CN102004623B - 一种三维图像显示装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维图像显示方法，该方法为：S1.获取屏幕的当前位置信息，并根据该当前位置信息确定该屏幕在投影空间内的当前相对坐标；S2.读取存储器中预先存储的待投影物体在投影空间中的图像数据；S3.根据该图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据该当前相对坐标对剖面图像进行校正；S4.将校正后的剖面图像发送至投影模块，以使该校正后的剖面图像在该屏幕上成像；S5.在投影空间中移动该屏幕的位置，则返回步骤S1。实施本发明的技术方案，通过不断的改变屏幕的当前位置，用户将在屏幕上看到待投影物体的一组连续的剖面图像，从而对该待投影物体形成了立体效果，采用二维投影设备实现了三维图像的成像效果。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理与图像显示领域，尤其涉及一种三维图像显示装置及方法。
背景技术
众所周知，三维成像的基本原理是让观看者左右眼看到不同的画面，左眼看到左眼应该看到的画面、右眼看到右眼应该看到的画面，从而产生立体感觉；目前大部分的产品都是依据这一原理来实现。
目前，激光投影技术发展成熟，激光投影仪已经面市，其中，激光投影仪有一个特点：不需要对焦，理论上画面投射到任何距离都是清晰的，若能把激光投影仪应用在显示三维图像的装置中，那么，当屏幕在投影空间中自由移动的时候，不需要对焦，在投影空间内投影得到的图像都是清晰的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术在显示三维图像的装置中，投影仪需要根据屏幕的当前位置进行对焦，给用户带来了极大的不便的缺陷，提供一种三维图像显示装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造了一种三维图像显示装置，所述装置包括投影仪，所述投影仪包括屏幕位置采集模块、图像运算模块、以及投影模块，其中，
屏幕位置采集模块，用于获取屏幕的当前位置信息，并根据所述当前位置信息确定所述屏幕在投影空间内的当前相对坐标，其中，所述投影空间用于显示三维图像的物理空间；
图像运算模块，用于读取存储器中预先存储的待投影物体在所述投影空间中的图像数据，且根据所述图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据所述当前相对坐标对剖面图像进行校正，进而将校正后的剖面图像发送至投影模块，其中，所述剖面图像是以所述屏幕的当前位置为剖面形成的；
投影模块，用于接收并投射所述校正后的剖面图像，以使所述校正后的剖面图像在所述屏幕上成像。
在本发明所述的装置中，所述屏幕位置采集模块还用于采集所述屏幕在所述投影空间上的三维图像信息。
在本发明所述的装置中，所述图像运算模块还用于根据所述屏幕的当前位置信息计算待投影物体的剖面图像。
在本发明所述的装置中，所述屏幕还用于为所述屏幕位置采集模块实时提供可识别的自身当前位置信息。
本发明还构造一种根据本发明所述的三维图像显示装置的三维图像显示方法，所述方法包括以下步骤：
S1.屏幕位置采集模块获取屏幕的当前位置信息，并根据所述当前位置信息确定所述屏幕在投影空间内的当前相对坐标，其中，所述投影空间用于显示三维图像的物理空间；
S2.图像运算模块读取存储器中预先存储的待投影物体在所述投影空间中的图像数据；
S3.所述图像运算模块根据所述图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据所述当前相对坐标对所述剖面图像进行校正，其中，所述剖面图像是以所述屏幕的当前位置作为剖面形成的；
S4.所述图像运算模块将校正后的剖面图像发送至投影模块，以使所述校正后的剖面图像在所述屏幕上成像；
S5.在所述投影空间中移动所述屏幕的位置时，返回步骤S1。
在本发明所述的方法中，在所述步骤S1之后和所述步骤S2之前还包括：
S11.判断所述屏幕是否处于成像空间，若是，则执行步骤S2,若否，则执行步骤S12；
S12.生成全黑图像并将所述全黑图像输出至所述投影模块，则转至步骤S5。
在本发明所述的方法中，在步骤S1之前还包括：
S0.根据用户的使用环境预先设置所述投影空间的位置和大小。
在本发明所述的方法中，在所述步骤S3中的所述图像运算模块根据所述图像数据生成待投影物体的剖面图像之前、所述步骤S2中的图像运算模块读取存储器中预先存储的待投影物体在所述投影空间中的图像数据之后，还包括：
S21.根据所述屏幕的当前位置信息计算待投影物体的剖面图像。
在本发明所述的方法中，所述屏幕包括普通屏幕和/或专用屏幕。
在本发明所述的方法中，所述屏幕为所述屏幕位置采集模块实时提供可识别的自身当前位置信息。
实施本发明的三维图像显示装置及方法，具有以下有益效果：通过不断的改变屏幕的当前位置，用户将在屏幕上看到待投影物体的一组连续的剖面图像，从而对该待投影物体形成了立体效果，采用二维投影设备实现了三维图像的成像效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为根据本发明的三维图像显示装置示意图；
图2为根据本发明的三维图像显示装置的成像示意图；
图3为根据本发明的三维图像显示方法实施例一的流程图；
图4为根据本发明的三维图像显示方法实施例一步骤S100中设置投影空间的位置和大小的示意图；
图5A至图5C为根据本发明的三维图像显示方法实施例一步骤S150中如何校正剖面图像的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明基于目前发展比较成熟的激光投影技术，因为激光投影仪有一个特点：不需要对焦，理论上画面投射到任何距离都是清晰的，实现了在成像空间中显示待投影物体在任一以屏幕为剖面的剖面上的图像信息，用户眼睛看到的任意一点的图像内容和实际待投影物体对应点的图像内容都一致，从而为用户建立起立体感觉提供了充足的视觉素材。
本发明提供的三维图像显示装置，请结合参考图1，为根据本发明的三维图像显示装置示意图。如图1所示，该装置包括屏幕1、以及投影仪2，该投影仪2包括屏幕位置采集模块21、存储器22、图像运算模块23、以及投影模块24，在本发明的另一实施例中，不使用投影仪2，采用自带显示功能的平板显示器件，也可实施本发明的技术方案，该平板显示器件可以是有线的，也可以是无线的，本领域的技术人员应当了解，这里不再赘述，其中，
屏幕位置采集模块21，用于获取屏幕1的当前位置信息，并根据该当前位置信息确定屏幕1在投影空间内的当前相对坐标，其中，该投影空间用于显示三维图像的物理空间。
存储器22，用于存储待投影物体在该投影空间中的图像数据，在本发明的实施例中，计算机或其它类似系统可以根据这些图像数据计算出任何一个点的图像内容，从而重建该待投影物体的三维图像和任意剖面上的剖面图像。
图像运算模块23，用于读取该图像数据，且根据该图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据该当前相对坐标校正剖面图像，其中，该剖面图像是以屏幕1的当前位置为剖面形成的。
投影模块24，用于接收并投射该校正后的剖面图像，在本实施例中，投影模块24是将数字图像转换成光线影像投射到屏幕1上的装置，具有以下特点：当屏幕1在投影空间中移动时，投影得到的剖面图像都是清晰的。
屏幕1，用于在进入成像空间时，对投影模块24所投射的该校正后的剖面图像进行成像。
请结合参考图2，为根据本发明的三维图像显示装置的成像示意图，如图2所示，该图中的屏幕1以及投影仪2与图1中的屏幕1以及投影仪2相同，这里不再赘述，在本发明的实施例中，待投影的物体为立方体，以屏幕1为剖面，从而在二维投影设备上实现了三维图像的成像效果。
优选地，屏幕位置采集模块21还用于采集屏幕1在该投影空间上的三维图像信息，在本发明的实施例中，屏幕位置采集模块21可通过对摄取的影像进行识别，或接收电子信号进行计算，或其它可行的方式，在此不再限制，对屏幕1在投影空间的三维信息进行采集，这些三维信息可用来确定屏幕1所在的空间平面，也就是相对投影模块24的相对坐标，从而为图像运算模块23确定待投影物体的剖面位置、如何提取剖面图像、以及如何校正剖面图像提供依据。
优选地，图像运算模块23还用于根据屏幕1的当前位置信息计算待投影物体的剖面图像，在本发明的实施例中，从存储器22中读取待投影物体的图像数据，将该待投影物体在指定剖面上的图像内容计算出来，生成剖面图像；然后根据屏幕1相对于投影模块24的相对位置信息，对剖面图像进行变形运算，以消除投射到屏幕1上的剖面图像因透视产生的变形。
优选地，屏幕1还用于为屏幕位置采集模块21实时提供可识别的自身当前位置信息，在本发明的实施例中，屏幕1用于接收投射图像的平板装置，可通过手持或吊装自由移动。
本发明还提供了一种根据三维图像显示装置的三维图像显示方法，请参阅图3，为根据本发明的三维图像显示方法实施例一的流程图，如图3所示，该方法开始于步骤S100，根据用户的使用环境预先设置投影空间的位置和大小，其中，该投影空间用于显示三维图像的物理空间。
在本发明的实施例中，请参考图4，为根据本发明的三维图像显示方法实施例一步骤S100中设置投影空间的位置和大小的示意图，待投影物体为立方体，以待投影模块的投影镜头为原点、以影像投射方向为x轴正方向建立三维空间坐标系，根据用户的使用环境确定投影空间位置，比如桌面办公情形，投影空间比较小，公众展示情形，投影空间就比较大，由投影空间的位置与大小等信息确定待投影物体在空间坐标系的位置与大小，在维持待投影物体原有长宽高比例的前提下，缩放到恰好被投影空间能容纳得下，投影空间与待投影物体之间的位置达到相对固定，屏幕采集模块根据获取的屏幕的空间位置信息确定屏幕所在空间平面P，以计算平面P与待投影物体的剖面图像q，进而可计算出在剖面图像q上待投影物体的图像数据。
随后，下一步骤S110，屏幕位置采集模块获取屏幕的当前位置信息，并根据该当前位置信息确定该屏幕在该投影空间内的当前相对坐标。
随后，在下一步骤S120，判断该屏幕是否处于成像空间，若是，则执行步骤S140,若否，则执行步骤S130；
随后，在下一步骤S130，生成全黑图像并将该全黑图像输出至该投影模块，则转至步骤S170。
随后，在下一步骤S140，图像运算模块读取存储器中预先存储的待投影物体在该投影空间中的图像数据。
随后，在下一步骤S150，图像运算模块根据该图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据该当前相对坐标对剖面图像进行校正，其中，该剖面图像是以该屏幕的当前位置作为剖面形成的。
在本发明的实施例中，请参考图5A至图5C，为根据本发明的三维图像显示方法实施例一步骤S150中如何校正剖面图像的示意图。以待投影物体为立方体为例，当屏幕以如图5A所示的方式放入投影空间中时，屏幕上期望的剖图像应为一个长方形，但由于屏幕非正对于投影模块的镜头，如图5B所示，b点比a点离镜头的距离要远，未经校正的原始剖面图像将产生“近小远大”的透视畸变，如图5C所示，因此要原始剖面图要根据屏幕的位置信息来进行校正变换，以消除其变形，保证实际投射到屏幕上的为期望的长方形。
随后，在下一步骤S160，该图像运算模块将校正后的剖面图像发送至投影模块，以使该校正后的剖面图像在该屏幕上成像。
最后结束于步骤S170，在该投影空间中移动该屏幕的位置时，返回步骤S110。
优选地，在所述步骤S150中的该图像运算模块根据该图像数据生成待投影物体的剖面图像之前还包括：
根据该屏幕的当前位置信息计算待投影物体的剖面图像。
优选地，该屏幕包括普通屏幕和/或专用屏幕，在本发明的实施例中，若使用普通屏幕，则需在普通屏幕的四角设置特别的标识块，以使屏幕位置采集模块获取到屏幕的当前位置信息，屏幕位置采集模块采用双摄像头实时采集待投影物体的剖面图像，只要识别出普通屏幕的任意三角标识块的位置信息，则可确定屏幕所在平面的空间位置；若使用专用屏幕，专用屏幕内置位置传感器，持续向屏幕位置采集模块发送数据，屏幕位置采集模块配合超声波测距模块得到的屏幕的当前位置信息，从而确认屏幕所在平面的空间位置。
优选地，该屏幕为所述屏幕位置采集模块实时提供可识别的自身当前位置信息。
在本发明三维图像显示方法的另一实施例中，采用平板显示器件，也可实现本发明的技术方案，但是在实施例一的步骤中不再需要校正剖面图像，直接在屏幕上显示即可，如iPad一类的平板电脑，因为获取到屏幕的当前位置实际就是获取自身的位置，计算出相应的剖面图像后，就不再需要进行校正，直接显示在液晶屏上即可，在这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种三维图像显示装置，其特征在于，所述装置应用于投影仪，所述装置包括屏幕位置采集模块、图像运算模块、以及投影模块，其中，
屏幕位置采集模块，用于获取屏幕的当前位置信息，并根据所述当前位置信息确定所述屏幕在投影空间内的当前相对坐标，其中，所述投影空间用于显示三维图像的物理空间；
图像运算模块，用于读取存储器中预先存储的待投影物体在所述投影空间中的图像数据，且根据所述图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据所述当前相对坐标对剖面图像进行校正，进而将校正后的剖面图像发送至投影模块，其中，所述剖面图像是以所述屏幕的当前位置为剖面形成的；
投影模块，用于接收并投射所述校正后的剖面图像，以使所述校正后的剖面图像在所述屏幕上成像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏幕位置采集模块还用于采集所述屏幕在所述投影空间上的三维图像信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像运算模块还用于根据所述屏幕的当前位置信息计算待投影物体的剖面图像。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏幕还用于为所述屏幕位置采集模块实时提供可识别的自身当前位置信息。
5.一种根据权利要求1所述的三维图像显示装置的三维图像显示方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1.屏幕位置采集模块获取屏幕的当前位置信息，并根据所述当前位置信息确定所述屏幕在投影空间内的当前相对坐标，其中，所述投影空间用于显示三维图像的物理空间；
S2.图像运算模块读取存储器中预先存储的待投影物体在所述投影空间中的图像数据；
S3.所述图像运算模块根据所述图像数据生成待投影物体的剖面图像，并根据所述当前相对坐标对所述剖面图像进行校正，其中，所述剖面图像是以所述屏幕的当前位置作为剖面形成的；
S4.所述图像运算模块将校正后的剖面图像发送至投影模块，以使所述校正后的剖面图像在所述屏幕上成像；
S5.在所述投影空间中移动所述屏幕的位置时，返回步骤S1。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1之后和所述步骤S2之前还包括：
S11.判断所述屏幕是否处于成像空间，若是，则执行步骤S2,若否，则执行步骤S12；
S12.生成全黑图像并将所述全黑图像输出至所述投影模块，则转至步骤S5。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
S0.根据用户的使用环境预先设置所述投影空间的位置和大小。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2之后、所述步骤S 3之前，还包括：
S21.根据所述屏幕的当前位置信息计算待投影物体的剖面图像。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，所述屏幕包括普通屏幕和/或专用屏幕。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述屏幕为所述屏幕位置采集模块实时提供可识别的自身当前位置信息。
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