[发明专利]基于平面显示器的悬浮式360°光场三维显示装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维显示装置，特别涉及一种基于平面显示器的悬浮式360°光场三维显示装置以及显示方法。

背景技术

显示技术正朝着高清晰、三维全景显示的方向发展。三维显示区别于传统二维显示就是通过各种方法给观看者带来视觉上的深度感知，使其自然或不自然地获得画面中的第三维度信息。国内外众多三维显示技术一般可分为全息三维显示和非全息三维显示两种。全息三维显示因其是真三维的信息记录和显示而被誉为未来理想的三维显示方式，但在动态显示方面需要高分辨的空间光调制器以及超高速的数据处理系统，这两个因素极大地限制了这种技术的进步使其不能很好地进入实际应用，目前仅适用于静态图像的摄取和显示。因此非全息三维显示是目前的主流显示技术，而实现非全息三维显示技术一般又可分为体三维显示、集成成像三维显示、体视三维显示等。体三维显示和体视三维显示目前都已有较好的显示设备出现，然后基于这两种方法的显示装置大都依靠转动屏幕来满足全视角观看的需求，所以显示装置结构相对复杂造价也较高。传统的集成成像三维显示技术则在视角数目、图像串扰、显示区域深度和大小等方面存在很多需要解决的问题。

公布号为“CN102183873A”的专利文献公开了一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置，该装置包括偏折型散射屏、高速投影机、图像发生器、探测模块、电机和传动机构。高速投影机将三维物体360°全景视场的组合图像投影到高速旋转的偏折型散射屏上。偏折型散射屏可控制出射光的垂直偏折角度和水平发散角度，使观察者的双眼观察到不同视角的图像，实现显示的三维物体悬浮在偏折型散射屏的上方。装置中具有旋转件，在系统搭建、装置各部分校准时实现难度很大。

公布号为“CN102169283A”的专利文献公开了一种基于投影机阵列的悬浮式360°视场三维显示装置，该装置包括平面环型散射屏、投影机阵列、图像分割器和计算机。计算机对三维模型进行处理，通过图像分割器进行图像分配，并将图像阵列传入投影机阵列。投影机阵列将传入的三维物体水平360°全景视场的组合图像阵列投影到平面环型散射屏上。平面环型散射屏可控制出射光线的发散角度使得观察者的左右眼看到不同视角的图像，实现显示的三维物体悬浮在平面环型散射屏的上方。该装置每个投影机显示的图像对应多个视点，所以在图像数据处理方面较为繁琐，而观察者在不同视点间移动时观察到的三维图像会有跳变，并且由于投影机个数与视点个数相等因此需要使用大量投影机，系统的成本很高。

发明内容

本发明的主要目的在于构建一种低成本、易拼装的可周视悬浮三维显示装置。

一种基于平面显示器的悬浮式360°光场三维显示装置，包括：

平面显示器阵列，由若干个平面显示器拼接组成，每个显示器用于显示一子图像序列，一个子图像序列由若干子图像组成；

第一透镜组阵列，包含有与各平面显示器中各子图像一一对应的若干第一透镜组；

第二透镜，布置在所述各子图像通过第一透镜组阵列的成像位置；

散射屏，采用固定安装方式，用于将来自第二透镜的出射光线投射至指定区域，完成所有子图像的拼接。

一种基于平面显示器的悬浮式360°光场三维显示装置的三维显示方法，包括以下过程：

a.在环绕三维对象的每个视点位置对应的采集各子图像；每一子图像对应一个视点，摄像机的每个拍摄位置对应观察者的一个观察角度；

b.利用平面显示器阵列中的每个平面显示器显示一子图像序列；

c.各子图像依次经对应的第一透镜组以及第二透镜投射至散射屏；

d.散射屏将来自第二透镜的出射光线按照各子图像与三维对象的关系投射至指定区域，完成所有子图像的拼接。