CN101980068A

CN101980068A - 一种三维立体成像方法和系统

Info

Publication number: CN101980068A
Application number: CN2010105019985A
Authority: CN
Inventors: 刘武强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-02-23

Abstract

本发明涉及一种三维立体成像方法和三维立体成像系统。该三维立体成像系统，包括二维画面制作装置和二维画面显示装置，所述二维画面制作装置包括画面分切单元和画面拼合单元，所述画面分切单元用于将三维景物按照物理景物深度纵向分切制作成若干二维层面，所述画面拼合单元用于将将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；所述二维画面显示装置包括一主机、与该主机连接的一多屏显示卡以及与该多屏显示卡连接的多个显示器，制作好的二维画面被主机发送到多屏显示卡，多屏显示卡再将该二维画面输出给多个显示器分别显示每个二维层面，多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。本发明通过现有的多屏显示卡与多个显示器连接，并且将显示器与一个多屏显示卡连接，一个多屏显示卡受一个主机控制，从而很方面的控制各显示器显示画面的同步，方法简单，成本低廉。

Description

一种三维立体成像方法和系统

【技术领域】

本发明属于三维立体成像技术领域，涉及一种三维立体成像方法和三维立体成像系统。

【背景技术】

三维显示区别于二维显示最根本的区别就在于，要用各种方法给观看者带来视觉的深度感知，使人自然或者不自然的获得画面中第三维的信息。对于三维立体成像技术而言，还原三维立体空间中的真实物理景深非常重要，也是使人眼能够感知到三维立体图像的最关键的因素。

发明人之前在专利申请号为200910109909.X的中国发明专利，介绍了一种三维立体成像方法，该方法是按照物理景物深度将三维景物纵向分切制作成若干二维层面，然后将各二维层面分别同时显示出来形成二维画面，并使显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像，在该专利中，是将一个具有深度信息的三维景物按照景物深度的方向进行层切，然后将每一层的三维景物制作成一个二维层面，将每一个二维层面显示在一个二维的显示器上面，并且是同时显示的。

需要让每一个显示器同时显示，那就需要对每个显示器的输入信号进行控制，使其做到信号同步。每个显示器是受一个显卡驱动的，通过一个主机连接多个显卡并且显示不同的画面，按照目前现有的技术比较难于实现，而设置多个主机，并且通过每个主机控制一个显卡，进而控制一个显示器的画面显示，这不仅使得成本过于高昂，而且多个主机同时显示画面，很难控制到时间同步。

【发明内容】

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提出了一种新的三维立体成像方法和系统，本发明的三维立体成像方法具有简单方便、而且系统成本低廉的优点。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种三维立体成像方法，该方法包括：

按照物理景物深度将三维景物纵向分切制作成若干二维层面；

将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；

将该二维画面通过多屏显示卡输出给多个显示器；

使多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

所述多个显示器与一个多屏显示卡连接，该多屏显示卡连接一个主机，所述显示器的数量与二维层面的数量相同。

所述二维层面的大小相同，各二维层面的空白区域为黑色，各显示器表面设置有与显示器的显示面积等大的半反半透玻璃。

多个显示器分两组相对排列，每组各显示器在同一平面内，且每组各显示器的中心在一条直线上，每一显示器发出的光线都能通过其相对的显示器反射到其相邻的显示器上。

该方法进一步包括：

将各二维层面在三维景物中所处的远近不同对二维层面进行编号，由近及远分别编号为1、2、3、4……N；

将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；

将该二维画面通过多屏显示卡输出给多个显示器；

将二维画面中的二维层面由号数由小到大通过多屏显示卡分别输出给由近及远的显示器；

使多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

步骤：“将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面”具体为：

将1-N号二维层面由号数由小到大逐行由左至右排列，每行排列的二维层面个数相同，所有的二维层面排列在一起拼接成一个二维画面；或者将1-N号二维层面由号数由小到大逐列由上至下排列，每列排列的二维层面个数相同，所有的二维层面排列在一起拼接成一个二维画面。

本发明另提供一种三维立体成像系统，包括二维画面制作装置和二维画面显示装置，所述二维画面制作装置包括画面分切单元和画面拼合单元，所述画面分切单元用于将三维景物按照物理景物深度纵向分切制作成若干二维层面，所述画面拼合单元用于将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；所述二维画面显示装置包括一主机、与该主机连接的一多屏显示卡以及与该多屏显示卡连接的多个显示器，制作好的二维画面被主机发送到多屏显示卡，多屏显示卡再将该二维画面输出给多个显示器分别显示每个二维层面，多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

所述显示器与光线成45度角。

本发明的有益的技术效果在于：

本发明通过现有的多屏显示卡与多个显示器连接，并且将显示器与一个多屏显示卡连接，一个多屏显示卡受一个主机控制，从而很方面的控制各显示器显示画面的同步，方法简单，成本低廉。

本发明通过将二维层面的空白区域设置为黑色，同时结合半反半透玻璃在黑色背景下反射光线，同时又能将背景里的光线透射出来的特点，能够很容易的使得每个显示器既能显示画面又能反射其他显示器显示的画面，从而实现三维成像，方法简单，成本低廉。

【说明书附图】

图1为实施例1中分切成三维景物的原理示意图；

图2为实施例1中制作二维层面原理示意图；

图3为实施例1中拼合的二维画面的示意图；

图4为实施例1中各显示器排列以及成像原理示意图；

图5为实施例2中二维画面制作单元的结构框图；

图6为实施例2中二维画面显示单元的结构原理图。

【具体实施方式】

本发明涉及一种三维立体成像方法和系统。本发明是在专利申请号为：200910109909.X中国发明专利的基础上所做的改进发明，与该专利所不同的是，本发明通过现有的多屏显示卡与多个显示器连接，并且将显示器与一个多屏显示卡连接，一个多屏显示卡受一个主机控制，从而很方面的控制各显示器显示画面的同步，方法简单，成本低廉。

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步的阐述和说明：

一种三维立体成像方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)：按照物理景物深度将三维景物纵向分切制作成若干二维层面。该步骤具体包括：

在三维坐标系中对三维景物进行坐标定位，以平行物理景物深度方向的坐标轴作为Z轴，垂直于物理景物深度方向的坐标轴为X轴和Y轴；

沿着Z轴将三维景物的物理景物深度均等分切，按照切分物理景物深度的方法将该三维景物被分切成若干个二维面；

将每一个二维面上的各像素点的Z轴坐标设置相同，X轴和Y轴坐标保持不变；

保持所有的二维平面上的各像素点在X轴和Y轴上的坐标不变，填充各二维平面外的空白区域制作成等大的若干沿Z轴平行排列的二维层面。填充的空白区域为黑色区域。

下面结合图1-2，并且以图1-2中的物体为例进行说明：

如图1所示，AB-CDEF为一个块状体，为一个三维景物，ABFE、ABCD、CDEF、ADE、BCF分别为该三维景物的五个面。人眼在观看该三维景物的方向与Z轴平行，即Z轴为该三维景物的物理景物深度所在的方向，对该三维景物以Z轴的方向进行平分四等分切割，切割面分别为：abcd、efgh、ijkl，切割的四块分别为：AB-cbad、abcd-efgh、efgh-ijkl、ijkl-EDCF。

由于对AB-CDEF的块状体进行四等分切分，切分出的每一块还是一个三维物体(切分的份数越多，每一块越接近于一个平面)，为了使每一个块的三维物块能够显示在二维显示器上，所以需要对每一块三维物块的景深进行处理，将该三维物块的每一个像素点“压缩”在一个平面上，即将该三维物块的所有像素点沿着Z轴方向作投影，所有的投影点集合在一垂直于Z轴的平面上，所有投影点的集合极为该三维物块的丢失掉物理景深后的二维平面的画面信息。

最后，该三维景物被分切制作后的二维层面分别为：astd、euvh、iwxl、EDCF，其中在这四个二维层面中，填充的黑色区域分别为：bdtc、fuvg和emnh、jwxk和iopl、EqrF，abcd、mfgn、uwxp、qDCr分别为可显示的区域。

步骤(2)：将各二维层面在三维景物中所处的远近不同对二维层面进行编号，由近及远分别编号为1、2、3、4。

如图2所示，即对图2中的二维层面astd、euvh、iwxl、EDCF进行编号，分别为1、2、3、4。

步骤(3)：将1-4号二维层面由号数由小到大逐行由左至右排列，每行排列两个二维层面，共两行，所有的二维层面排列在一起拼接成一个二维画面；所述二维画面的面积大小为四个二维层面的大小。拼接成的二维画面如图3所示。

步骤(4)：将该二维画面通过多屏显示卡输出给四个显示器。

步骤(5)：将二维画面中的二维层面由号数由小到大通过多屏显示卡分别输出给由近及远的显示器；

步骤(6)：使多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

如图4所示，四个显示其排列方式如下：

四个显示器41分成两组，每一组各显示器在同一平面内，且两组显示器所在的平面平行，每一组各显示器的中心在同一直线上，各显示器的大小相同。一组两个显示器之间的距离与另一组两个显示器之间的距离相同，两组显示器错开相对，以使每一显示器发出的光线42都能通过其相对的显示器反射到其相邻的显示器上。每个显示器与反射光线42成45度角。

每个显示器表面设置有与显示器的显示面积等大的半反半透玻璃。由于二层面的空白区域为黑色，而半透半反玻璃在黑色背景下反光，在光亮的背景下透射光线。

如此，则离人眼43最远的显示器中显示画面发出的光线，经余下的显示器的黑色区域的半透半反玻璃连续反射后，进入人眼，倒数第二远的显示器中显示画面发出的光线经第二远和最近的显示器的黑色区域的半透半反玻璃反射后进入人眼，第二远的显示器中显示画面发出的光线经最近的显示器黑色区域的半反半透玻璃反射后进入人眼。

人眼沿着光线反射的反方向观看，就能看到各显示器中显示画面的像44，各个像在光线反射的方向拼合成一个完整的三维景物的像，而且由于各个像离人眼距离的不同，这样该三维景物的像即具有真实的物理景深，则人眼观看到的像是三维立体的像。

实施例2

本发明另提供一种三维立体成像系统，如图5-6所示，该三维立体成像系统包括：

包括二维画面制作装置51和二维画面显示装置52，所述二维画面制作装置51包括画面分切单元511和二维画面制作单元512，所述画面分切单元511用于将三维景物按照物理景物深度纵向分切制作成四个二维层面，所述二维画面制作单元512用于将将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面。

所述二维画面显示装置52包括一主机521、与该主机连接的一多屏显示卡522以及与该多屏显示卡连接的四个显示器523，各显示器523表面设置有与显示器的显示面积等大的半反半透玻璃524，制作好的二维画面被主机521发送到多屏显示卡522，多屏显示卡522再将该二维画面输出给四个显示器523分别显示每个二维层面，各个显示器523显示的二维画面经其他显示器表面设置的半透半反玻璃524反射形成该二维画面的虚像，各虚像沿着光线反射的方向能够拼合成原三维景物的像。

各显示器的排列方式和上述实施例1相同，即为：如图四个显示器分成两组，每一组各显示器在同一平面内，且两组显示器所在的平面平行，每一组各显示器的中心在同一直线上，各显示器的大小相同。一组两个显示器之间的距离与另一组两个显示器之间的距离相同，两组显示器错开相对，以使每一显示器发出的光线都能通过其相对的显示器反射到其相邻的显示器上。每个显示器与反射光线成45度角。

该三维立体成像系统采用上述的三维立体成像方法，能够使人眼看到具有真实物理景深的三维立体图像。

需要说明的是：

步骤：“将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面”具体还可为：

将1-4号二维层面由号数由小到大逐列由上至下排列，每列排列的二维层面个数相同，所有的二维层面排列在一起拼接成一个二维画面。

三维景物被分切的个数越多，则拼合的三维立体图像越真实。

每个显示器与反射光线的夹角还可为其他角度，只要满足每一显示器发出的光线都能通过其相对的显示器反射到其相邻的显示器上即可。

每个显示器显示面积按照离人眼的远近顺序依次同步放大，其他显示器的面积大小分别是离人眼最近的显示器显示面积的4倍、9倍、16倍。

上述实施例中重点对本发明的设计原理和设计思想做了详细的说明，同时也列举了一些具体的技术方案对其设计原理和设计思想的支持，本领域的技术人员很容易通过上述的说明对本发明做一些简单改进和优化，毫无疑问的是，这些简单的改进和优化应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三维立体成像方法，该方法包括：

将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；

将该二维画面通过多屏显示卡输出给多个显示器；

使多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

2.根据权利要求1所述的三维立体成像方法，其特征在于，所述多个显示器与一个多屏显示卡连接，该多屏显示卡连接一个主机，所述显示器的数量与二维层面的数量相同。

3.根据权利要求1或2所述的三维立体成像方法，其特征在于，所述二维层面的大小相同，各二维层面的空白区域为黑色，各显示器表面设置有与显示器的显示面积等大的半反半透玻璃。

4.根据权利要求3所述的三维立体成像方法，其特征在于，多个显示器分两组相对排列，每组各显示器在同一平面内，且每组各显示器的中心在一条直线上，每一显示器发出的光线都能通过其相对的显示器反射到其相邻的显示器上。

5.根据权利要求4所述的三维立体成像方法，其特征在于，该方法进一步包括：

将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；

将该二维画面通过多屏显示卡输出给多个显示器；

使多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

6.根据权利要求5所述的三维立体成像方法，其特征在于，步骤：“将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面”具体为：

7.一种三维立体成像系统，包括二维画面制作装置和二维画面显示装置，所述二维画面制作装置包括画面分切单元和画面拼合单元，所述画面分切单元用于将三维景物按照物理景物深度纵向分切制作成若干二维层面，所述画面拼合单元用于将各二维层面按顺序拼接成一个二维画面；所述二维画面显示装置包括一主机、与该主机连接的一多屏显示卡以及与该多屏显示卡连接的多个显示器，制作好的二维画面被主机发送到多屏显示卡，多屏显示卡再将该二维画面输出给多个显示器分别显示每个二维层面，多个显示器显示的二维画面的像拼合成原三维景物的像。

8.根据权利要求7所述的三维立体成像系统，其特征在于，所述二维层面的大小相同，各二维层面的空白区域为黑色，各显示器表面设置有与显示器的显示面积等大的半反半透玻璃。

9.根据权利要求8所述的三维立体成像系统，其特征在于，多个显示器分两组相对排列，每组各显示器在同一平面内，且每组各显示器的中心在一条直线上，每一显示器发出的光线都能通过其相对的显示器反射到其相邻的显示器上。

10.根据权利要求9所述的三维立体成像系统，其特征在于，所述显示器与光线成45度角。