[发明专利]一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法

说明书

技术领域

本发明属于三维显示技术领域，尤其涉及一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法。

背景技术

人类的视觉系统赋予了人们可以准确地感知现实三维世界图像信息的能力，这使得人们的视觉追求总是趋于真实三维的再现，希望显示装置能够提供更加真实立体、自然舒适，接近于人眼实际观察的三维立体图像信息。因此，三维立体显示技术的发展引起人们的广泛关注。

现有的三维立体显示技术大致可以分为四大类：透视型三维显示、视差型三维显示、光学悬浮显示和真三维立体显示。真三维显示是一种能够实现全视角观察的三维显示技术，是现实景物的最真实的再现，是三维显示的最终目标。真三维显示技术主要包括静态体显示技术和体扫描显示技术。体扫描三维立体显示，是通过平面或曲面电子扫描与机械扫描相结合的方式构成图形学上的三维空间，实现体空间的像素扫描，利用视觉暂留效应呈现出三维原型图像。

目前，基于三维体扫描的立体显示器主要有两类，一种是采用投影技术；另一种则采用LED作为显示像素。前者的投影设备可以是激光、投影机，具有分辨率高但是亮度低，并且造价昂贵。后者通过高密度彩色LED阵列面板连续显示三维图像切面图像序列的同时，配合机械扫描绕垂直轴旋转，利用视觉暂留效应呈现出三维原型图像，成本与造价都较低，是目前体三维显示器的主要发展趋势。但是目前基于LED旋转屏的体三维显示器由于本身显示所需的数据量较大以及系统架构对处理器性能的限制，通常只能显示静态三维影像，显示效果较为单一，无法实现与用户良好的交互性。

发明内容

本发明克服了现有技术中数据处理量较大导致只能显示静态三维影像，无法实时生成动态三维影像缺乏交互性等缺陷，提出了一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法。

本发明提供一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法，包括以下步骤：步骤一：获取待显示的三维图形的三角面顶点数据流；步骤二：选取一电子帧平面，计算所述三角面顶点数据流中每个三角面与所述电子帧平面的交点；步骤三：根据所述交点获取每个三角面与所述电子帧平面的多条交线，并根据所述多条交线计算所述三维图形的二维显示坐标；步骤四：获取所述三维图形的与所述二维显示坐标相应的二维图像信息，生成所述电子帧的体三维数据；步骤五：选取下一电子帧平面重复执行所述步骤二至步骤四，直至生成所有电子帧的体三维数据为止，将所有电子帧的体三维数据生成一体帧的体三维数据。

本发明提供一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法，其中，步骤二中所述三角面与电子帧平面的交点以如下公式表示：

Q＝[X₁，Y₁，Z₁]；P＝[X₂，Y₂，Z₂]；

Tmp0＝Q(1)*sin(Theta)-Q(2)*cos(Theta)；

Tmp1＝V(1)*sin(Theta)-V(2)*cos(Theta)；

Result＝Q-(Tmp1/Tmp2)*V；

其中，Result表示交点坐标，P表示三角面中一条边线的一个顶点坐标，Q表示所述边线的的另一个顶点坐标，V表示由所述边线的两个顶点构成的向量，Theta表示电子帧平面的旋转角度，X表示三维显示坐标的X轴坐标，Y表示三维显示坐标的Y轴坐标，Z表示三维显示坐标的Z轴坐标，Tmp0表示计算过程中的中间变量；Tmp1表示计算过程中的另一个中间变量。

本发明提供一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法，其中，所述步骤二中，当一个三角面与所述电子帧平面平行时，跳过计算所述三角面与所述电子帧平面的交点。

本发明提供一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法，其中，所述步骤三中通过线性插值法或者bresenham法计算所述交点之间构成的线段的离散点的坐标作为所述交点之间的交线的坐标。

本发明提供一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法，其中，所述步骤三中，当所述三角面与所述电子帧平面重合时，将所述三角面上的三条边线的坐标作为所述电子帧平面上交线的坐标。

本发明提供一种基于旋转体三维显示器的实时体三维数据生成方法，其中，所述步骤三中根据交线计算二维显示坐标的过程包括：

步骤A1：将所述交线的三维笛卡尔坐标转化为三维极坐标，所述三维极坐标如下公式所示：

r＝(x²+y²)^1/2；