CN102375325B - 一种真三维仿真角度描述及直接投影显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种真三维仿真角度描述及直接投影显示方法，该方法按照投影效果将球面按照高低角α、方位角β定义，高低角范围为-α0-90°，α0根据三维投影屏幕可直接确定出，方位角范围为0-360°，可以对球面上所有点给出确切坐标；将要显示的真实世界坐标、各个投影仪坐标都用统一的高低角、方位角描述，这样，各个投影仪在屏幕上投影区域对应的所有不同的高低角、方位角坐标(α_i，β_i)都可以在安装、调试好投影仪后确定，不需要在线计算，只需要在线读取真实世界对应的(α_i，β_i)坐标，并按比例变成矩形区域直接投影出；本发明通过高低角、方位角实现了真实世界，各个投影仪坐标系的统一，解决了软件方法仿真的速度瓶颈问题。

Description

一种真三维仿真角度描述及直接投影显示方法

技术领域

本发明涉及一种真三维仿真区域的直接赋值显示方法，属于真三维仿真和并行技术领域。 

背景技术

真三维仿真在航空、航天、交通等领域都有着重要的应用，一直为科学研究者所重视。早在1960年，人们就提出了基于计算机、图形图像处理、多传感器，网络以及人机工程的综合仿真技术，通常表述为“虚拟现实”(或虚拟环境，临境，灵境等)。从某种意义上说，虚拟现实技术是计算机视景仿真技术的延伸，是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数学、物理、通信等领域，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等学科相关。虚拟现实技术的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域，为智能工程的应用提供了新的界面工具，为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。在需要对大量抽象数据进行处理时，这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行工程数据处理的方式，已在军事、医学、设计和娱乐等领域得到了广泛的应用，并带来了巨大的经济效益。 

近年来，真三维360°全景仿真成为虚拟现实仿真人员研究的热点。基于球面投影的仿真系统因其大视场范围、高沉浸感，更具临场感的视觉效果得到了更多的关注。然而，由于真三维仿真需要按照2个以上的坐标系描述，并且需要进行坐标变换和球面非线性失真校正，才可以用多个投影仪拼接，图像调用、给每个投影仪显存赋值、多通道图像的同步等问题使得实际上难以保证实时性。 

发明内容

为了提高在线对划分的显示区域赋值和图像调用速度，本发明提出了一种真三维仿真角度描述及直接投影显示方法，该方法按照投影效果将球面按照高低角α、方位角β定义，高低角范围为-α₀-90°，α₀根据三维投影屏幕可直接确定出，方位角范围为0-360°，可以对球面上所有点给出确切坐标；将要显示的真实世界坐标、各个投影仪坐标都用统一的高低角、方位角描述，这样，各个投影仪在屏幕上投影区域对应的所有不同的高低角、方位角坐标(α_i，β_i)都可以在安装、调试好投影仪后确定，不需要在线计算，只需要在线读取真实世界对应的(α_i，β_i)坐标，并按比例变成矩形区域直接投影出； 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种真三维仿真角度描述及直接投影显示方法，其特征包括以下步骤： 

1按照投影效果将球面按照高低角α、方位角β定义，高低角范围为-α₀-90°，α₀根据三维投影屏幕可直接确定出，方位角范围为0-360°，可以对球面上所有点给出一一对应的角度坐标； 

2将要显示的真实世界坐标、各个投影仪坐标都用(1)中统一的高低角、方位角坐标系描述，各个投影仪在屏幕上投影区域对应的所有不同的高低角、方位角坐标(α_i，β_i)都可以在安装、调试好投影仪后确定，不需要在线计算； 

3各个投影仪在线读取真实世界对应的(α_i，β_i)坐标，并按比例变成矩形区域，接受到同步显示控制信号后直接投影显示； 

本发明通过高低角、方位角实现了真实世界，各个投影仪坐标系的统一，可以离线计算相关投影参数，各个投影仪动态读取对应区域的图像数据就能可靠实现多个投影仪的快速、同步显示，解决了软件方法仿真的速度瓶颈问题。 

附图说明

图1是本发明高低角、方位角统一坐标系说明图； 

图2是某个投影仪高低角、方位角统一坐标系示意图。 

具体实施方式

投影屏幕为半球，选用投影仪的分辨率为1024*768，每一幅三维视景图像大小为8192*4096，存储在事先给定的存贮空间，显示控制计算机在每一周期更新待显示内容；按照以下步骤实现。 

1按照投影效果将球面按照高低角α、方位角β定义，高低角范围为0-90°，方位角范围为0-360°，可以对球面上所有点给出一一对应的角度坐标； 

2将要显示的真实世界坐标、各个投影仪坐标都用(1)中统一的高低角、方位角坐标系描述，各个投影仪在屏幕上投影区域对应的所有不同的高低角、方位角坐标(α_i，β_i)都可以在安装、调试好投影仪后确定，对所有投影仪在所有投影控制中都不变换，就不需要在线计算；如某个投影仪对应的第i行投影区域为(α_i，min，β_i，min)-(α_i，max，β_i，max)； 

3投影仪在线读取真实世界对应的第i行投影区域(α_i，min，β_i，min)-(α_i，max，β_i，max)，并按下式计算给投影仪的存贮区域

${\mathrm{\α}}_i^t=1+({\mathrm{\α}}_i-{\mathrm{\α}}_{i,\min })*\frac{1023}{({\mathrm{\α}}_{i,\max }-{\mathrm{\α}}_{i,\min })},(i=\mathrm{1,2},...,768),$

投影仪存贮区域变成1024*768矩形区域，接受到同步显示控制信号后直接投影显示； 

4显示控制计算机在每一拍更新待显示内容，可以实现快速动态显示。 

Claims (1)

1.一种真三维仿真角度描述及直接投影显示方法，其特征包括以下步骤：

(1)按照投影效果将球面按照高低角α、方位角β定义，高低角范围为-α₀-90°，α₀根据三维投影屏幕可直接确定出，方位角范围为0-360°，对球面上所有点给出一一对应的角度坐标；

(2)将要显示的真实世界坐标、各个投影仪坐标都用步骤(1)中统一的高低角、方位角坐标系描述，各个投影仪在屏幕上投影区域对应的所有不同的高低角、方位角坐标(α_i，β_i)都可以在安装、调试好投影仪后确定，不需要在线计算；

(3)各个投影仪在线读取真实世界对应的(α_i，β_i)坐标，并按比例变成矩形区域，接受到同步显示控制信号后直接投影显示；如某个投影仪对应的第i行投影区域为(α_i，min，β_i，min)-(α_i，max，β_i，max)，投影仪在线读取真实世界对应的第i行投影区域(α_i，min，β_i，min)-(α_i，max，β_i，max)，并按下式计算给投影仪的存贮区域

${\mathrm{\α}}_i^t=1+({\mathrm{\α}}_i-{\mathrm{\α}}_{i,\min })*\frac{1023}{({\mathrm{\α}}_{i,\max }-{\mathrm{\α}}_{i,\min })},(i=\mathrm{1,2},...,768),$

投影仪存贮区域变成1024*768矩形区域，接受到同步显示控制信号后直接投影显示。