视目标的一侧,用于将透视目标的图像投影到第一半透半反镜上,产生具有设定视差的两个二维图像;
第二半透半反镜,设置在第一半透半反镜远离投影仪的一侧,且两个半透半反镜的一端共轴连接构成合页式结构,用于利用所述两个二维图像产生三维虚像;以及
配准装置,用于将所述三维虚像与透视目标配准。
优选地,所述第二支撑机构包括X、Y轴方向平移台和安装于X、Y轴方向平移台的双投影仪固定装置,所述X、Y轴方向平移台用于调节投影仪在X轴和Y轴方向的移动距离和速度,所述双投影仪固定装置具有投影仪水平倾角调节机构。
优选地,所述投影仪由普通的投影仪和线偏振片构成,线偏振片通过线偏振片固定装置安装于投影仪的镜头前端,所述线偏振片固定装置具有偏振态调节机构。
优选地,所述第一支撑机构为两曲轴转动臂。
优选地,所述第一半透半反镜带有雾度,透过率不小于80%,且表面有一层金属膜。
优选地,所述第二半透半反镜没有雾度,透过率不小于80%,且表面有一层金属膜。
优选地,所述配准装置包括:坐标计算模块,用于利用标志点的坐标、三维虚像和三维实像之间的变换关系、以及观测者的位置计算标志点在第一半透半反镜上的对应位置,其中三维虚像和三维实像之间的变换关系为关于第二半透半反镜呈轴对称;以及调整模块,用于调整投影到第一半透半反镜上的二维图像的位置,使其中的标志点位于所述对应位置。
本发明具有以下有益技术效果:利用两个投影仪、两个半透半反镜以及偏光眼镜产生反映透视目标结构的三维虚像,进而将该三维虚像与透视目标配准,从而实现了对透视目标的立体透视,其实现简单,成本低,能够应用于图像引导手术导航中辅助医生手术。
附图说明
图1为本发明立体透视系统一些实施例的结构示意图;
图2a-图2d为该立体透视系统一种可能的立体投影光路图;
图3a-图3c为该立体透视系统一种可能的空间配准方法的示意图。
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