[发明专利]一种裸眼3D虚拟现实展示系统及其展示方法

说明书

技术领域

本发明涉及裸眼3D显示技术，具体涉及一种裸眼3D虚拟现实展示系统及其展示方法。

背景技术

人类生活在一个立体的世界中，利用立体视觉机制来感知这个立体世界。为了表达这个世界，人们已提出并发展了很多方式，其中图像是最直观的表达方式。然而，目前大多数显示设备只能实现2D(二维)显示，可表达出场景的内容却忽略了深度信息，因此人们只能通过平时生活中所累积的经验以及2D图像中的阴影等信息去判断物体间的前后位置关系。在信息化、数字化的时代，随着社会的发展，2D显示逐渐不能满足人类的需求，3D显示已成为研究人员新的研究目标，并成为显示领域中新的发展趋势。随着人们对3D显示的研究不断深入，已提出各种技术实现了多种3D显示方式。其中，多视点光栅式裸眼3D显示器可让多名观看者在较大观看视角内同时观看到立体图像，且无需任何助视设备帮助便能感受到震撼的视觉体验，因而备受人们关注。

虚拟现实(Virtual Reality，VR)是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应自然环境的感受和体验。虚拟现实是人类在探索自然过程中创造形成的一种用于认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的科学方法和技术。

随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的研究日益重视，VR技术也取得了巨大进展，并逐步成为一个新的科学技术领域。但是，虚拟现实技术目前仅供单人进行沉浸式体验，而在其旁边的观看者因为只能看到游戏者带着VR头盔在做各种各样的动作，而看不到VR显示屏上的内容，导致无法分享和理解游戏者正在经历的沉浸式感受。虽然旁观者可以通过监视器看到VR头盔中的单眼画面即第一视角画面，但是因为缺乏双目画面带来的沉浸式三维立体效果，并且旁观者只能被动地接受因游戏者头部快速移动所造成的图像快速变化，导致旁观者不仅不能分享到游戏者所经历的震撼，也会因为快速变换的图像而产生视觉疲劳。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种裸眼3D虚拟现实展示系统及其展示方法。

本发明的一个目的在于提出一种裸眼3D虚拟现实展示系统。

本发明的裸眼3D虚拟现实展示系统包括：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，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；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，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渲染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。

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，长方体的侧面设置有人员进出口。