[发明专利]一种三维模型二维视图与裸眼三维影像双屏联动显示方法

说明书

一种三维模型二维视图与裸眼三维影像双屏联动显示方法属自由立体显示技术领域，本发明包括：1.建立双屏联动显示系统，包括配置Optix的处理器、Leap Motion、立体显示屏、平面显示屏；2.设置参数值；3.导入三维模型和二维合成图的像素‑视点对应矩阵；4.创建虚拟相机阵；5.设置参考虚拟相机；6.联动显示三维模型的二维视图和裸眼三维影像，包括手势交互、更新相机参数、生成与显示二维视图和二维合成图、形成裸眼三维影像等步骤；本发明能让医生利用手掌的旋转和抓取实时控制三维医学模型平面视图和裸眼立体画面的观看角度和尺寸缩放，实现解剖结构多视角、多尺寸空间信息的交互观看，从而提升医疗的效率和可靠性。

技术领域

本发明属自由立体显示技术领域，具体涉及一种基于Optix和Leap Motion的三维模型二维视图与裸眼三维影像双屏联动显示方法。

背景技术

在传统的平面显示器上为患者的组织器官呈现直观的三维数字模型，是当下深受医生青睐的医学影像可视化方式。随着医疗领域对病例诊断、临床观摩、远程会诊、术前规划和术中导航等手段的高精度、临场感需求日益增长，这种方式的不足也逐渐凸显。二维视图不便于同时呈现患者解剖结构的多视角空间信息，导致画面的立体纵深感和动态交互性较差。而对于基于双目视差的立体显示媒介，其观察视点的数量较少，并且医生一般需要佩戴辅助设备，容易造成人眼视觉疲劳和视野受限，以及画面分辨率和亮度降低，尤其不利于长时间显微手术场合。相比之下，裸眼三维显示技术无需任何助视设备，就能为潜在病灶再现具有物理景深的三维光学影像，可以为医生带来更舒适的观看体验、更逼真的感官冲击和更优质的交互性能。平面显示技术已趋于成熟，二维视图画面清晰，而裸眼三维显示技术仍处于探索期，光学立体影像在清晰度、景深、视角等方面很难兼顾。因此，对三维模型的二维视图与裸眼三维影像进行双屏联动显示的方式，能够实现二者的优势互补，符合影像医学对复杂疑难病症体数据进行高清、立体、动态观测的重大需求，也能够助力虚拟现实与增强现实技术在医疗领域的应用普及和精准医疗水平的提质升级，具有研究的必要性和紧迫性。

上述联动显示方式需要做到以下几点：首先，为了保证两个屏幕在同一时刻的显示内容相同，二维视图和用于裸眼三维成像的二维合成图应该共用一套虚拟相机；其次，为了适用于手术等不便于医生直接接触鼠标和键盘的特殊场合，最好通过手势交互来隔空操控显示画面的视角和尺寸；最后，为了达到流畅的交互控制，二维视图和二维合成图的生成必须实时完成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Optix和Leap Motion的三维模型二维视图与裸眼三维影像双屏联动显示方法。Optix是一种基于NVIDIA CUDA通用计算架构的高性能光线追踪应用程序框架，这种渲染引擎能够对光线投射过程进行大幅加速，从而做到二维视图和二维合成图的快速绘制。Leap Motion是专为手势而设计的体感控制器，支持高帧率的手势识别与交互。本发明结合Optix和Leap Motion的优势，通过手势信息反馈、虚拟相机参数即时更新以及显示内容的实时渲染，实现三维医学模型表面二维视图和裸眼立体影像的同步呈现和手势操控，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的一种三维模型二维视图与裸眼三维影像双屏联动显示方法，包括下列步骤：

1.1建立双屏联动显示系统：双屏联动显示系统由处理器1、Leap Motion体感控制器2、立体显示屏6和平面显示屏8组成，Leap Motion体感控制器2、立体显示屏6和平面显示屏8均与处理器1连接；其中处理器1配置有高性能光线追踪应用程序框架Optix；平面显示屏8的分辨率为W₁×H₁；立体显示屏6是视点数量为N的柱透镜光栅立体显示屏，N为奇数；立体显示屏6的分辨率为W₂×H₂；