[发明专利]一种裸眼3D虚拟现实展示系统及其展示方法

权利要求书

1.一种裸眼3D虚拟现实展示系统，其特征在于，所述展示系统包括：VR传感单元、多目相机定位采集单元、三维渲染单元、VR显示单元、裸眼3D合成显示单元和绿幕空间；其中，所述VR传感单元、多目相机定位采集单元、VR显示单元和游戏者均位于绿幕空间内；VR传感单元和多目相机定位采集单元分别连接至三维渲染单元；所述三维渲染单元分别连接至VR显示单元和裸眼3D合成显示单元；根据观看对象不同，所述裸眼3D虚拟现实展示系统分为游戏者部分和旁观者部分；在游戏者部分中，VR传感单元采集游戏者在绿幕空间中的运动信息，并将运动信息传输至三维渲染单元，触发或控制三维渲染单元中的三维虚拟场景，并控制三维渲染单元获得游戏者视角所看到的三维虚拟场景的双目图像；双目图像传输至VR显示单元，将具有双目视差的双目图像输送给游戏者的左右眼，从而游戏者产生沉浸式的虚拟现实体验；在旁观者部分中，多目相机定位采集单元中的实际立体相机阵列拍摄位于绿幕空间的游戏者，采集不同角度的多张带有绿幕背景的游戏者图像，与实际立体相机阵列的姿态一起发送至三维渲染单元；三维渲染单元根据实际立体相机阵列的参数设置多目虚拟相机的参数，并根据实际立体相机阵列的姿态控制多目虚拟相机的姿态使得二者时刻保持同步，多目虚拟相机对由VR传感单元触发或控制的三维虚拟场景进行实时渲染，获得虚拟场景渲染图像，并将游戏者图像中的绿幕背景进行绿幕剔除，然后将绿幕抠像后的游戏者图像和虚拟场景渲染图像进行叠加，形成多张视差图像，传输至裸眼3D合成显示单元；裸眼3D合成显示单元将多张视差图进行视差图像合成，并进行裸眼3D显示；旁观者控制多目相机定位采集单元中实际立体相机阵列的姿态，通过裸眼3D合成显示单元的显示，实现第三视角的观察体验。

2.如权利要求1所述的展示系统，其特征在于，所述绿幕空间是指由绿幕搭建的一个长方体的内部空间，长方体内的每一个面均由绿幕覆盖，长方体内能够布置下VR传感单元、游戏者和多目相机定位采集单元，所述长方体的侧面设置有人员进出口。

3.如权利要求1所述的展示系统，其特征在于，所述VR传感单元采用三维空间跟踪定位技术，通过跟踪定位器来捕捉的游戏者的运动信息；跟踪定位技术分为有源跟踪定位技术和无源跟踪定位技术；其中，所述有源跟踪定位技术的跟踪定位器具有发射器和接收器，能够通过发射和接收信号之间的物理联系确定游戏者的运动信息；所述无源跟踪定位技术的跟踪定位器不具有主动信号源，仅通过接收器测量接收信号的变化，确定被跟踪对象的位置和姿态；跟踪定位技术采用激光定位技术、光学定位技术、红外主动式光学技术和可见光主动式光学技术中的一种。

4.如权利要求1所述的展示系统，其特征在于，所述多目相机定位采集单元包括实际立体相机阵列、空间定位追踪系统和数据采集单元，实际立体相机阵列连接至数据采集单元，数据采集单元采集实际立体相机阵列的数据，再将获得数据传输至三维渲染单元；空间定位追踪系统定位和追踪实际立体相机阵列在空间中的6个自由度，包括位置信息和方向信息。

5.如权利要求4所述的展示系统，其特征在于，所述实际立体相机阵列包括多目实际相机，多目实际相机以会聚式结构排布，各实际相机的光心位于同一水平线上，光轴位于同一平面内，并且相邻的实际相机的间距相等，各实际相机的光轴相交于位于立体相机阵列前的一点，称之为会聚点；若采用偶数个实际相机，则会聚点位于中间两个实际相机的光心连线的中垂线上；若采用奇数个相机，则会聚点位于中间的实际相机的光轴上；多目实际相机的硬件和软件参数均保持一致，硬件参数包括采集芯片、相机电路和镜头的规格参数，软件参数包括分辨率、曝光时间、白平衡、颜色校正、图像裁剪区域和贝叶耳Bayer转换类型。

6.如权利要求4所述的展示系统，其特征在于，根据裸眼3D显示屏的规格尺寸以及双目融合能力，计算相邻实际相机的间距和会聚点的位置，保证拍摄到的游戏者在裸眼3D显示屏上的视差量是在人眼的融合范围之内，并且保证当虚拟相机的设置与实际立体相机阵列一致时，拍摄到的虚拟场景的视差量也同样在人眼的融合范围之内。

7.如权利要求1所述的展示系统，其特征在于，所述裸眼3D合成显示单元包括图像合成单元，以及裸眼3D显示屏；所述裸眼3D显示屏包括2D显示屏和光栅。