[发明专利]一种三维成像方法及金字塔三维成像装置

权利要求书

1.一种三维成像方法，其特征在于，其中该方法所用的成像装置包括图像显示装置和金字塔成像装置；所述显示装置设置在所述金字塔成像装置上方；所述金字塔成像装置由四块完全相同的等腰三角形透明板侧边依次连接而成；

通过该成像装置实现的三维成像方法，其包括如下步骤：

S1、根据已知数据生成一个相对于目标物体1:1比例的三维立体数值模型；

S2、做所述三维立体数值模型的外接球，使所述三维立体模型完全位于所述外接球内，所述外接球的直径为d；

S3、建立空间直角坐标系，所述外接球的球心坐标为(x₁,y₁,z₁)；

S4、在已建立的所述空间直角坐标系内建立与所述金字塔成像装置一致的金字塔模型，其中，金字塔模型底面中心点位于所述空间直角坐标系的原点上，金字塔模型高度为h，根据金字塔模型高度h得出金字塔模型五个顶点的坐标；

S5、根据金字塔模型高度h和所述外接球的直径d计算出对应于所述金字塔模型的缩放系数，使所述金字塔模型经过缩放后其内部空间能够完全容纳所述外接球；

S6、将所述金字塔模型在空间直角坐标系内进行缩放，并通过平移使所述金字塔模型平移至所述外接球处，且所述外接球与所述金字塔模型底面相切，所述外接球与所述金字塔模型的接触点刚好为所述金字塔模型的底面中心点；其中，所述金字塔模型的平移向量为(x₁,y₁-d/2,z₁)；

S7、将经步骤S6得到的内置有外接球和三维立体数值模型的所述金字塔模型变换为俯视所述金字塔模型，并以步骤S6中所述金字塔模型的顶部顶点为原点建立平面直角坐标系，其中，设水平方向为x轴，向右为正方向，垂直于水平方向为y轴，向上为正方向；进而，沿x轴正方向看将位于该视角下的三维立体数值模型沿x轴逆时针翻转90°得到其正面视图，沿x轴顺时针翻转90°得到其后面视图；沿y轴正方向看将位于该视角下的三维立体数值模型沿y轴逆时针翻转90°得到其右侧视图，沿y轴顺时针翻转90°得到其左侧视图；

S8、将经过步骤S7得到的正面视图、后面视图、右侧视图和左侧视图合并为一张可直接用于所述图像显示装置显示的二维视图。

2.根据权利要求1所述的三维成像方法，其特征在于，步骤S2中，将所述外接球直径d扩大为外接球实际直径的1.1倍。

3.根据权利要求1所述的三维成像方法，其特征在于，所述外接球的直径为2h/3，进而能够完全容置有所述外接球的金字塔模型的五个顶点坐标分别为：

4.一种用于实现如权利要求1所述的三维成像方法的金字塔三维成像装置，其特征在于，包括影像显示装置和成像装置；其中，所述影像显示装置包括固定在房间顶部的高清手动变焦投影仪(3)和设置在一桌台(8)上的计算机；所述成像装置包括平面镜(4)、覆有全息投影膜的玻璃板(5)和设置在桌台(8)上的金字塔成像装置(6)；所述平面镜(4)通过可调节吊绳(7)吊装在与所述高清手动变焦投影仪(3)位于同一水平位置上，且所述平面镜(4)倾斜向下并与水平面之间呈45°夹角；所述覆有全息投影膜的玻璃板(5)水平设置在所述平面镜(4)的下方，其包括一块水平设置的玻璃板和覆于所述玻璃板上表面的全息投影膜；所述金字塔成像装置(6)设置在所述覆有全息投影膜的玻璃板(5)下方，其由四块完全相同的等腰三角形透明板通过侧边依次接合而成，或由四块完全相同的等腰梯形透明板通过斜边依次接合而成。

5.根据权利要求4所述的金字塔三维成像装置，其特征在于，所述全息投影膜为深灰色半透明的全息投影膜；所述玻璃板为普通玻璃或有机玻璃。

6.根据权利要求4所述的金字塔三维成像装置，其特征在于，所述覆有全息投影膜的玻璃板(5)水平设置在一中空的遮挡边框(10)内，在所述遮挡边框(10)一侧边缘沿轴向向上延伸形成有高度为80～100mm的遮光围挡(1001)。