[发明专利]一种基于小间距LED的五面CAVE显示系统集成方法

说明书

本发明公开一种基于小间距LED的五面CAVE显示系统集成方法，包括：搭建用于承载屏体的钢结构框架，并将五面LED显示屏幕安装在所述钢结构框架上；在所述五面LED显示屏幕内安装光学跟踪定位系统；配置3D信号同步显示系统；通过光学跟踪定位系统获取3D眼镜和操作手柄在五面LED显示屏幕内部的空间位姿信息；3D信号同步显示系统根据3D眼镜及操作手柄的空间位姿信息生成左右眼两组画面图像，并将该两组画面在所述五面LED显示屏幕上交替显示；3D信号同步显示系统通过射频的通信方式向3D眼镜发送控制指令，控制3D眼镜的左右两个镜片切换显示。本发明实现了五面LED‑CAVE显示屏的无缝拼接同步显示，提高了用户的沉浸式虚拟现实体验感。

技术领域

本发明属于沉浸式虚拟现实显示技术领域，具体是一种基于小间距LED的五面CAVE显示系统集成方法。

背景技术

CAVE系统可以应用于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域，例如，虚拟设计与制造、虚拟演示、协同规划等等，应用十分广泛；现有的大部分CAVE系统中，CAVE沉浸式虚拟现实显示系统是采用的立体投影机作为显示主设备，配合光学跟踪系统、音响系统、信号同步系统等构成，投影方式的CAVE系统效果比较柔和，画面较平滑，但由于投影机的安装一般分为正投、背投两种，如果受场地空间限制，可采用正投方式，但是正投的CAVE系统没有办法实现五面沉浸式，即左面、正面、右面、地面、顶幕五个方向均有渲染画面；因此需要采用背投的方式安装，从幕布的后方离幕布约2.5米处将渲染画面投射在幕布上，而此种方式对场景要求非常高，需要楼层空高为三层楼的纵向空间，以便让顶幕、地幕的背投式投影机安装，即顶幕投影机由上而下安装输出画面，地幕投影机由下而上安装输出画面。由此可见，投影方式的五面CAVE沉浸式虚拟现实显示系统对场地空间的限制很大，并且市面上先进的立体工程投影机价格昂贵，成本较高，维护难度较大。

五面CAVE显示屏在实际使用过程中还会遇到诸多问题；五面CAVE是一个封闭式的“盒子”，只有操作者后面没有显示屏，其余几面都是LED显示屏，而LED显示屏的灯属于主动发光光源，长时间使用后CAVE空间内部会产生大量热量，需要对CAVE内部空间进行散热；在设计安装光学跟踪摄像头时，如何安装才能保证CAVE空间内的有效活动范围满足仿真操作的需求，同时能避免破坏虚拟现实渲染画面的完整性；如何根据屏幕的尺寸选取合适数量的图形工作站，如何配置相关的显卡参数，以及如何对各图形工作站进行同步控制，来实现屏幕上画面的无缝拼接，这些问题还亟待进一步解决。

公开号为CN107147899A的中国专利公开了一种采用LED 3D屏幕的CAVE显示系统及方法，该方法包括以下步骤：采集3D眼镜上红外标记点的坐标位置；利用所述坐标位置估算出用户双眼的位置；根据所述位置计算得到相对所述3D眼镜显示的两组画面；在LED 3D屏幕上交替显示所述两组画面；对所述3D眼镜进行左、右镜片开关切换，切换频率与所述两组画面交替显示的切换频率相配合。该发明可实际应用在明亮的室内环境，甚至室外环境；虚拟现实空间画面色彩饱和度高，显示屏间拼接无缝，给用户很好的观看效果，使用寿命长。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于小间距LED的五面CAVE显示系统集成方法，通过将光学跟踪定位系统、信号同步显示系统集成到五面LED-CAVE显示系统中，通过光学跟踪定位系统保证CAVE空间内的有效活动范围满足仿真操作的需求，同时能避免破坏虚拟现实渲染画面的完整性；通过信号同步显示系统实现屏幕上画面的无缝拼接，增强用户的沉浸式虚拟现实体验感。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于小间距LED的五面CAVE显示系统集成方法，包括以下步骤：

S1，搭建用于承载屏体的钢结构框架，并将五面LED显示屏幕安装在所述钢结构框架上；

S2，在所述五面LED显示屏幕内安装光学跟踪定位系统；

S3，配置3D信号同步显示系统；