RU2097940C1 - Method for generation and displaying of three- dimensional image and device which implements said method - Google Patents
Method for generation and displaying of three- dimensional image and device which implements said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097940C1 RU2097940C1 RU95106016A RU95106016A RU2097940C1 RU 2097940 C1 RU2097940 C1 RU 2097940C1 RU 95106016 A RU95106016 A RU 95106016A RU 95106016 A RU95106016 A RU 95106016A RU 2097940 C1 RU2097940 C1 RU 2097940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- frame
- signals
- signal
- objects
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к телевизионной технике, а именно к цветных стереотелевизионным системам, предназначенным для телевизионного вещания и для использования в промышленных целях. The invention relates to television technology, namely to color stereo television systems designed for television broadcasting and for use in industrial purposes.
Известен способ получения и воспроизведения объемного изображения, при котором формируют стереопару объемного изображения, определяют азимутальную координату и дальность глаз одного наблюдателя вне зависимости от процесса проецирования изображения стереопары, по полученным пространственным координатам в направлении глаз наблюдателя направляют ранее полученное (синтезированное на ЭВМ) изображение стереопары. A known method of obtaining and reproducing a three-dimensional image, in which a stereo pair of a three-dimensional image is formed, determines the azimuthal coordinate and eye range of one observer, regardless of the process of projecting a stereo pair image, the previously obtained (computer-synthesized) image of a stereo pair is directed by the obtained spatial coordinates in the direction of the observer's eyes.
Устройство для реализации вышеописанного способа содержит генератор синтезированных изображений, стереоскопический дисплей с лентикулярным экраном, определитель координат наблюдателя, содержащий две работающие в инфракрасном диапазоне видеокамеры и установленный на подбородке зрителя отражатель инфракрасных лучей [1]
Недостатком известного технического решения является ограниченность его применения только для формирования и воспроизведения сформированной стереопары объемного изображения, невозможность воспроизведения изображения для различных ракурсов.A device for implementing the above method comprises a synthesized image generator, a stereoscopic display with a lenticular screen, an observer coordinate determinant containing two infrared cameras operating in the infrared range and an infrared reflector mounted on the viewer's chin [1]
A disadvantage of the known technical solution is the limitation of its use only for the formation and reproduction of the generated stereo pair of the volumetric image, the inability to reproduce the image for various angles.
Известен способ формирования и воспроизведения объемного изображения, в котором предлагается формировать и передавать на воспроизведение базовое изображение, включающее плоское изображение одного ракурса и соответствующие величины параллакса для всех элементов разложения данного изображения, а при воспроизведении из сигнала базового изображения формировать сигналы изображений любых ракурсов [2]
Недостатком известного способа является сложность в его реализации, заключающаяся в необходимости одновременного формирования множества изображений ракурсов для всех возможных положений наблюдателя, вытекающие из этого условия высокие требования к ширине полосы пропускания информационного канала, а также к производительности вычислителя при реализации объемного изображения синтезированного ЭВМ.A known method of forming and reproducing a three-dimensional image, in which it is proposed to form and transmit for playback a basic image including a flat image of one angle and the corresponding parallax values for all decomposition elements of a given image, and when reproducing from a signal of a basic image, generate image signals of any angles [2]
The disadvantage of this method is the difficulty in its implementation, which consists in the need for the simultaneous formation of multiple image angles for all possible positions of the observer, resulting from this condition, high requirements for the bandwidth of the information channel, as well as to the performance of the computer when realizing the volumetric image of the synthesized computer.
Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования и воспроизведения объемного изображения, включающий покадровое формирование электрических сигналов изображения пространства предметов с включением в них для каждого элемента разложения кадра электрических сигналов яркости, цветности, включение сигналов строчно-кадровой развертки, определение дальности каждого элемента разложения кадра, формирование электрических сигналов базового изображения кадра путем включения в электрический сигнал каждого из элементов разложения кадра сигнала дальности, передачу электрического сигнала базового изображения кадра на воспроизведение и преобразование при воспроизведении объемного изображения электрических сигналов базового изображения кадра в оптическое изображение ракурсов. Closest to the proposed one is a method for generating and reproducing a volumetric image, including frame-by-frame generation of electrical signals of the image of the space of objects with the inclusion of electric brightness, color signals for each element of the decomposition of a frame, the inclusion of horizontal-frame signals, determining the range of each element of the decomposition of a frame, forming electrical signals of the basic image of the frame by including in the electrical signal of each of the elements is decomposed ia frame signal range, the transmission of the electrical signal of the basic image of the frame for playback and conversion when playing back a three-dimensional image of the electrical signals of the basic image of the frame in the optical image angles.
Устройство для реализации этого способа содержит не менее двух передающих камер, генератор тактовых импульсов, формирователь базового изображения, включающий фильтры высокой частоты и аналого-цифровой преобразователь, подключенный своим входом к выходу одной из передающих камер, а выходом к соответствующим входам выходного устройства формирователя машинных слов, выход которого через канал связи подключен к входу устройства воспроизведения изображения. Указанное устройство обеспечивает преобразование оптических сигналов в электрические, фильтрацию от помех, формирование базового изображения с сигналами параллакса в цифровом коде путем задержки сигнала с каждой передающей камеры, их сравнивание и нахождение элементов разложения от разных передающих камер, отображающих один и тот же участок пространства предметов, с одновременным определением цветности и яркости элемента разложения по информации одной из передающих камер и последующим формированием машинных слов в последовательном коде с передачей его на воспроизводящее устройство, где из поступившей информации выделяются сигналы строчно-кадровой развертки, цветности, яркости и дальности каждого элемента разложения кадра [3]
Недостатками прототипа являются высокие требования к ширине полосы пропускания информационного канала, а также к производительности вычислителя при реализации многоракурсного объемного изображения как синтезированного на ЭВМ, так и объемного изображения реальных предметов вследствие необходимости одновременного формирования множества изображений ракурсов для всех возможных положений наблюдателя и формирования и воспроизведения с индивидуальными значениями дальности каждого из элементов разложения кадра.A device for implementing this method contains at least two transmitting chambers, a clock generator, a basic image shaper, including high-pass filters and an analog-to-digital converter, connected by its input to the output of one of the transmitting chambers, and by the output to the corresponding inputs of the output device of the machine word shaper whose output through the communication channel is connected to the input of the image reproducing device. The specified device provides the conversion of optical signals into electrical ones, filtering from noise, forming a basic image with parallax signals in a digital code by delaying the signal from each transmitting camera, comparing them and finding decomposition elements from different transmitting cameras that display the same piece of space of objects, with the simultaneous determination of the color and brightness of the decomposition element according to the information of one of the transmitting cameras and the subsequent formation of machine words in series m code with its transmission to a reproducing device, where signals of line-frame scanning, color, brightness and range of each element of frame decomposition are extracted from the received information [3]
The disadvantages of the prototype are the high requirements for the bandwidth of the information channel, as well as the performance of the computer when realizing a multi-angle three-dimensional image both synthesized on a computer and three-dimensional image of real objects due to the need to simultaneously form multiple image angles for all possible positions of the observer and the formation and playback of individual values of the range of each of the elements of the decomposition of the frame.
Целью изобретения является снижение требований к ширине полосы пропускания информационного канала, а также к производительности вычислителя при формировании объемного изображения и при его многоракурсном воспроизведении для индивидуальных ракурсов в зависимости от положения одного или нескольких наблюдателей в пространстве. The aim of the invention is to reduce the requirements for the bandwidth of the information channel, as well as to the performance of the computer when forming a three-dimensional image and when it is multi-view for individual views, depending on the position of one or more observers in space.
Целью изобретения является также снижение требований к ширине полосы пропускания информационного канала и к производительности вычислителя при формировании объемного изображения и воспроизведении реальных предметов в реальном масштабе времени. The aim of the invention is also to reduce the requirements for the bandwidth of the information channel and the performance of the computer when forming a three-dimensional image and reproducing real objects in real time.
Целью изобретения является также сохранение пропорций предметов при формировании и воспроизведении объемного изображения реальных предметов. The aim of the invention is also the preservation of the proportions of objects in the formation and reproduction of three-dimensional images of real objects.
Кроме того, целью изобретения является определение дальности участков изображаемого пространства предметов для каждого элемента разложения кадра при формировании сигнала объемного изображения реальных предметов в реальном масштабе времени. In addition, the aim of the invention is to determine the range of portions of the image space of objects for each element of the decomposition of the frame during the formation of the signal volumetric image of real objects in real time.
Одной из целей изобретения является осуществление возможности смещения поля зрения передающих камер без изменения положения строительных осей их оптических систем. One of the objectives of the invention is the implementation of the possibility of shifting the field of view of the transmitting cameras without changing the position of the building axes of their optical systems.
Сущность изобретения заключается в том, что при реализации способа формирования и воспроизведения объемного изображения осуществляют
покадровое формирование электрических сигналов изображения пространства предметов с включением в них сигналов строчно-кадровой развертки, а также с включением в них для каждого элемента разложения кадра электрических сигналов яркости, цветности,
определение дальности участков изображаемого пространства предметов для каждого элемента разложения кадра,
формирование электрических сигналов базового изображения кадра путем включения в электрический сигнал каждого из элементов разложения кадра сигнала дальности,
передачу электрического сигнала базового изображения кадра на воспроизведение,
преобразование при воспроизведении объемного изображения электрических сигналов базового изображения кадра в оптическое изображение ракурсов.The essence of the invention lies in the fact that when implementing the method of forming and reproducing a three-dimensional image
frame-by-frame formation of electrical signals of the image of the space of objects with the inclusion of horizontal-scanning signals in them, as well as with the inclusion in them for each element of decomposition of a frame of electrical signals of brightness, color,
determining the range of portions of the imaged space of objects for each element of the decomposition of the frame,
the formation of electrical signals of the basic image of the frame by including in the electrical signal of each of the elements of the decomposition of the frame signal range,
transmission of the electrical signal of the base image of the frame for playback,
conversion when reproducing the volumetric image of the electrical signals of the base image of the frame into an optical image angles.
В отличие от известного технического решения изображаемое пространство предметов по дальности разделяют на n-планов,
дальность участков изображаемого пространства предметов для каждого элемента разложения базового изображения определяют равной дальности одного из планов,
перед преобразованием электрических сигналов базового изображения в оптическое изображение ракурсов определяют координаты глаз наблюдателей и по определенным координатам в направлении глаз наблюдателей формируют оптическое изображение ракурсов,
оптическое изображение ракурсов формируют по электрическим сигналам базового изображения путем поочередного воспроизведения за время кадра на информационной панели с регулируемой светопроводимостью информационных картин изображений ракурсов,
каждая из информационных картин изображений ракурсов формируется для одного из глаз наблюдателей в соответствии с его координатами и с воспроизведением элементов разложения в порядке убывания величин дальности отображаемых ими участков изображаемого пространства предметов с общим для всех информационных картин количеством элементов разложения и общими для элементов разложения отображающих один и тот же участок пространства предметов характеристиками яркости и цветности,
синхронно с воспроизведением информационных картин изображений ракурсов формируют световые пучки, проходящие через информационную панель, охватывая всю площадь ее рабочей зоны, и направленные в тот глаз наблюдателя, для которого сформирована данная информационная картина,
число воспроизводимых информационных картин изображений ракурсов за время кадра равно числу глаз наблюдателей.In contrast to the known technical solution, the depicted space of objects in range is divided into n-plans,
the range of portions of the depicted space of objects for each element of the decomposition of the base image is determined equal to the range of one of the plans,
before converting the electrical signals of the base image into an optical image of the angles, the coordinates of the eyes of the observers are determined and, according to certain coordinates in the direction of the eyes of the observers, an optical image of the angles is formed,
the optical image of the angles is formed by the electrical signals of the base image by alternately playing during the frame on the information panel with adjustable light transmission of the information pictures of the angles,
each of the information pictures of the image angles is formed for one of the eyes of the observers in accordance with its coordinates and with the playback of the decomposition elements in decreasing order of magnitude of the range of the portions of the image space of objects displayed by them with the number of decomposition elements common to all information pictures and common for the decomposition elements displaying one and the same piece of space of objects with characteristics of brightness and color,
simultaneously with the reproduction of informational pictures of the angle images, light beams are formed that pass through the information panel, covering the entire area of its working area, and directed into the eye of the observer for whom this informational picture is formed,
the number of reproduced information pictures of the image angles during the frame is equal to the number of eyes of the observers.
Это позволит снизить требования в ширине полосы пропускания информационного канала, а также к производительности вычислителя при формировании объемного изображения и его воспроизведении для индивидуальных ракурсов в зависимости от положения одного или нескольких наблюдателей в пространстве. This will reduce the requirements in the bandwidth of the information channel, as well as the performance of the computer when forming a three-dimensional image and reproducing it for individual angles depending on the position of one or more observers in space.
Способ формирования и воспроизведения объемного изображения может быть реализован таким образом, что покадровое формирование электрических сигналов изображения пространства предметов осуществляют с помощью двух и более передающих камер. The method of forming and reproducing a volumetric image can be implemented in such a way that the frame-by-frame formation of electrical signals of the image of the space of objects is carried out using two or more transmitting cameras.
В этом случае передающие камеры располагают таким образом, что
а) строительные оси их оптических систем параллельны друг другу, а передающие камеры расположены эквидистантно относительно изображаемого пространства предметов,
б) строительные оси их оптических систем пересекаются в одной точке, а передающие камеры расположены эквидистантно (на одном расстоянии) относительно точки пересечения строительных осей их оптических систем.In this case, the transmitting cameras are positioned so that
a) the construction axis of their optical systems are parallel to each other, and the transmitting cameras are equidistant relative to the imaged space of objects,
b) the construction axes of their optical systems intersect at one point, and the transmitting cameras are located equidistantly (at the same distance) relative to the intersection point of the construction axes of their optical systems.
Как в случае параллельных, так и пересекающихся строительных осей передающих камер разделение изображаемого пространство предметов по дальности на n планов, осуществляют по плоскостям, проходящим через точки пересечения тактовых (мгновенных, временных) положений оптических осей в момент приема передающей камерой видеоинформации, соединяющих центры элементов разложения на экранах передающих камер с центрами отображаемых этими элементами участков изображаемого пространства предметов. As in the case of parallel and intersecting building axes of the transmitting chambers, the separation of the displayed space of objects in range into n plans is carried out on planes passing through the intersection points of the clock (instantaneous, temporary) positions of the optical axes at the time the transmitting camera receives video information connecting the centers of the decomposition elements on the screens of transmitting cameras with the centers of the portions of the displayed space of objects displayed by these elements.
Способ формирования и воспроизведения объемного изображения может быть реализован таким образом, что
расстояние между центрами объективов соседних передающих камер определяется соотношением
S s•L/l,
где S расстояние между центрами объективов соседних передающих камер; s расстояние между центрами глаз наблюдателей, L расстояние от передающих камер до точки пересечения строительных осей их оптических систем; l - расстояние от базовой точки 0 до экрана воспроизводящего устройства.The method of forming and reproducing a three-dimensional image can be implemented in such a way that
the distance between the centers of the lenses of the adjacent transmitting cameras is determined by the ratio
S s • L / l,
where S is the distance between the centers of the lenses of the adjacent transmitting cameras; s is the distance between the centers of the eyes of the observers, L is the distance from the transmitting cameras to the point of intersection of the construction axes of their optical systems; l is the distance from base point 0 to the screen of the reproducing device.
Это необходимо для сохранения пропорциональности размеров воспроизводимых предметов. This is necessary to maintain the proportionality of the size of reproduced objects.
Способ формирования и воспроизведения объемного изображения может быть реализован таким образом, что определение дальности участков изображаемого пространства предметов для каждого элемента разложения кадра, осуществляют путем
выделения из электрических сигналов элементов разложения кадра, поступающих с каждой из передающих камер сигналов цветности по R, G и В цветам отдельно,
потактового сравнивания по амплитуде по R, G и В цветам отдельно n раз дублированного выделенного сигнала одного цвета одной передающей камеры с n следующими друг за другом выделенными сигналами того же цвета соседней передающей камеры,
задержки полученных от передающей камеры n следующих друг за другом сигналов на время Т1, определяемое из соотношения
Т1 te•n,
где te время просмотра одного элементов разложения,
n количество следующих друг за другом планов, выбранное для формирования и воспроизведения объемного изображения пространства предметов,
фиксации номера такта в момент совпадения сигналов цветности по амплитуде,
формирования сигнала дальности по номеру такта в момент совпадения сигналов цветности по амплитуде, причем для формирования сигнала базового изображения дублируют электрические сигналы элементов изображения с одной из передающих камер с выделенными сигналами цветности по R, G и В цветам отдельно и присоединяют к ним полученные синхронные им сигналы дальности.The method of forming and reproducing a three-dimensional image can be implemented in such a way that determining the range of portions of the image space of objects for each element of the decomposition of the frame is carried out by
separating from the electrical signals the elements of the decomposition of the frame coming from each of the transmitting cameras color signals for R, G and B colors separately,
taktovy comparison on amplitude on R, G and In colors separately n times of the duplicated selected signal of one color of one transmitting camera with n successive selected signals of the same color of the next transmitting camera,
delays received from the transmitting camera n successive signals for a time T1, determined from the ratio
T1 t e • n,
where t e is the time of viewing one decomposition element,
n the number of consecutive plans selected for the formation and reproduction of a three-dimensional image of the space of objects,
recording the measure number at the moment of coincidence of the color signals in amplitude,
generating a range signal by the tact number at the moment of coincidence of the color signals in amplitude, moreover, to generate the signal of the basic image, the electrical signals of the image elements are duplicated from one of the transmitting cameras with the selected color signals of R, G and B colors separately and the received synchronous signals are connected to them range.
Это необходимо для формирования и воспроизведения объемного изображения реальных предметов в масштабе реального времени. This is necessary for the formation and reproduction of a volumetric image of real objects in real time.
Способ формирования и воспроизведения объемного изображения может быть реализован таким образом, что
n раз дублированные сигналы задерживают на время Т2, определяемое из соотношения
0 <T2 ≅ T1.The method of forming and reproducing a three-dimensional image can be implemented in such a way that
n times duplicated signals are delayed by the time T2, determined from the ratio
0 <T2 ≅ T1.
Это необходимо для смещения поля зрения передающих камер без изменения положения строительных осей их оптических систем. This is necessary to shift the field of view of the transmitting cameras without changing the position of the building axes of their optical systems.
Устройство для формирования и воспроизведения объемного изображения содержит последовательно соединенные между собой блок формирования сигнала объемного изображения, канал связи и блок воспроизведения объемного изображения. A device for generating and reproducing a three-dimensional image comprises a block for generating a signal of a three-dimensional image, a communication channel and a block for reproducing a three-dimensional image, connected in series.
Блок формирования сигнала объемного изображения содержит не менее двух передающих камер, генератор тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь, а также подключенный своими входами к выходам передающих камер и включающий фильтры высокой частоты формирователь сигнала дальности. The block for generating a signal of a volumetric image contains at least two transmitting cameras, a clock pulse generator and an analog-to-digital converter, as well as a range signal generator connected by its inputs to the outputs of the transmitting cameras.
В отличие от известного технического решения в предлагаемом изобретении формирователь сигнала дальности содержит по одному подключенному к каждой из передающих камер дешифратору, входы которых являются входами формирователя сигнала дальности. In contrast to the known technical solution in the present invention, the range shaper comprises one decoder connected to each of the transmitting chambers, the inputs of which are inputs of the range shaper.
Формирователь сигнала дальности содержит по три для R, G и B цветов подключенных к каждому из дешифраторов параллельно друг другу фильтра высокой частоты, линии задержки, подключенные к каждому из фильтров высокой частоты по одной для R, G и B цветов для цепей крайних передающих камер и по две для R, G и B цветов параллельно друг другу для цепей промежуточных передающих камер. The range signal generator contains three for R, G, and B colors of high-pass filters connected to each decoder in parallel to each other, delay lines connected to each of the high-frequency filters, one for R, G, and B colors for the chains of the extreme transmitting cameras and two for R, G and B colors parallel to each other for chains of intermediate transmission chambers.
Кроме того, формирователь сигнала дальности содержит
по одному из n элементов сравнения дифференциальному компаратору для двух линий задержки одного цвета из цепей соседних передающих камер, подключенных своими входами к выходам этих линий задержки,
по одному с n элементами сравнения блоку мажоритарной логики для трех дифференциальных компараторов в цепях двух соседних передающих камер, соединенных своими входами с выходами этих дифференциальных компараторов,
соединенную своими входами с выходами блоков мажоритарной логики схему ИЛИ с n элементами сравнения и с количеством входов каждого элемента сравнения, равным количеству блоков мажоритарной логики.In addition, the range shaper contains
one of n comparison elements to the differential comparator for two delay lines of the same color from the circuits of adjacent transmitting cameras connected by their inputs to the outputs of these delay lines,
one each with n comparison elements, the majority logic block for three differential comparators in the circuits of two adjacent transmitting cameras connected by their inputs to the outputs of these differential comparators,
connected by its inputs to the outputs of the majority logic blocks OR circuit with n comparison elements and with the number of inputs of each comparison element equal to the number of majority logic blocks.
Число отводов для линий задержки в цепях одной из крайних передающих камер равно одному, в цепях другой крайней передающей камеры равно n (принятому числу планов изображаемого пространства предметов), а в цепях промежуточных передающих камер с двумя линиями задержки для одного цвета одна из линий задержки имеет один отвод, а другая, параллельно ей включенная для того же цвета, имеет число отводов, равное n (принятому числу планов изображаемого пространства предметов). The number of taps for the delay lines in the circuits of one of the extreme transmitting chambers is equal to one, in the chains of the other extreme transmitting chamber it is equal to n (the accepted number of plans for the image space of objects), and in the chains of intermediate transmitting chambers with two delay lines for one color, one of the delay lines has one tap, and the other, parallel to it, included for the same color, has a number of taps equal to n (the accepted number of plans of the depicted space of objects).
Аналого-цифровой преобразователь своим входом подключен к выходу одного из дешифраторов. An analog-to-digital converter is connected by its input to the output of one of the decoders.
Блок формирования сигнала объемного изображения содержит формирователь сигнала базового изображения, включающий аналого-цифровой преобразователь, регистр ввода, регистры цвета для R, G и В цветов отдельно, каждый из которых выполнен из восьми линеек по n ячеек цвета, формирователь машинного слова и регистр дальности, состоящий из F линеек по n ячеек дальности в каждой, где F определяется из выражения
n 2P
где n выбранное число следующих друг за другом планов для формирования объемного изображения пространства предметов.The bulk image signal conditioning unit comprises a basic image signal generator, including an analog-to-digital converter, input register, color registers for R, G and B colors separately, each of which is made of eight lines of n color cells, a machine word shaper and a range register, consisting of F rulers with n range cells in each, where F is determined from the expression
where n is the selected number of consecutive plans for forming a three-dimensional image of the space of objects.
Аналого-цифровой преобразователь своими выходами подключен к входам регистра ввода. Выходы регистра ввода подключены к входам регистров цвета. Выходы схемы ИЛИ подключены к входам регистра дальности. Выходы регистров цвета и регистра дальности подключены к входам формирователя машинного слова. An analog-to-digital converter with its outputs is connected to the inputs of the input register. The outputs of the input register are connected to the inputs of the color registers. The outputs of the OR circuit are connected to the inputs of the range register. The outputs of the color registers and range register are connected to the inputs of the machine word driver.
Блок воспроизведения объемного изображения содержит оптический формирователь, матричный источник света, информационную панель с регулируемой светопроводимостью и блок управления матричным источником света и информационной панелью. The volumetric image reproducing unit comprises an optical driver, a matrix light source, an information panel with adjustable light transmission and a control unit for the matrix light source and information panel.
Оптический формирователь, матричный источник света и информационная панель с регулируемой светопроводимостью зафиксированы в пространстве относительно друг друга, оптически связаны между собой и с глазами наблюдателей и расположены в плоскостях, параллельных друг другу и перпендикулярных оси, проходящей через их центры симметрии. Первый и второй выходы блока управления электрически подключены соответственно к входам матричного источника света и информационной панели. The optical shaper, the matrix light source and the information panel with adjustable light transmission are fixed in space relative to each other, optically connected to each other and to the eyes of the observers, and are located in planes parallel to each other and perpendicular to the axis passing through their centers of symmetry. The first and second outputs of the control unit are electrically connected respectively to the inputs of the matrix light source and the information panel.
Блок воспроизведения объемного изображения также содержит входное устройство, вычислитель и блок определения координат глаз наблюдателя. Выход блока определения координат глаз наблюдателя, подключен к первому входу вычислителя. Первый и второй выходы вычислителя электрически подключены соответственно к первому и второму входам блока управления матричным источником света и информационной панелью, а первый и второй выходы входного устройства электрически соединены соответственно с третьим входом блока управления и вторым входом вычислителя. The volumetric image reproducing unit also comprises an input device, a computer, and an observer's eye coordinate determining unit. The output of the observer’s eye coordinates determining unit is connected to the first input of the calculator. The first and second outputs of the calculator are electrically connected respectively to the first and second inputs of the control unit of the matrix light source and the information panel, and the first and second outputs of the input device are electrically connected respectively to the third input of the control unit and the second input of the calculator.
Блок управления матричным источником света и информационной панелью может содержать координатно-яркостный и информационный блоки, выходы которых электрически соединены соответственно с входом матричного источника света и с входом информационной панели. Первый и второй входы координатно-яркостного блока электрически соединены соответственно с первым выходом вычислителя и первым выходом входного устройства. Вход информационного блока электрически соединен с вторым выходом вычислителя. The control unit of the matrix light source and the information panel may contain a coordinate-brightness and information blocks, the outputs of which are electrically connected respectively to the input of the matrix light source and to the input of the information panel. The first and second inputs of the coordinate-brightness unit are electrically connected, respectively, with the first output of the computer and the first output of the input device. The input of the information block is electrically connected to the second output of the computer.
В качестве передающих камер могут быть использованы телекамеры типа WV - CP410, 412, 414 фирмы PANASONIC, одной из отличительных особенностей которых является наличие синхроввода для внешних синхроимпульсов, что необходимо в данной системе. As transmitting cameras, WV-CP410, 412, 414 cameras of the PANASONIC company can be used, one of the distinguishing features of which is the presence of a sync input for external clock pulses, which is necessary in this system.
В качестве оптического формирователя могут быть использованы, например, линза, линзовый растр или обтюрационная матрица на жидких кристаллах. As an optical shaper, for example, a lens, a lens raster or a liquid crystal obturation matrix can be used.
Вычислитель может быть реализован, например, на микропроцессоре типа DSP 56002RC40 фирмы MOTOROLA. The calculator can be implemented, for example, on a microprocessor type DSP 56002RC40 company MOTOROLA.
Для определения координат глаз наблюдателей могут быть использованы
электромагнитные фазовые детекторы положения наблюдателя,
механические или электромеханические детекторы положения,
оптические локаторы с линейкой фотоприемников с одномерным сканированием и точечными отражателями,
оптические локаторы с матрицей фотоприемников и точечными отражателями.To determine the coordinates of the eyes of observers can be used
electromagnetic phase observer position detectors,
mechanical or electromechanical position detectors,
optical locators with a line of photodetectors with one-dimensional scanning and point reflectors,
optical locators with a matrix of photodetectors and point reflectors.
В качестве точечных отражателей могут быть использованы контррефлекторы в виде триппель-призмы или катафоты. As point reflectors, counterreflectors in the form of a triple prism or reflectors can be used.
В качестве матричного источника света могут быть использованы
цветной или черно-белый кинескоп,
люминесцентная матрица,
светодиодная матрица,
оптико-механический блок развертки луча,
ультразвуковой блок развертки луча.As a matrix light source can be used
color or black and white picture tube,
luminescent matrix
LED matrix
opto-mechanical beam scanner
ultrasonic beam scanner.
В качестве информационной панели могут быть использованы
черно-белые или цветные матрицы на жидких кристаллах,
фазовращающие матрицы на основе электрооптического эффекта.As an information panel can be used
black and white or color matrices on liquid crystals,
phase-shifting matrices based on the electro-optical effect.
В качестве внешнего запоминающего устройства могут быть использованы
дискеты 5,25'' или 3,5'';
постоянные запоминающие устройства с интерфейсом для выдачи информации в компьютер.As an external storage device can be used
5.25 '' or 3.5 '' floppy disks;
read-only memory devices with an interface for outputting information to a computer.
Сформированный в реальном масштабе времени блоком формирования сигнала объемного изображения сигнал базового изображения может быть записан на видеомагнитофон, а затем воспроизведен в виде изображений ракурсов блоком воспроизведения. The real-time generated by the volume image signal generation unit of the base image signal can be recorded on a VCR, and then reproduced as angle images by the playback unit.
Пример конкретного выполнения основан на формировании электрического сигнала базового изображения с помощью телекамер и использовании для определения координат глаз наблюдателей метода оптической локации. An example of a specific implementation is based on the formation of an electric signal of the basic image using cameras and using the optical location method to determine the coordinates of the eyes of observers.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для формирования и воспроизведения объемного изображения; на фиг. 2 схема сканирования передающими камерами изображаемого пространства предметов; на фиг. 3 - временная диаграмма сигналов при определении дальности элементов изображения; на фиг. 4 блок-схема формирователя сигнала дальности базового изображения; на фиг. 5 блок-схема блока формирования сигналов базового изображения; на фиг. 6 структура информационной части машинного слова; на фиг. 7 схема воспроизведения объемного изображения. In FIG. 1 shows a block diagram of a device for generating and reproducing a three-dimensional image; in FIG. 2 scanning scheme of transmitting cameras of the imaged space of objects; in FIG. 3 is a timing diagram of signals in determining the range of image elements; in FIG. 4 is a block diagram of a base signal range former; in FIG. 5 is a block diagram of a base image signal generation unit; in FIG. 6 structure of the information part of the machine word; in FIG. 7 is a three-dimensional image reproduction scheme.
Пример осуществления изобретения
Устройство для формирования и воспроизведения объемного изображения содержит (фиг. 1) последовательно соединенные между собой блок формирования сигнала объемного изображения 1, канал связи 2 и блок воспроизведения объемного изображения 3.An example embodiment of the invention
A device for generating and reproducing a volumetric image comprises (Fig. 1) a block for generating a signal of a
Блок формирования сигнала объемного изображения 1 содержит три передающих камеры 4 (4-1, 4-2, 4-3), строительные оси Hb1, Hb2 и Hb3 которых пересекаются в точке F, осуществляющие съемку изображаемого пространства предметов 5, разделенного по дальности на планы 6 (a, b, c, d, e, f, g, h на фиг. 2) по плоскостям, проходящим через точки пересечения мгновенных (моментальных, временных) положений оптической оси H, т.е. положений оптической оси H в момент приема передающей камерой видеоинформации о конкретном участке изображаемого пространства предметов 5 H
Устройство содержит также подключенный своими входами к выходам передающих камер 4, в качестве которых могут быть использованы телекамеры, формирователь сигнала дальности 7, генератор тактовых импульсов 8 и формирователь сигнала базового изображения 9. The device also contains connected with its inputs to the outputs of the transmitting
Первый и второй выходы формирователя сигнала дальности 7 подключены соответственно к первому и второму входам формирователя сигнала базового изображения 9, который своим выходом соединен с входом канала связи 2. Выход генератора тактовых импульсов 8 электрически соединен с синхровводами телекамер 4, а также с четвертым входом формирователя сигнала дальности 7 и с третьим входом формирователя сигнала базового изображения 9. The first and second outputs of the
Блок воспроизведения объемного изображения 3 содержит входное устройство 10, информационную панель 11 с регулируемой светопровдимостью, матричный источник света 12, оптический формирователь 13, блок управления 14 информационной панелью 11 и матричным источником света 12 и блок определения координат глаз наблюдателей 17, включающий оптический локатор 15 и контррефлекторы 16, выполненные с возможностью крепления на теле (например у глаз) наблюдателя 17, и вычислитель 18. К третьему входу вычислителя 18 электрически подключено своим выходом внешнее запоминающее устройство 19. The volumetric
Входное устройство 10 предназначено для приема сигнала базового изображения, поступающего по каналу связи 2 при прямой передаче с передающих камер 4 или в виде записи с видеомагнитофона, и может быть выполнено по схеме обычного интерфейса, используемого при приеме цветного телевизионного изображения. The input device 10 is designed to receive the signal of the basic image coming in through the
Информационная панель 11, матричный источник света 12 и оптический формирователь 13 зафиксированы в пространстве относительно друг друга, оптически связаны между собой и с глазами наблюдателей 17 и расположены в плоскостях, параллельных друг другу и перпендикулярных оси, проходящей через их центры симметрии. The
Первый и второй выходы блока управления 14 электрически подключены соответственно к входам матричного источника света 12 и информационной панели 11. Выход оптического локатора 15 подключен к первому входу вычислителя 18, первый и второй выходы которого электрически подключены соответственно к первому и второму входам блока управления 14. Первый и второй выходы входного устройства 10 электрически соединены соответственно с третьим входом блока управления 14 и вторым входом вычислителя 18. The first and second outputs of the control unit 14 are electrically connected respectively to the inputs of the
Телекамеры 4 расположены таким образом, что расстояние между центрами объективов соседних телекамер 4 определяется соотношением
S s•L/l,
где S расстояние между центрами объективов соседних телекамер;
s расстояние между центрами глаз наблюдателей,
L расстояние от телекамер до точки пересечения строительных осей Hb их оптических систем,
l расстояние от базовой точки 0 до экрана воспроизводящего устройства.The
S s • L / l,
where S is the distance between the centers of the lenses of adjacent cameras;
s is the distance between the centers of the eyes of the observers,
L is the distance from the cameras to the intersection point of the building axes Hb of their optical systems,
l distance from base point 0 to the screen of the playback device.
Формирователь сигнала дальности 7 (фиг. 4) содержит три дешифратора 20 (20-1, 20-2, 20-3), входы которых являются входами формирователя сигнала дальности 7, подключенные к трем телекамерам 4 (соответственно к 4-1, 4-2, 4-3), девять фильтров высокой частоты 21 (21-1R, 21-1G, 21-1B, 21-2R, 21-2G, 21-2B, 21-3R, 21-3G, 21-3B), подключенных по три для R, G и В цветов к каждому из дешифраторов 20 (20-1, 20-2, 20-3) параллельно друг другу. Range shaper 7 (Fig. 4) contains three decoders 20 (20-1, 20-2, 20-3), the inputs of which are inputs of
Формирователь сигнала дальности 7 содержит также двенадцать линий задержки 22 (22-1R, 22-1G, 22-1B, 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba, 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc, 22-3R, 22-3G, 22-3B), подключенные к каждому из фильтров высокой частоты 21 по одной для R, G и В цветов для цепей крайних телекамер 4-1 и 4-3 и по две для R, G и В цветов, параллельно друг другу для цепи промежуточной телекамеры 4-2.
Число отводов для линий задержки 22-3R, 22-3G, 22-3B в цепи крайней телекамеры 4-3 равно одному. Эти линии задержки задерживает видеосигнал на время Т2. Так как время задержки Т2 может меняться, то линии задержки 22-3R, 22-3G, 22-3B выполнены с возможностью изменения времени задержки сигнала с шагом tз.The number of taps for the delay lines 22-3R, 22-3G, 22-3B in the circuit of the extreme camera 4-3 is equal to one. These delay lines delays the video signal for a time T2. Since the delay time T2 can vary, the delay lines 22-3R, 22-3G, 22-3B are configured to change the delay time of the signal with a step t s .
Число отводов для линий задержки 22-1R, 22-1G, 22-1B в цепи другой крайней телекамеры 4-1 равно принятому числу планов изображаемого пространства предметов, а именно четырем. Сигнал с каждого из отводов сдвинут во времени относительно сигнала с предыдущего отвода на один такт, продолжительностью te (te время просмотра одного элемента изображения). The number of taps for the delay lines 22-1R, 22-1G, 22-1B in the circuit of another extreme camera 4-1 is equal to the accepted number of plans of the imaged space of objects, namely four. The signal from each of the taps is shifted in time relative to the signal from the previous tap by one clock cycle, duration te (te is the time of viewing one image element).
В цепях промежуточной телекамеры 4-2 с двумя линиями задержки 22 для одного цвета, одни линии задержки 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba имеют один отвод и выполнены с возможностью изменения времени задержки с шагом tз, а другие, параллельно им включенные 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc, имеют число отводов, равное принятому числу планов изображаемого пространства предметов, а именно четырем.In the intermediate connections camera 4-2 with two delay lines 22 for one color, 22-2Ra one delay line, 22-2Ga, 22-2Ba have one outlet and configured to change the delay time increments of t, and the other, parallel to them included 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc, have the number of taps equal to the accepted number of plans of the depicted space of objects, namely four.
Формирователь сигнала дальности 7 содержит шесть дифференциальных компараторов 23 (23R"1-2", 23G"1-2", 23B"1-2", 23R"2-3", 23G"2-3", 23B"2-3"), по одному для двух линий задержки 22 одного цвета из цепей соседних телекамер 4, подключенных своими входами к выходам этих линий задержки 22.
Каждый из шести дифференциальных компараторов 23 состоит из n элементов сравнения по числу принятых планов (в нашем случае n 4), в которых происходит сравнение сигналов одного цвета с каждого отвода одной из линий задержки 22 цепи одной телекамеры 4 с текущим задержанным сигналом с выхода соответствующей линии задержки 22 цепи другой телекамеры 4, причем сравниваются сигналы смежных по расположению телекамер 4, а именно сигналы телекамеры 4-1 сравниваются с сигналами телекамеры 4-2 и, соответственно, сигналы телекамеры 4-2 с сигналами с телекамеры 4-3. Each of the six differential comparators 23 consists of n comparison elements according to the number of received plans (in our case, n 4), in which the signals of the same color are compared from each tap of one of the delay lines 22 of the circuit of one
Формирователь сигнала дальности 7 содержит также два блока мажоритарной логики 24 (24"1-2" и 24"2-3"), по одному блоку мажоритарной логики 24 для трех дифференциальных компараторов 23 в цепях двух соседних телекамер 4 и схему ИЛИ 25. The
Каждый из блоков мажоритарной логики 24 состоит из n элементов мажоритарной логики "два из трех" для каждого из планов (в нашем случае 4). Сигнал на выходе каждого из элементов блока мажоритарной логики появляется при подаче сигнала на два входа из трех. Each of the blocks of
Выходы дифференциальных компараторов 23, обрабатывающих сигналы двух соседних телекамер 4, соединены с входами одного из блоков мажоритарной логики 24. The outputs of the differential comparators 23, processing the signals of two
Схема ИЛИ 25, с n (четыре) элементами сравнения и с количеством входов каждого элемента сравнения, равным количеству блоков мажоритарной логики 24, своими входами соединена с выходами блоков мажоритарной логики 24. OR
Формирователь сигнала базового изображения 9 (фиг. 5) содержит аналого-цифровой преобразователь 26, своим входом подключенный к выходу дешифратора 20-2, а выходами к регистру ввода 27. The signal generator of the basic image 9 (Fig. 5) contains an analog-to-
Формирователь сигнала базового изображения 9 содержит также регистры цвета 28 (28R, 28G, 28B) для R, G и B цветов, каждый из которых выполнен из восьми линеек по четыре ячейки цвета 29, формирователь машинного слова 30 и регистр дальности 31, состоящий из двух линеек по четыре (по числу планов) ячейки дальности 32 в каждой. Количество P линеек регистра дальности 31 определяется из выражения
n 2P,
где n число планов изображаемого пространства предметов.The signal generator of the
where n is the number of plans of the depicted space of objects.
В нашем случае, при n 4 значение P 2. Основание степени "2" соответствует двоичной системе исчисления дальности. In our case, when
Выходы линеек регистров цвета 28 и регистра дальности 31 подключены к соответствующим входам формирователя машинного слова 30. The outputs of the lines of color registers 28 and range register 31 are connected to the corresponding inputs of the
Информационная часть машинного слова имеет вид, приведенный на фиг. 6, и включает информацию о цветности, яркости и дальности (номер плана каждого элемента разложения). Кроме того, машинное слово включает в себя обычную для телевизионной информации служебную информацию: адрес, синхроимпульсы и др. The information part of the machine word has the form shown in FIG. 6, and includes information on color, brightness, and range (plan number of each decomposition element). In addition, the machine word includes the service information usual for television information: address, clock pulses, etc.
Формирователь сигнала дальности 7, формирователь сигнала базового изображения 9, генератор тактовых импульсов 8 могут быть выполнены, например, на микросхемах 155 серии, в частности на микросхемах 155ТМ2, 155ИР13, 155ИР22. В качестве аналого-цифрового преобразователя 26 могут быть использованы традиционные схемы, применяемые в цветном телевидении, например SDA 9087.
Блок управления 14 содержит координатно-яркостный блок 33 и информационный блок 34, выходы которых электрически соединены соответственно с входом матричного источника света 12 и с входом информационной панели 11. Первый и второй входы координатно-яркостного блока 33 электрически соединены соответственно с первым выходом вычислителя 18 и первым выходом входного устройства 10. Вход информационного блока 34 электрически соединен с вторым выходом вычислителя 18. The control unit 14 contains a coordinate-brightness unit 33 and an information block 34, the outputs of which are electrically connected respectively to the input of the
Информационный блок 34 совместно с информационной панелью 11 обеспечивают формирование информационных картин изображений ракурсов. В качестве их могут быть использованы, например, проекционная панель с блоком управления Ovation 822 фирмы Proxima или Panel Book 450 фирмы InFocus. The information block 34 in conjunction with the
В качестве координатно-яркостного блока могут быть использованы блоки, аналогичные блокам яркости телевизионных приемников или мониторов. Blocks similar to the brightness blocks of television receivers or monitors can be used as a coordinate brightness unit.
Способ формирования объемного изображения и работа устройства для его реализации осуществляются следующим образом. The method of forming a three-dimensional image and the operation of the device for its implementation are as follows.
При реализации способа тремя телекамерами 4 (4-1, 4-2 и 4-3) осуществляют покадровое формирование электрических сигналов изображения пространства предметов 5 с включением в них для каждого элемента разложения кадра электрических сигналов строчно-кадровой развертки, яркости, цветности. Телекамеры 4 расположены таким образом, что строительные оси Hb их оптических систем параллельны друг другу с эквидистантным расположением относительно изображаемого пространства предметов или пересекаются в одной точке F, при этом телекамеры 4 расположены эквидистантно (на одном расстоянии) относительно точки F. When implementing the method, three television cameras 4 (4-1, 4-2 and 4-3) carry out frame-by-frame formation of electrical signals of the image of the space of objects 5 with the inclusion in them for each element of decomposition of the frame of electrical signals of horizontal scanning, brightness, color. The
Вариант, когда строительные оси Hb оптических систем параллельны друг другу, эквивалентен случаю, изображенному на фиг. 1, если точку пересечения строительных осей F перенести в бесконечность. Вследствие этого в дальнейшем в примере рассматривается более общий случай использования изобретения с пересечением строительных осей Hb всех телекамер 4 в одной точке. The case where the construction axes Hb of the optical systems are parallel to each other is equivalent to the case depicted in FIG. 1, if the intersection point of the building axes F is moved to infinity. As a result of this, in the following, the example considers a more general case of using the invention with the intersection of the building axes Hb of all
Расстояние между центрами объективов соседних телекамер 4 (4-1, 4-2 и 4-2, 4-3) определяется соотношением
S s•L/l,
где S расстояние между центрами объективов соседних передающих камер, s расстояние между центрами глаз наблюдателей, L расстояние от передающих камер до точки пересечения строительных осей их оптических систем, l - расстояние от базовой точки 0 до экрана воспроизводящего устройства.The distance between the centers of the lenses of adjacent cameras 4 (4-1, 4-2 and 4-2, 4-3) is determined by the ratio
S s • L / l,
where S is the distance between the centers of the lenses of the adjacent transmitting cameras, s is the distance between the centers of the eyes of the observers, L is the distance from the transmitting cameras to the intersection point of the building axes of their optical systems, l is the distance from the base point 0 to the screen of the reproducing device.
Каждый элемент разложения на экране любой из телекамер 4 отображает определенный участок изображаемого пространства предметов 5. Если для каждой из телекамер 4 центр каждого элемента разложения соединить прямой линией с центром отображаемого им участка пространства предметов 5, то в результате мы получим схему пересечения мгновенных положений (развертку) оптических осей H телекамер 4 (фиг. 2). В данном случае под оптической осью понимается направление обзора, по которому в данный момент телекамера 4 воспринимает изображаемое пространство предметов. Оптическая ось телекамеры 4-1 последовательно во времени с каждым тактом занимает положения H
На фиг. 3 приведена потактовая временная диаграмма работы телекамер 4-1 и 4-2, сигналы с которых сравниваются. Временные положения оптической оси каждой из телекамер 4-1 и 4-2 пронумерованы в соответствии с номером такта, на котором оптическая ось занимает это положение. Оптическая ось телекамеры 4-1 на 1-м, 2-м и 3-м тактах последовательно занимает положения H
На фиг. 3а приведена потактовая временная диаграмма работы цепи телекамеры 4-1 на первом (1-й такт), втором (2-й такт), третьем (3-й такт) и четвертом (4-й такт) отводах линий задержки 22-1. In FIG. Figure 3a shows the tact cycle time diagram of the operation of the circuit of the 4-1 camera on the first (1st cycle), second (2nd cycle), third (3rd cycle) and fourth (4th cycle) taps of the delay lines 22-1.
На фиг. 3b приведена потактовая временная диаграмма работы цепи телекамеры 4-2. In FIG. 3b shows a tact cycle time diagram of the operation of the circuit of the camera 4-2.
На фиг. 3с приведена потактовая выработка сигнала дальности при совпадении сигналов, поступающих с телекамер 4-1 и 4-2, в линиях задержки 22-1 и 22-2а (независимо от цвета сигнала). In FIG. Figure 3c shows the tact cycle generation of the range signal when the signals from the cameras 4-1 and 4-2 coincide in the delay lines 22-1 and 22-2a (regardless of the color of the signal).
Сигналы с телекамеры 4-1 в данном примере использования задерживаются на время Т1, равное четырем тактам. Сигналы с телекамеры 4-2 в данном примере задерживаются на время Т2 Т1/2, на два такта. The signals from the 4-1 camera in this example of use are delayed by a time T1 equal to four clock cycles. The signals from the 4-2 camera in this example are delayed by T2 T1 / 2, by two clock cycles.
Потактовое сравнивание сигналов обеих телекамер 4-1 и 4-2 показывает, что сигналы элементов разложения, отображающих участок γ, совпадут на первом такте и ему присваивается дальность плана d, первого по дальности плана относительно точки F. A one-on-one comparison of the signals of both cameras 4-1 and 4-2 shows that the signals of the decomposition elements representing the portion γ coincide on the first clock cycle and are assigned the range of the plan d, the first in the range of the plan with respect to point F.
Сигналы элементов разложения, отображающих участок w, дают совпадение сигналов на третьем такте и им присваивается дальность плана f, третьего по дальности относительно точки F. The signals of the decomposition elements representing the section w give a coincidence of the signals on the third step and they are assigned the range of the plan f, the third in range relative to point F.
Сигналы элементов разложения, отображающих участки b и α, дают совпадение сигналов на четвертом такте и им присваивается дальность плана g, четвертого по дальности относительно точки F. The signals of the decomposition elements representing sections b and α give a coincidence of signals on the fourth step and they are assigned the range of the plan g, the fourth in range relative to point F.
Таким образом, изображаемое пространство предметов 5 по дальности разделяют на планы 6 по плоскостям, проходящим через точки пересечения мгновенных положений оптических осей, связывающих центры элементов разложения на экранах телекамер 4 с центрами отображаемых этими элементами участков изображаемого пространства предметов 5, при этом дальность участков изображаемого пространства предметов для каждого элемента разложения базового изображения определяют равной дальности одного из планов 6. Thus, the imaged space of objects 5 in terms of distance is divided into
Обычно, при съемках в театре, цирке, на спортивной арене изображаемое пространство предметов по глубине (разность дальностей наиболее близких и наиболее удаленных точек) занимает определенное количество следующих друг за другом планов 6. Из этого следует, что при конструировании устройства для реализации предложенного способа с целью упрощения устройства можно принять некоторое ограниченное число планов 6, например четыре, которое и будет передавать разницу в дальности участков изображаемого пространства предметов 5. Usually, when shooting in a theater, a circus, in a sports arena, the depicted space of objects in depth (the difference in the distances of the closest and most distant points) takes a certain number of
Изменяя время задержки 12 с шагом, равным tз, можно изменять состав n следующих друг за другом планов 6, т.е. сдвигать на одну и ту же величину номер присваиваемых планов для всех участков изображаемого пространства предметов 5 одновременно, причем время задержки Т2 определяется из соотношения
0 <T2 ≅ T1.By changing the
0 <T2 ≅ T1.
В дальнейшем при воспроизведении объемного изображения это обстоятельство приведет к эффекту видимого приближения или удаления изображаемого пространства предметов 5. Этот зрительный эффект можно использовать для изменения поля видения телекамер 4 без механической перестройки положения их строительных осей. Subsequently, when reproducing a three-dimensional image, this circumstance will lead to the effect of a visible approximation or removal of the image space of objects 5. This visual effect can be used to change the field of view of
Таким образом, для получения хорошего по качеству объемного изображения пространства предметов 5 достаточно воспроизвести участки, расположенные в плоскостях, проходящих через точки пересечения мгновенных положений оптических осей H телекамер 4, предварительно определив их дальность. Thus, to obtain a good-quality three-dimensional image of the space of objects 5, it is enough to reproduce the areas located in planes passing through the intersection points of the instantaneous positions of the optical axes H of the
Определение дальности участков изображаемого пространства предметов для каждого элемента разложения кадра осуществляют путем выделения из электрических сигналов элементов разложения кадра, поступающих с каждой из передающих камер сигналов цветности по R, G и В цветам отдельно, потактового сравнивания по амплитуде по R, G и В цветам отдельно n раз дублированного выделенного сигнала одного цвета одной передающей камеры 4 с n следующими друг за другом сигналами того же цвета соседней передающей камеры 4 путем задержки полученных от передающей камеры 4 n следующих друг за другом сигналов на время Т1, определяемое из соотношения
T1 te•n,
где te время просмотра одного элемента разложения,
n количество следующих друг за другом планов, выбранное для формирования и воспроизведения объемного изображения пространства предметов,
и задержки n раз дублированных сигналов на время Т2, определяемое из соотношения
0 <T2 ≅ T1.The determination of the range of areas of the depicted space of objects for each element of the decomposition of the frame is carried out by extracting from the electrical signals of the elements of the decomposition of the frame coming from each of the transmitting cameras color signals in R, G and B colors separately, beat-by-peak comparison in amplitude for R, G and B colors separately n times the duplicated selected signal of the same color of one transmitting
T1 t e • n,
where t e is the time of viewing one decomposition element,
n the number of consecutive plans selected for the formation and reproduction of a three-dimensional image of the space of objects,
and delays n times of duplicated signals for a time T2, determined from the relation
0 <T2 ≅ T1.
Затем фиксируют номер такта в момент совпадения сигналов цветности по амплитуде и формируют сигнал дальности по номеру такта в момент совпадения сигналов цветности по амплитуде. Then, the measure number is recorded at the moment of coincidence of the color signals in amplitude and a range signal is generated according to the measure number at the moment of coincidence of the color signals in amplitude.
Устройство для формирования объемного изображения работает следующим образом. A device for forming a three-dimensional image works as follows.
Видеосигналы о изображаемом пространстве предметов 5, кадр за кадром, с телекамер 4-1, 4-2 и 4-3 в виде последовательно выдаваемых электрических сигналов элементов разложения кадра с включением в них для каждого элемента разложения электрических сигналов яркости и цветности, а также с включением в них сигналов строчно-кадровой развертки подаются на дешифраторы 20 (20-1, 20-2, 20-3). Video signals about the imaged space of objects 5, frame by frame, from television cameras 4-1, 4-2 and 4-3 in the form of sequentially issued electrical signals of the elements of decomposition of the frame with the inclusion in them for each element of decomposition of the electrical signals of brightness and color, as well as by including in them horizontal-scanning signals are supplied to decoders 20 (20-1, 20-2, 20-3).
В дешифраторах 20 из полного сигнала каждого из элементов разложения выделяются сигналы цветности, причем сигналы R пурпурный, G зеленый и В - голубой выделяются отдельно друг от друга. In the decoders 20, color signals are extracted from the full signal of each decomposition element, and the signals R magenta, G green and B - cyan are separated separately from each other.
Затем сигналы фильтруются от помех в фильтрах высокой частоты 21 (21-1R, 21-1G, 21-1B, 21-2R, 21-2G, 21-2B, 21-3R, 21-3G, 21-3B) и задерживаются в линиях задержки 22 (22-1R, 22-1G, 22-1B, 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba, 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc, 22-3R, 22-3G, 22-3B), причем каждый сигнал цветности (R, G, B) фильтруется и задерживается своей цепочкой. Then the signals are filtered out from interference in high-pass filters 21 (21-1R, 21-1G, 21-1B, 21-2R, 21-2G, 21-2B, 21-3R, 21-3G, 21-3B) and are delayed in delay lines 22 (22-1R, 22-1G, 22-1B, 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba, 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc, 22-3R, 22-3G, 22- 3B), with each color signal (R, G, B) being filtered and delayed by its chain.
Каждая посылка с линий задержки 22-1R, 22-1G и 22-1B относительно предшествующей выдается с задержкой полученных от телекамеры 4-1 следующих друг за другом сигналов на время Т1, определяемое из соотношения
T1 te•n,
где te время просмотра одного элементов разложения, te 670 нс, а n равно четырем и поступает соответственно в компараторы 23R"1-2", 23G"1-2" и 23B"1-2".Each package from the delay lines 22-1R, 22-1G and 22-1B relative to the previous one is issued with a delay received from the camera 4-1 of successive signals for a time T1, determined from the ratio
T1 t e • n,
where t e is the viewing time of one decomposition element, t e 670 ns, and n is four and enters respectively in
Каждая посылка с линий задержки 22-3R, 22-3G и 22-3B относительно предшествующей выдается с постоянной задержкой, например, равной Т2 Т1/2, т.е. равной двум тактам, и поступает соответственно в компараторы 23R"2-3", 23G"2-3" и 23B"2-3". Each package from the delay lines 22-3R, 22-3G and 22-3B relative to the previous one is issued with a constant delay, for example, equal to T2 T1 / 2, i.e. equal to two clock cycles, and enters respectively the
Каждая посылка с линий задержки 22-2Rс, 22-2Gc и 22-2Вс относительно предшествующей выдается в режиме, подобном режиму выдачи сигналов с линий задержки 22-1R, 22-1G и 22-1В и поступает соответственно в компараторы 23R"2-3", 23G"2-3" и 23В"2-3". Each package from the delay lines 22-2Rc, 22-2Gc and 22-2Vc relative to the previous one is issued in a mode similar to the mode of issuing signals from the delay lines 22-1R, 22-1G and 22-1V and enters 23R "2-3, respectively ", 23G" 2-3 "and 23B" 2-3 ".
Каждая посылка с линий задержки 22-2Ra, 22-2Ga и 22-2Ва относительно предшествующей выдается в режиме, подобном режиму выдачи сигналов с линий задержки 22-3R, 22-3G и 22-3В, 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba и поступает соответственно в компараторы 23R"1-2", 23G"1-2" и 23В"1-2". Each package from the delay lines 22-2Ra, 22-2Ga and 22-2VA relative to the previous one is issued in a mode similar to the mode of issuing signals from the delay lines 22-3R, 22-3G and 22-3V, 22-2Ra, 22-2Ga, 22 -2Ba and enters, respectively, in the
В случае применения большего количества передающих камер, размещенных между крайними (в нашем случае между телекамерами 4-1 и 4-3), сигнал с линий задержек, установленных в их цепях, должен выдаваться в режиме задержек, аналогичном режиму линий задержек 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba и 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc. In the case of using a larger number of transmitting cameras located between the extreme ones (in our case, between the cameras 4-1 and 4-3), the signal from the delay lines installed in their circuits should be issued in the delay mode similar to the mode of the delay lines 22-2Ra, 22-2Ga, 22-2Ba and 22-2Rc, 22-2Gc, 22-2Bc.
Поступившие с линий задержки 22 в компараторы 23 сигналы цветности сравниваются в дифференциальных компараторах 23 по амплитуде сигнала, причем сравнивание производят по каждому цвету (R, G, B) отдельно. При совпадении амплитуд сравниваемых сигналов компараторы 23 вырабатывают сигналы, поступающие на блоки мажоритарной логики 24. Блок мажоритарной логики 24 состоит из n элементов мажоритарной логики "два из трех" для каждого из планов (в нашем случае 4). Сигнал на выходе каждого из элементов блока мажоритарной логики 24 появляется при подаче сигнала, как минимум, на два входа из трех. Совпадение на некотором такте амплитуды сигналов из цепей телекамер 4-1 и 4-2 (или 4-2 и 4-3) всех трех цветов или хотя бы двух из них указывает на то, что сравниваются сигналы цветности элементов разложения одного и того же участка изображаемого пространства предметов. При одновременном появлении на входе блока мажоритарной логики 24, как минимум, двух сигналов от дифференциальных компараторов 23 на одном из выходов блока мажоритарной логики 24 появляется сигнал, передаваемый в схему ИЛИ 25, а затем в регистр дальности 31. Номер выхода блока мажоритарной логики 24, на котором появился сигнал, однозначно связан с номером такта момента появления сигнала, следовательно, и с дальностью плана (d, e, f, g), которую необходимо присвоить сигналу обрабатываемого элемента разложения. The color signals received from the delay lines 22 to the comparators 23 are compared in the differential comparators 23 in terms of the signal amplitude, and the comparisons are made for each color (R, G, B) separately. When the amplitudes of the compared signals coincide, the comparators 23 generate signals arriving at the blocks of
Для формирования сигнала базового изображения дублируют электрические сигналы элементов изображения с телекамеры 4-2 с выделенными сигналами цветности по R, G и B цветам отдельно и присоединяют к ним полученные синхронные им сигналы дальности. To generate the signal of the basic image, the electrical signals of the image elements from the camera 4-2 are duplicated with the selected color signals according to R, G and B colors separately and the received synchronous range signals are connected to them.
С выхода схемы ИЛИ 25 сигналы о дальности (номере плана) элемента разложения (d, e, f, g) поступают в формирователь сигнала базового изображения 9, куда одновременно на аналого-цифровой преобразователь 26 поступают сигналы цветности этого элемента разложения. From the output of the
В регистре ввода 27 сигналы цветности приобретают цифровую форму, а затем передаются в регистры цвета 28 (28R, 28G, 28B), каждый из которых выполнен из восьми линеек по n ячеек цвета 29 (n определяется числом планов, в нашем случае n 4). In
В регистрах цвета 28 одновременно вошедшие в первые ячейки цвета 29 сигналы цветности элемента разложения с каждым тактом переходят из одной ячейки цвета 29 в другую в направлении к выходу. Во время этого движения сигнала на одном из тактов в регистре дальности 31, состоящем из двух линеек по четыре (по числу планов) ячейки дальности 32 в каждой, в одной из пар ячеек дальности 31 появляется сигнал дальности. Сигналы дальности в ячейках дальности 31 также с каждым тактом перемещаются в направлении к выходу для входа в формирователь машинного слова 30 и при входе в формирователь машинного слова 30 образуют с одновременно с ним вошедшими сигналами цветности сигнал элемента разложения базового изображения. In color registers 28, simultaneously entering the first cells of
В том случае, когда за четыре такта, то есть за время прохождения сигналом цветности элемента разложения от входа до выхода регистра цвета 28, в регистре дальности 31 не появится сигнал дальности, вследствие того что при сравнении сигналов в формирователе сигнала дальности 7 от цепочек двух пар соседних телекамер 4 по амплитуде не было совпадения их величин ни в одной из пар, этому элементу разложения присваивается дальность одного из планов 6. In the case when for four clock cycles, that is, during the passage of the color signal of the decomposition element from the input to the output of the
Информационная часть машинного слова имеет вид, приведенный на фиг. 6, и включает информацию о цветности, яркости и дальности (номер плана каждого элемента разложения). Кроме того, машинное слово включает в себя обычную для телевизионной информации служебную информацию: адрес, синхроимпульсы и др. The information part of the machine word has the form shown in FIG. 6, and includes information on color, brightness, and range (plan number of each decomposition element). In addition, the machine word includes the service information usual for television information: address, clock pulses, etc.
После образования сигнала элемента разложения базового изображения он в виде машинного слова в последовательном коде по каналу связи 2 передается для воспроизведения. Функционирование формирователя сигнала дальности 7 и формирователя сигнала базового изображения 9 синхронизируется импульсами, поступающими с генератора тактовых импульсов 8. After the formation of the signal of the decomposition element of the basic image, it is transmitted in the form of a machine word in a serial code through the
Способ воспроизведения объемного изображения и работа устройства для его реализации осуществляются следующим образом. The method for reproducing a three-dimensional image and the operation of the device for its implementation are as follows.
Оптическая система блока воспроизведения объемного изображения включает информационную панель 11, оптический формирователь, выполненный, например, в виде линзы 13, и матричный источник света 12. The optical system of the volumetric image reproducing unit includes an
В оптической системе в данном случае принята система прямоугольных координат (X, Y, Z) (фиг. 7). За начало отсчета принят центр U симметрии матричного источника света 12, при этом W оптический центр линзы 13 с координатами Xw, Yw, Zw lo, где lo расстояние между матричным источником света 12 и линзой 13, а D яркостные точки, воспроизводимые матричным источником света 12. На фиг. 7 показана оптическая схема восприятия изображения из базовой точки O (Xo, Yo, Zo) и произвольной точки наблюдения V (Xv, Yv, Zv) некоторой точки изображения A (Xa, Ya, Za). In the optical system, in this case, a system of rectangular coordinates (X, Y, Z) is adopted (Fig. 7). The reference point is the center of symmetry U of the
Первоначально, в отсутствии наблюдателей 17, блок воспроизведения объемного изображения 3 воспроизводит плоское изображение для одного, принятого за базовое, положения глаза наблюдателя 17 (базовая точки O (Xo, Yo, Zo). В этом случае на входе оптического локатора 15 нет сигналов от контррефлекторов 16 и отсутствуют, соответственно, сигналы на первом входе вычислителя 12. Информация, поступающая с внешнего запоминающего устройства 19 на третий вход вычислителя 18 или с входного устройства 10 на его второй вход, передается вычислителем 18 на воспроизведение без изменения. Initially, in the absence of observers 17, the volumetric
При появлении наблюдателей 17 и при условии, что они могут менять свое расположение перед информационной панелью 11, за время кадра на информационной панели 11 необходимо из плоского изображения для базовой точки О сформировать 2М плоских изображений ракурсов, по одному для каждого глаза М наблюдателей 17, и поочередно подать их с помощью синхронно формируемых на матричном источнике света 12 световых пучков в глаза наблюдателей 17, для чего необходимо определить пространственные координаты глаз наблюдателей 17. When observers 17 appear, and provided that they can change their location in front of the
При работе оптического локатора 15 сформированный в нем инфракрасный луч поочередно, элемент за элементом, освещает часть пространства перед собой (эту часть пространства назовем углом сектора обзора), последовательно попадая на контррефлекторы 16, расположенные, например, на лбу у глаз наблюдателя 17. Вследствие большой отражательной способности контррефлекторов 16 (на 3-4 порядка превышающей отражательную способность обычных предметов в комнате) оптический локатор 15 зафиксирует мощные сигналы в моменты попадания луча на них. Так как на теле каждого из наблюдателей 17 закреплены два контррефлектора 16 и они расположены на известном расстоянии друг от друга, то оптический локатор 15 зафиксирует для каждого наблюдателя 17 последовательно два разнесенных во времени сигнала примерно одинаковой интенсивности. Информация о текущих угловых координатах зондирующего луча в моменты фиксации сигналов от контррефлекторов 16 подается в вычислитель 18, который по ним определяет пространственные координаты глаз наблюдателей 17. When the optical locator 15 is operating, the infrared beam formed in it, one element after another, illuminates part of the space in front of you (this part of the space will be called the angle of the viewing sector), sequentially reaching the counterreflectors 16 located, for example, on the forehead at the eye of the observer 17. Due to the large the reflectivity of counterreflectors 16 (3-4 orders of magnitude higher than the reflectivity of ordinary objects in the room), the optical locator 15 will capture powerful signals when the beam hits them. Since two counterreflectors 16 are fixed on the body of each of the observers 17 and they are located at a known distance from each other, the optical locator 15 will fix for each observer 17 sequentially two signals of approximately the same intensity spaced in time. Information about the current angular coordinates of the probe beam at the moments of fixation of signals from the counterreflectors 16 is supplied to the computer 18, which determines the spatial coordinates of the eyes of the observers 17.
По полученным координатам синхронно
на информационной панели 11 с регулируемой светопроводимостью за время кадра по электрическим сигналам базового изображения поочередно воспроизводят 2М информационных картин изображений ракурсов, каждая из которых сформирована для одного из глаз наблюдателей 17 в соответствии с его координатами;
на матричном источнике света 12 за время кадра последовательно по одной для каждого глаза формируется 2М светящихся яркостных точек D, свет от которых линзой 13 формируется в световой пучок, проходящий через всю рабочую зону информационной панели 11 и направленный в тот глаз наблюдателя 17, по пространственным координатам которого определено место расположения формируемой яркостной точки D на плоскости матричного источника света 12. Если оптический формирователь 12 будет выполнен в виде линзового растра, то световой пучок, направленный в тот глаз наблюдателя 17, для которого на информационной панели 11 воспроизведена информационная картина, должен быть сформирован с помощью множества яркостных точек D на экране матричного источника света 12, по одной для каждой линзы растра. Если оптический формирователь 13 будет выполнен в виде щелевой жидкокристаллической матрицы, то световой пучок, направляемый в глаз наблюдателя 17, будет формироваться с помощью светового столбца на экране матричного источника света 12.By received coordinates synchronously
on the
on the
Информационные картины изображений ракурсов формируются с воспроизведением элементов разложения в порядке убывания величин дальности отображаемых ими участков изображаемого пространства предметов с общим для всех информационных картин изображений ракурсов количеством элементов разложения и общими для идентичных для одного кадра элементов разложения характеристиками яркости и цветности. Это необходимо для того, чтобы при воспроизведении оптических изображений ракурсов элементы разложения, отображающие более далекие участки изображаемого пространства предметов, были заменены элементами разложения, отображающими более близкие участки, которые в пространстве для этого ракурса закрывают вышеуказанные более далекие участки. Informational pictures of the angle images are formed with the decomposition elements being reproduced in descending order of the range values of the parts of the image space of objects displayed by them with the total number of decomposition elements for all informational images of the angle images and the brightness and color characteristics common to the decomposition elements identical for one frame. This is necessary so that when reproducing optical images of the angles, the decomposition elements representing the farther portions of the image space of the objects are replaced by the decomposition elements showing the closer portions that close the above farther sections in the space for this angle.
При формировании информационных картин изображений ракурсов
адресная часть машинного слова выделяется,
адресная часть машинного слова пересчитывается столько раз, сколько глаз наблюдателей 17 выявлено оптическим локатором 15,
информационная часть машинного слова, соответствующая данному элементу разложения, сохраняется для всех видеостраниц,
каждый элемент разложения базового изображения пересчитывается в 2М элементов разложения изображений ракурсов, после чего всем им присваивается яркость и цветность соответствующего элемента разложения базового изображения,
вычислитель 18 формирует по одной видеостранице на каждый ракурс и поочередно передает содержание каждой видеостраницы для воспроизведения, а также формирует сигналы, управляющие пространственным разделением воспринимаемой видеоинформации.When forming informational pictures of image angles
the address part of the machine word is highlighted,
the address part of the machine word is recounted as many times as the eyes of the observers 17 are detected by the optical locator 15,
the information part of the machine word corresponding to this decomposition element is stored for all video pages,
each decomposition element of the base image is converted into 2M angular image decomposition elements, after which all of them are assigned the brightness and color of the corresponding decomposition element of the basic image,
the computer 18 generates one video page per view and transmits the contents of each video page for playback, and also generates signals that control the spatial separation of the perceived video information.
Импульсы, поступающие с генератора тактовых импульсов 8, синхронизируют работу всего устройства для формирования и воспроизведения объемного изображения. The pulses from the
Для произвольной точки наблюдения V (Xv, Yv, Zv) пересчет координат некоторой точки изображения A(Xa, Ya, Za) может быть осуществлен следующим образом. For an arbitrary observation point V (Xv, Yv, Zv), the coordinates of a certain point of the image A (Xa, Ya, Za) can be recalculated as follows.
Координаты проекции Io точки А из базовой точки О на плоскость информационной панели 11 составляют Xio, Yio, Zio li, где li расстояние между плоскостями матричного источника света 12 и информационной панели 11. Координаты проекции lv той же точки А для ракурса из точки V на информационной панели 11 составят Xiv, Yiv, Ziv li. Координаты яркостной точки Dv на матричном источнике света 12, воспринимаемой из точки V, составят Xdv, Ydv, Zdv 0. The coordinates of the projection Io of point A from the base point O onto the plane of the
Уравнения для пересчета координат элементов разложения базового изображения на плоскости информационной панели 11 и яркостных точек на плоскости матричного источника света 12 в случае нахожденя глаза наблюдателя 17 в произвольной точке V будут иметь вид
а) для пересчета координат элементов разложения базового изображения в случае передачи и приема базового изображения реальных объектов, когда имеется информация о положении элемента разложения базового изображения на плоскости информационной панели 11 и номер плана (координата Za) воспроизводимой точки А объемного изображения
Xiv Xio•Zv•(Zo-Za)/(Zo•(Zv-Za))-Xv•Za/(Zv-Za), (1)
Yiv Yio•Zv•(Zo-Za)/(Zo•(Zv-Za))-Yv•Za/(Zv-Za), (2)
б) для пересчета координат элементов разложения базового изображения в случае передачи и приема базового изображения, синтезированного на ЭВМ, когда оно с координатами каждого элемента изображения А(Xa, Ya, Za) уже содержится в памяти вычислителя, производящего пересчет положения элементов изображения
Xiv Xa•(Za-li)/(Zv-Za)-Xv•(Za-li)/(Zv-Za), (3)
Yiv Ya•(Za-li)/(Zv-Za)-Yv•(Za-li)/(Zv-Za), (4)
в) для пересчета координат яркостных точек, на матричном источнике света 12, обеспечивающих восприятие видеоизображения из точки V
Xdv (Zv•Xo-Xv•lo)/(Zv-lo), (5)
Ydv (Zv•Yo-Yv•lo)/(Zv-lo), (6)
г) для пересчета координат яркостных точек на матричном источнике света 12, обеспечивающих восприятие видеоизображения из точки V при условии использования координат только одной расчетной точки на лице наблюдателя 17, например на его переносице, и условии использования фиксированного расстояния между глаз наблюдателя 17, например, равного 64 мм, уравнение 7 примет вид
Xdv1 (Zv•Xo-(Xv-32)•lo)/(Zv-lo), (5а)
Xdv2 (Zv•Xo-(Xv-32)•lo)/(Zv-lo), (6б)
здесь координата Xv координата переносицы наблюдателя.The equations for recalculating the coordinates of the decomposition elements of the basic image on the plane of the
a) to recalculate the coordinates of the decomposition elements of the basic image in the case of transmission and reception of the basic image of real objects, when there is information about the position of the decomposition element of the basic image on the plane of the
Xiv Xio • Zv • (Zo-Za) / (Zo • (Zv-Za)) - Xv • Za / (Zv-Za), (1)
Yiv Yio • Zv • (Zo-Za) / (Zo • (Zv-Za)) - Yv • Za / (Zv-Za), (2)
b) to recalculate the coordinates of the decomposition elements of the basic image in the case of transmission and reception of the basic image synthesized on a computer, when it with the coordinates of each image element A (Xa, Ya, Za) is already stored in the memory of the computer that recalculates the position of the image elements
Xiv Xa • (Za-li) / (Zv-Za) -Xv • (Za-li) / (Zv-Za), (3)
Yiv Ya • (Za-li) / (Zv-Za) -Yv • (Za-li) / (Zv-Za), (4)
c) to recalculate the coordinates of the brightness points, on the
Xdv (Zv • Xo-Xv • lo) / (Zv-lo), (5)
Ydv (Zv • Yo-Yv • lo) / (Zv-lo), (6)
d) to recalculate the coordinates of the brightness points on the
Xdv1 (Zv • Xo- (Xv-32) • lo) / (Zv-lo), (5a)
Xdv2 (Zv • Xo- (Xv-32) • lo) / (Zv-lo), (6b)
here the coordinate Xv is the coordinate of the nose bridge of the observer.
Формирование видеостраниц изображений ракурсов, последовательная коммутация страниц в порядке их нумерации и поэлементная выдача видеоинформации на воспроизводящее устройство осуществляется программными средствами. Например, если пересчет координат производится с помощью языка высокого уровня, например СИ, то такую организацию видеостраниц можно вызвать процедурой putpixel (X, Y, Color), или на Ассемблере командой mov [X, Y] Color. The formation of video pages of image angles, sequential switching of pages in the order of their numbering and the element-by-element delivery of video information to a reproducing device is carried out by software. For example, if the coordinates are recalculated using a high-level language, for example, SI, then this organization of video pages can be called with the putpixel (X, Y, Color) procedure, or in Assembler with the mov [X, Y] Color command.
Полное объемное изображение каждый наблюдатель 17 получит по сумме двух индивидуальных изображений ракурсов, соответствующих индивидуальным координатам его глаз. При этом допустимое время включения элементов информационной панели 11 может быть порядка 2 мс. Each observer 17 will receive a full three-dimensional image by the sum of two individual angle images corresponding to the individual coordinates of his eyes. In this case, the allowable time for switching on the elements of the
Предлагаемые способ формирования и воспроизведения объемного изображения и устройство для его реализации обеспечивают многоракурсное видеоизображение для нескольких наблюдателей, причем ракурс стереоизображения определяется месторасположением наблюдателя относительно общего для них экрана без каких-либо дополнительных оптических устройств, включая специальные очки. The proposed method for generating and reproducing a three-dimensional image and a device for its implementation provide a multi-angle video image for several observers, and the stereo image angle is determined by the location of the observer relative to their common screen without any additional optical devices, including special glasses.
Следует иметь в виду, что форма выполнения изобретения, описанная выше и показанная на чертежах, представляет собой только возможный предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть использованы различные вариации выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, отдельные элементы могут быть заменены эквивалентными. It should be borne in mind that the embodiment of the invention described above and shown in the drawings is only a possible preferred embodiment. Various variations of the invention may be used with respect to the shape, size and arrangement of the individual elements, individual elements may be replaced by equivalent ones.
Источники информации
1. Omura K. Tetsutani N. Kushino F. (ATR Comm.Sys.Res.Lab, Kyoto,Japan) Лентикулярный стереоскопический дисплей со слежением за положением глаза, не требующий дополнительных приспособлений (на зрителе), 94 0097, 1994, р. 187-190.Sources of information
1. Omura K. Tetsutani N. Kushino F. (ATR Comm.Sys.Res.Lab, Kyoto, Japan) Lenticular stereoscopic display with eye tracking that does not require additional devices (on the viewer), 94 0097, 1994, p. 187-190.
2. Шыырап Ю.М. и др. Формирование сигнала вещательной системы объемного телевидения. Техника кино и телевидения, N 12, 1988, с. 34-36. 2. Shyyrap Yu.M. et al. Signal formation of a surround television broadcast system. Technique of film and television,
3. Патент РФ N 1688459, кл. H 04 N 13/00, пуб. 30.10.91. 3. RF patent N 1688459, cl. H 04
Claims (8)
S s • L/l,
где S расстояние между центрами объективов соседних передающих камер;
s расстояние между центрами глаз наблюдателей;
L расстояние от передающих камер до точки пересечения строительных осей их оптических систем;
l расстояние от базовой точки 0 до экрана воспроизводящего устройства.4. The method according to PP.2 and 3, characterized in that the distance between the centers of objects of adjacent transmitting cameras is determined based on the ratio
S s • L / l,
where S is the distance between the centers of the lenses of the adjacent transmitting cameras;
s is the distance between the centers of the eyes of the observers;
L is the distance from the transmitting chambers to the intersection point of the building axes of their optical systems;
l distance from base point 0 to the screen of the playback device.
T1 te • n,
где te время просмотра одного элемента разложения,
n количество следующих друг за другом планов, выбранное для формирования воспроизведения объемного изображения пространства предметов.5. The method according to PP. 2 to 4, characterized in that when determining the distance of the portions of the image space of objects for each element of the decomposition of the frame is isolated from the electrical signals of the elements of the decomposition of the frame coming from each of the transmitting cameras, the color signals for R, G and B colors separately, computed by the amplitude R, G and B colors separately n times duplicated selected signal of the same color of one transmitting camera, with successive signals of the same color of the adjacent transmitting camera, for which the received from the transmitter is delayed The signals following one after another for a time T1, record the cycle numbers at the moment of coincidence of the color signals in amplitude and generate a range signal according to the number of the cycle at the moment of coincidence of color signals in amplitude, and to generate a signal of the basic image, the electrical signals of image elements are duplicated with one of transmitting cameras with dedicated color signals for R, G and B colors separately and attach to them the received synchronous range signals, while the delay time T1 is determined from the ratio
T1 t e • n,
where t e is the time of viewing one decomposition element,
n is the number of consecutive plans selected to form the reproduction of the volumetric image of the space of objects.
0 < Т2 < Т1.6. The method according to claim 5, characterized in that changes in the composition of n successive plans delay n duplicated signals for a time T2, determined based on the ratio
0 <T2 <T1.
n 2P,
где n выбранное для устройства число следующих друг за другом планов для формирования объемного изображения пространства предметов, при этом аналого-цифровой преобразователь своими выходами подключен к входам регистра ввода, выходы регистра ввода подключены к входам регистров сдвига сигнала цветности, выходы блока элементов ИЛИ подключены к входам сдвигового регистра сигнала дальности, выходы регистра сдвига сигналов цветности и сдвигового регистра сигнала дальности подключены к входам формирователя машинного слова, а блок воспроизведения объемного изображения содержит зафиксированные в пространстве друг относительно друга, оптически связанные между собой и с глазами наблюдателей и расположенные в плоскостях, параллельных друг другу и перпендикулярных оси, проходящей через их центры симметрии, оптический формирователь световых пучков, матричный источник света и информационную панель с регулируемой светопроводимостью, а также блок управления матричным источником света и информационной панелью, первый и второй выходы которого электрически подключены соответственно к входам матричного источника света и информационной панели, а также содержит приемное устройство, вычислитель и блок определения координат глаз наблюдателя, при этом электрический выход блока определения координат глаз наблюдателя подключен к первому входу вычислителя, первый и второй выходы которого электрически подключены соответственно к первому и второму входу блока управления матричным источником света и информационной панелью, а первый и второй выходы приемного устройства электрически соединены соответственно с третьим входом блока управления и вторым входом вычислителя.7. A device for generating and reproducing a volumetric image, comprising a block for generating a signal of a volumetric image, a communication channel and a unit for reproducing a volumetric image, the block for generating a signal of a volumetric image contains at least two transmitting cameras, a shaper of a range signal connected to its inputs to the outputs of the transmitting cameras and including high-pass filters, as well as a clock generator and an analog-to-digital converter, distinguishing The fact that the range signal shaper contains one, connected to each of the transmitting cameras, a decoder, the inputs of which are inputs of the range signal shaper, three high-pass filters connected to each of the decoders in parallel, each for one of R, G and B color components of the video signal, delay lines connected to each of the high-pass filters, one for R, G and B color components of the video signal for the chains of the extreme transmitting cameras and two for R, G and B color components of the video signal, p parallel to each other for chains of intermediate transmitting cameras, one differential comparator for two delay lines of the same color component of the video signal from the circuits of neighboring transmitting cameras connected by their inputs to the outputs of these delay lines and having n (n 4) comparison elements each, one majority block logic for three differential comparators in the circuits of two adjacent transmitting cameras, connected by its inputs to the outputs of these differential comparators and having n (n 4) comparison elements, as well as a block of OR elements connected to its inputs with the outputs of the majority logic blocks with n (n 4) comparison elements and with the number of inputs of each comparison element equal to the number of majority logic blocks, while the number of taps on the delay lines in the circuits of one of the extreme transmitting cameras is 1, in the chains of the other extreme transmitting camera it is equal to n, and in the chains of intermediate transmitting cameras with two delay lines for each color component of the video signal, one of the delay lines has one tap, and the other, parallel to it, has the number of taps equal to n (n 4), the analog-to-digital converter is connected to the output of one of the decoders with its input, the volumetric signal generating unit contains a base image signal generator, including an analog-to-digital converter, input register, color registers for R, G and B colors separately, each of which is made of eight lines of n color cells, a machine word shaper and a range register, consisting of P lines of n range cells in each, where P is determined from the expression
n 2P,
where n is the number of consecutive plans selected for the device to form a three-dimensional image of the space of objects, while the analog-to-digital converter is connected to the inputs of the input register by the outputs, the outputs of the input register are connected to the inputs of the color shift registers, the outputs of the block of elements OR are connected to the inputs the shift register of the range signal, the outputs of the shift register of chroma signals and the shift register of the range signal are connected to the inputs of the shaper of the machine word, and the block conducting a three-dimensional image contains fixed in space relative to each other, optically connected with each other and with the eyes of observers and located in planes parallel to each other and perpendicular to the axis passing through their centers of symmetry, an optical shaper of light beams, a matrix light source and an information panel with adjustable light conduction, as well as the control unit matrix light source and information panel, the first and second outputs of which are electrically connected respectively It also connects to the inputs of the matrix light source and the information panel, and also contains a receiving device, a computer, and an observer’s eye coordinate determining unit, while the electrical output of the observer’s eye coordinate determining unit is connected to the first input of the computer, the first and second outputs of which are electrically connected respectively to the first and the second input of the control unit of the matrix light source and the information panel, and the first and second outputs of the receiving device are electrically connected respectively to a third them the input of the control unit and the second input of the calculator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106016A RU2097940C1 (en) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | Method for generation and displaying of three- dimensional image and device which implements said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106016A RU2097940C1 (en) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | Method for generation and displaying of three- dimensional image and device which implements said method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95106016A RU95106016A (en) | 1997-01-20 |
RU2097940C1 true RU2097940C1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=20166864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95106016A RU2097940C1 (en) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | Method for generation and displaying of three- dimensional image and device which implements said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2097940C1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA002467B1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-04-25 | Игорь Петрович Курганов | Method for generating an image in systems having objects moving with respect to each other |
WO2008130277A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Vasily Alexandrovich Ezhov | Method for watching stereoimages with a full resolution at each angle and a device for carrying out said method |
WO2010073107A1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | Stunny 3D, Llc | Method for forming and observing stereo images having maximum spatial resolution and a device for carrying out said method |
RU2463731C1 (en) * | 2009-06-29 | 2012-10-10 | Сони Корпорейшн | Stereoimage data transmitting apparatus and method, stereoimage data receiving apparatus and method, image data transmitting apparatus and image data receiving apparatus |
RU2472193C1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-01-10 | Святослав Николаевич Гузевич | Method of producing stereo images and device for realising said method |
EA018398B1 (en) * | 2010-10-28 | 2013-07-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Мидивисана" | Method and apparatus producing three-dimentional image of an object |
RU2517685C2 (en) * | 2009-12-25 | 2014-05-27 | Сони Корпорейшн | Device and method of imaging and programme to this end |
RU2517402C2 (en) * | 2008-07-25 | 2014-05-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Subtitle 3d image processing |
RU2519433C2 (en) * | 2008-10-21 | 2014-06-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Method and system for processing input three-dimensional video signal |
RU2557470C2 (en) * | 2009-09-17 | 2015-07-20 | Сони Корпорейшн | Image signal processing device, transmitting device, image signal processing method, program and image signal processing system |
RU2559735C2 (en) * | 2009-09-16 | 2015-08-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | 3d display size compensation |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999065249A1 (en) * | 1998-05-27 | 1999-12-16 | Svyatoslav Ivanovich Arsenich | Stereoscopic system |
-
1995
- 1995-04-18 RU RU95106016A patent/RU2097940C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, авторское свидетельство 1688459, кл. H 04 N 13/00, 1991. * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA002467B1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-04-25 | Игорь Петрович Курганов | Method for generating an image in systems having objects moving with respect to each other |
WO2008130277A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Vasily Alexandrovich Ezhov | Method for watching stereoimages with a full resolution at each angle and a device for carrying out said method |
US7929066B2 (en) | 2007-04-20 | 2011-04-19 | Stunny 3D, Llc | Stereoscopic method and a device for implementation thereof |
RU2517402C2 (en) * | 2008-07-25 | 2014-05-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Subtitle 3d image processing |
RU2519433C2 (en) * | 2008-10-21 | 2014-06-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Method and system for processing input three-dimensional video signal |
WO2010073107A1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | Stunny 3D, Llc | Method for forming and observing stereo images having maximum spatial resolution and a device for carrying out said method |
RU2463731C1 (en) * | 2009-06-29 | 2012-10-10 | Сони Корпорейшн | Stereoimage data transmitting apparatus and method, stereoimage data receiving apparatus and method, image data transmitting apparatus and image data receiving apparatus |
RU2559735C2 (en) * | 2009-09-16 | 2015-08-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | 3d display size compensation |
RU2557470C2 (en) * | 2009-09-17 | 2015-07-20 | Сони Корпорейшн | Image signal processing device, transmitting device, image signal processing method, program and image signal processing system |
RU2517685C2 (en) * | 2009-12-25 | 2014-05-27 | Сони Корпорейшн | Device and method of imaging and programme to this end |
EA018398B1 (en) * | 2010-10-28 | 2013-07-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Мидивисана" | Method and apparatus producing three-dimentional image of an object |
RU2472193C1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-01-10 | Святослав Николаевич Гузевич | Method of producing stereo images and device for realising said method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95106016A (en) | 1997-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4567513A (en) | Three dimensional television system | |
US5510832A (en) | Synthesized stereoscopic imaging system and method | |
AU557618B2 (en) | Stereoscopic television system | |
JP3038494B2 (en) | All-color three-dimensional projection display device | |
US8482601B2 (en) | Method and apparatus for 3-D electron holographic visual and audio scene propagation in a video or cinematic arena, digitally processed, auto language tracking | |
RU2097940C1 (en) | Method for generation and displaying of three- dimensional image and device which implements said method | |
US6201566B1 (en) | Video display method and video display apparatus | |
US20030039031A1 (en) | Observer-adaptive autostereoscopic display | |
US4528587A (en) | Three-dimensional video apparatus and methods using composite and mixed images | |
US5155750A (en) | Stereoscopic radiographic inspection system | |
US6183089B1 (en) | Motion picture, TV and computer 3-D imaging system and method of use | |
JPH08186845A (en) | Focal distance controlling stereoscopic-vision television receiver | |
CA1166491A (en) | Stereoscopic television(unaided with lip sync) on standard bandwidth-method and apparatus | |
SU1192168A1 (en) | Method and apparatus for generating and reproducing television signal of pseudostereoscopic picture | |
US4994898A (en) | Color television system for processing signals from a television camera to produce a stereoscopic effect | |
EP0230704B1 (en) | Three dimensional television system | |
WO1995013684A1 (en) | Time-division three-dimensional projecting method of projecting three-dimensional image and additionally displaying signal | |
EP0034984A2 (en) | Method, apparatus and process for generating television signals for viewing and reproduction of three dimensional holografic visual scenes | |
JPH0193981A (en) | Stereoscopic video system image pick-up device | |
Balasubramonian et al. | On the merits of bicircular polarization for stereo color TV | |
RU2090980C1 (en) | Three-dimensional image shaping device | |
RU2059995C1 (en) | Method for generation of three-dimensional image | |
CA1294361C (en) | Three dimensional television system | |
KR900007639B1 (en) | Stereoscopic television system | |
JPS63215283A (en) | Stereoscopic image photographing and recording device |