[发明专利]基于单台DLP投影的全角视差立体成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及视差立体显示系统及方法，具体涉及一种基于单DLP(Digital Light Projector，数字光投影)投影的全角视差立体成像系统及方法，属于三维图像显示技术领域。

背景技术

客观世界是存在三维尺寸的立体空间。显示设备诞生以来，为了可以真实地再现客观世界，人们从未间断对于立体显示技术的研究。所谓立体显示是指能显示图像深度(第三维)效果，就像我们看真实世界一样，是立体的。立体显示技术按是否添加立体眼镜的角度来说可分为裸眼立体显示技术和非裸眼立体显示技术。

目前的裸视立体显示技术主要包含全息三维显示、体显示技术和自由立体显示三种。全息三维显示设法重构眼睛能得到的物体的光波，使即便物体不在原处也能看到该物体的逼真映像，目前存在的最大问题是三维光场信息重现较为复杂，不方便大面积应用。第二种是体显示技术，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。体三维显示的图像存在于真实三维空间，展示一个最接近真实物体的立体画面，符合人们观察世界场景的真实感受，满足所有生理和心理深度暗示，可同时允许多人、多角度、裸眼观看场景，无需任何辅助眼镜，较之其他两种裸视立体显示技术，更接近于终极显示的目标，但由于显示部件跟随运动，其显示空间较小。第三种是自由立体显示技术，通常使用柱透镜、微透镜等材料覆盖在平面显示器前方，将原先一幅三维图像分解成多幅相互关联的两维图像，通过双眼视差形成立体视觉。该方法的缺陷是视区与分辨率之间的矛盾，分辨率大，视区才广，但是目前分辨率不可能大幅度提升，这就限制了视区广度的扩展，导致观察时眼部不适，观众可在屏幕前方正负约30度观看到较好的视差立体影像，立体视区少于48个，有效视点少于42，最多可容纳十名观众同时观看。

在国内，超多维科技公司设计制作了基于柱透镜和平面液晶屏幕的自由立体显示器，上海大学设计制作了基于黑光栅和等离子屏幕的自由立体显示器，华东师范大学设计制作了基于柱透镜和DLP投影的自由立体显示器。平面显示分辨率采用高清1920                                                1080，通常设定单周期视点数量为8，其单视点有效像素为259,200。

上述方案虽然都实现了自由立体显示，但都存在不足。它们以平面图像为基础，立体视区分辨率低、立体视角小、可视点数量少。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于单台DLP投影的全角视差立体成像系统及方法，实现较高显示分辨率的水平360度全角视差立体显示。

本发明采用以下技术方案实现：

一种基于单DLP投影的全角视差立体成像方法的系统，包括一台摄像机、一个低速转台、一台微机、一台DLP投影机、一个高速转台、一面定向漫反射镜、一个保护支架、霍尔器件、强磁铁，其特征在于用于图像采集的摄像机对准实物模型，摄像机通过视频线连接微机，微机通过VGA(Video Graphics Array，显示绘图阵列)视频线连接DLP投影机，定向漫反射屏幕被固定在高速转台上，所述实物模型放置在低速转台上；所述DLP投影机固定在保护支架上而位于高速转台的上方，所述定向漫反射屏幕通过固定支架斜置于高速转台上，使DLP投影机的投影照射在定向漫反射屏幕上；所述强磁铁固定安装在高速转台上，霍尔器件固定在保护支架上，使霍尔器件靠近强磁铁运行轨迹，霍尔器件连接计算机。

一种基于单DLP投影的全角视差立体成像方法，采用上述成像系统进行成像操作，其特征在于操作步骤如下：

1)       在计算机内的片源生成，步骤为：

①  实现基于旋转摄像的全角度拍摄方法：对拍摄到含实物模型与不含实物模型的一对原始图像，经过背景滤除、二值化、几何校正、分辨率匹配处理后，获取一个角度的投影图像；旋转实物模型，连续拍摄模型的全角度投影图像，实现实物模型的全角视差图像获取；

②  基于计算机虚拟模型的全角度拍摄方法：在计算机内设定虚拟摄像机初始参数和位置，经过投影、渲染处理后，获取计算机模型的投影图像；旋转计算机模型，连续渲染模型投影图像，实现整个模型的全角视差图像获取；

③  彩色投影图像的编码方法：采用单帧彩色图像保存多帧黑白图像的方法，经过灰度值位移、子帧累加，把多个子帧压缩进一帧全彩图像中。