[发明专利]三维立体成像装置及其三维立体成像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，特别涉及一种三维立体成像装置，及利用三维立体成像装置进行三维立体成像的方法。

背景技术

目前的立体成像分为裸眼三维成像和穿戴式三维成像，可穿戴式的三维成像依赖于穿戴设备，仅能提供对少量观众的三维观察，或者只能实现近似的三维观察。而裸眼三维成像则克服了穿戴式三维成像需要外加的装置的问题，可以有效的保证观察者无关的显示特性。

裸眼三维成像主要包括体积成像、全息技术和立体全像技术。其中体积成像和立体全像技术都属于光场成像。即可以重建一定范围的光场，其中体积成像技术具有较大的成像视角和较高的分辨率，但该类技术一般需要高速旋转的运动部件和高速的投影仪，具有成本较高和运动不稳定等问题，难以实际应用，另外此类技术还有缺乏遮挡效应等问题限制其在实际空间物体显示中的应用。全息三维技术具有分辨率较高的优势，但是依然存在视角有限和伪像以及使用复杂的问题。而立体全像技术虽然具有灵活易用的优势，却依然无法摆脱视角有限和伪像的问题。

现有裸眼三维成像大多无法实现360°全视角观察，360°全视角观察一般依赖于运动部件才能实现，或者存在有缝隙衔接的问题(如利用多面体实现三维成像)，这些缺陷降低了系统的稳定性和用户舒适度，另外多面体显示的一个问题是受制于显示的视角和IP的跳变，可以显示的体积较小。

由此，三维成像有待研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种三维立体成像装置，利用该装置可以形成360度可观察，且无缝无跳变的三维影像。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种三维立体成像装置。根据本发明的实施例，该装置包括：显示源，所述显示源用于提供多个相关联的二维图像；三维影像生成器件，所述三维立体成像器件用于利用自由立体成像技术将所述多个二维图像组合为三维影像；以及半透半反光学器件，所述半透半反光学器件包括无缝光滑旋转体曲面，所述无缝光滑旋转体曲面置于所述三维影像生成器件上用于通过光反射将所述三维影像在空间中形成三维立体影像。

根据本发明的实施例，利用包括无缝光滑旋转体曲面的半透半反光学器件，反射三维影像生成器件发出的光线，进行光场重建，从而得到可以在360度下可以观察或者扩大视角且无畸变无缝隙无跳变的三维立体影像，并且，三维立体影像的体积相对于传统的三维立体影像更大，用户体验更好。此外，利用本发明的三维立体成像装置可以在很短时间内，经简单的三维成像计算，即可实现360度立体可显示，因此，该装置可以用于实现多人可交互的全视角3D显示。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述三维立体成像装置进行三维立体成像的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用显示源提供多个相关联的二维图像；利用三维影像生成器件通过自由立体成像技术将所述多个二维图像组合为三维影像；以及利用半透半反光学器件通过光的反射将所述三维影像在空间中形成三维立体影像。

根据本发明的实施例，利用本发明的方法，通过包括无缝光滑旋转体曲面的半透半反光学器件反射三维影像生成器件发出的光线，进行光场重建，从而得到可以在360度下可以观察或者扩大视角且无畸变无缝隙无跳变的三维立体影像，并且，三维立体影像的体积相对于传统的三维立体影像更大，用户体验更好。利用本发明的三维立体成像装置可以在很短时间内，经简单的三维成像计算，即可实现360度立体可显示，因此该装置可以用于实现多人可交互的全视角3D显示。

本发明基于无缝光滑旋转体曲面的三维立体成像装置，相对于现有的基于多面体的全视角显示器，具有以下优势的至少一种：

(1)本发明基于无缝光滑旋转体曲面的三维立体成像摒弃了现有的一个小平面镜反射物体某一个侧面的原理，扩大了可现实的三维影像的体积，需要说明的是，在利用小平面镜反射物体某一个侧面的原理中，如果镜面数量趋于无穷，即使多面体在外形上将等同于一个圆锥体，但是其可以显示物体的大小将会趋近于0，无法实现立体成像；

(2)本发明采用了光学隔板去除了平面立体显示器的跳变现象，在显示阶段不局限于对应镜面对应反射的限制，而是一个曲面反射，因此扩大了可显示物体的体积，同时解决了会出现干扰图像的问题。

(3)本发明的半透半反光学器件范围广泛，不但包括圆锥体，还涵盖了其他旋转体，上述半透半反光学器件均可以反射形成360度可观察的三维立体影像。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明