[发明专利]3D显微实时虚拟观测与交互系统

说明书

本发明涉及一种3D显微实时虚拟观测与交互系统，特别是涉及对微小尺度物体实时或离线虚拟观测，该系统主要包括双目体视显微镜观测平台、虚拟观测管理模块、立体图像对对准模块、视差实时调整模块和3D观测模块。本发明通过对双目体视显微镜上左、右相机拍摄的图像进行立体图像对对准使其满足立体显示的条件仅存在水平方向的视差，3D观测时对物体的视差实时调整使不同的人均能感受到立体显示效果，利用手机或手柄使观察者立体观测的同时实时调整视差和改变待观测物的位置，提高观测系统的可操作性和便捷性。

技术领域

本发明涉及一种3D显微实时虚拟观测与交互系统，特别是涉及对立体图像对对准和视差调整实现对微小尺度物体实时虚拟观测，可通过手机或手柄实现与虚拟观测系统的实时交互。

背景技术

目前操作人员对于微小尺度物体(如MEMS微结构、微小零件、微小生物组织、细胞等)的观察通常是在显微镜下进行的，若直接通过体视显微镜的目镜观察，可以获得立体显示效果，但眼睛需要对准目镜，长时间保持固定姿势，极易产生疲劳、引起不适，也可以通过电脑实时显示显微镜下的二维图像，对于表面形状比较复杂的物体，不能很好的展示其深度信息，降低定位精度。

与传统的2D电影相比，3D电影的显示效果更为逼真，给人一种身临其境的感觉，使观众能够获得更好的沉浸式体验。在微观领域通过体视显微镜目镜可以实时观测到待观测物体的立体效果，在实际使用体视显微镜的过程中，因操作者不同需对目镜的瞳距进行调整才能看到清晰的立体图像。杨泽声等(2003)通过在体视显微镜的两条光路中安装相机，并将相机拍摄的图像在两台监视器显示，在监视器前面放置光学系统，陈木旺等(2010)直接将3D显示设备上分为两部分分别显示两个安装在体视显微镜光路上的相机摄取的视频，人眼在特定的位置都能观察到3D图像，但他们都无法保证左、右相机的安装角度完全一致，也没有对拍摄到的左、右图像进行对准；左、右图像分别显示在显示屏幕的左半部分和右半部分但不能对左、右图像的相对位置进行调整，立体显示时物体上某一点的视差仅与在左右图像中的相对位置有关，相当于观察者无法对体视显微镜的目镜瞳距进行调节，可能观察不到立体显示效果或立体显示效果不明显；由于体视显微镜的视场范围较小，只能观察到待观测物的局部，一个观察者无法在立体观测的同时对待观测物体的位置精确调整，降低了观测系统的便捷性和舒适性。

针对以上问题，本发明提出了一种3D显微实时虚拟观测与交互系统，对于显微立体显示来说，本发明具有特殊意义，表现在：(1)提出了一种立体图像对对准方法，使左、右图像对仅存在水平方向的视差满足立体显示的条件；(2)提出了一种立体图像对视差调整方法，进而改善立体显示效果，使不同的人都能感受立体显示效果；(3)观察者通过手机或手柄在立体观测的同时改变待观测物的位置，提高了虚拟观测系统的可操作性、便捷性。

发明内容

本发明提出了3D显微实时虚拟观测与交互系统，其目的在于：通过对体视显微镜上左、右相机拍摄的图像进行立体图像对对准使其满足立体显示的条件，立体显示时对物体的视差进行调整使不同的人均能感受到立体显示效果，利用手机或手柄使观察者立体观测的同时调整视差和改变待观测物的位置，提高观测系统的便捷性。

本发明所涉及的3D显微实时虚拟观测与交互系统，是由双目体视显微镜观测平台、虚拟观测管理模块、立体图像对对准模块和视差实时调整模块、3D观测模块组成。

1)双目体视显微镜观测平台