CN102802007A - 一种交互式展示物体立体效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交互式展示物体立体效果的方法。该方法无需强大的计算能力，也能够在立体显示的设备上(比如立体显示器，立体的Pad，立体的手机等)交互式地对物体进行具有立体空间视觉效果的展示：(1)获取对物体进行立体空间内720度全方位观察所得的图像集；(2)将该图像集中所有图像按极坐标进行编号；(3)在交互设备上定位观察的角度和距离；(4)根据对应的角度和距离变化生成分别输送给左右眼的图像序列；(5)显示立体的视觉效果。本发明只需按算法获得图像序列，之后便无需强大的计算能力，便可以在立体设备上进行交互展示，并且保证极佳的立体感。本发明能够对物体进行旋转、拖远、拉近等立体空间的操作。

Description

一种交互式展示物体立体效果的方法

技术领域

本发明设计一种可交互的产生立体空间视觉效果的立体展示方法。 

技术背景

图像的交互展示是目前在平板电脑，手机以及笔记本电脑等可触摸式移动显示设备上的重要展示方式。传统的方法都是基于2D平面展示的方法，无法展示立体视觉效果。近年来出现的支持立体显示的移动设备，特别是裸眼立体显示设备的出现，提供了一种效果更为逼真生动的图像展示方法。立体显示技术除了能够体现出物体的色彩外形外，还能够体现出物体距离，以及空间上的相对关系。目前的立体显示技术通过模拟人眼看到物体时，左右眼能够看见视角不同的画面，进而达到让人产生立体视觉的效果。传统的操作手段一般是进行双机拍摄，获得分别对应左右眼的具有微小视角差异的两段视频，再分别输送给左右眼，人脑会根据左右眼获取的视差信息构建出三维空间中物体的深浅信息等。这种双机拍摄的弊端在于需要专业团队拍摄，成本较高，效率低下并且无法达到交互的功能，也就是说，图像展示无法随着视角的距离远近以及位置变化做相应的变换。本发明可以实现在立体显示设备上，通过生成的图像序列来产生立体效果，并可进行旋转，拖远与拉近等交互操作。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有展示技术的不足以及传统立体显示技术的低效，为一般的用户提供一种简便易操作的交互式展示物体立体效果的方法。 

同时，与现有技术相比，本发明以较低的代价实现了360度环绕型的立体展示。观众可以利用触摸板与画面进行互动，较好的实现了对展示物体的旋转、拖远和拉近等三维空间动作。 

为了实现上述功能，本发明采用的具体技术方案是： 

一种交互式立体视觉展示的方法分为以下步骤： 

(1)本发明首先获取三维空间内720度观察物体的图像集，其中每一张图像的视点对应三维空间内包围该物体的某一球面上的每一点。该图像集可通过渲染或在三维空间内720度绕物体旋转拍摄一段视频得到。 

(2)将上述步骤(1)中图像集中的所有图像按极坐标进行编号。 

(3)确定初始状态下用户的观察距离、观察角度和默认的左右眼间距。 

(4)根据既定的左右眼间距和观察距离，计算得到左右眼的视差角度。 

(5)当前观察角度往左偏视差角度的一半为左眼的观察角度，当前观察角度往右偏视差角度的一半为右眼的观察角度。 

(6)以步骤(5)中给定左右眼的观察角度为编号找到图像集中对应极坐标的图像。 

(7)根据既定观察距离与步骤(6)得到图像的极坐标中的距离值这两者之间的比例，对步骤(6)中的图像进行相应的缩放。 

(8)将步骤(7)中经过缩放的左右眼图像进行立体显示技术处理，如分光、分色、分时等技术处理，保证对应左右眼的不同图像序列分别被输送给左眼和右眼，人脑会产生逼真的立体视觉效果。 

(9)在用户与移动设备的交互过程中，根据用户在立体移动终端上的触摸屏操作定位视角变化过程中每一帧的观察角度和距离。 

(10)对步骤(9)中每一帧给定的观察角度和观察距离，应用步骤(4)-(8)，计算得到对应左右眼的两段图像序列，可通过支持立体显示的移动设备展示给用户看，保持极佳的立体感。 

(11)进一步在步骤(9)中，用户可通过立体移动终端的触摸屏操作对屏幕上的3D物体进行旋转、拖远及拉近并观看效果。当用户用单个手指轻按触摸屏并在水平方向上左右移动时，表示展示中的物体沿水平方向左右旋转；当用户用单个手指轻按触摸屏并在竖直方向上上下移动时，表示展示中的物体沿竖直方向上下旋转；当用户用两个手指轻按触摸屏并朝着相对方向靠近时，表示展示中的物体被拖远一段距离，立体效果为物体缩入屏幕；当用户用两个手指轻按触摸屏并朝着相反方向远离时，表示展示中的物体被拉近一段距离，立体效果为物体突出屏幕。根据旋转操作可确定变化时每一帧的观察角度，根据拖远和拉近操作可确定变化时每一帧的观察距离。 

附图说明

图1为本发明交互式展示物体立体效果的方法的结构示意图。 

图2为三维空间内720度全方位观察物体的图像集构建并按极坐标编号的方法示意图。 

图3为将既定的观察角度和观察距离分解为分别对应左右眼的具有视差的两组观察角度和观察距离的过程。 

图4为用户在与移动设备交互式所使用的不同触摸屏操作对应的立体空间操作。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。 

请参阅图2、图3和图4所示，本发明对图2中置于A点处的物体进行具有立体视觉效果的展示。 

(1)本发明首先获取三维空间内720度全方位观察A点的图像集，其中每一张图像的视点对应三维空间内包围该物体的某一球面S上的每一点。该图像集可通过渲染或在三维空间内720度绕物体旋转拍摄一段视频得到。 

(2)步骤(1)中，初始观察视点对应观察角度为(0，0)且观察距离为r的极坐标(0，0，r)，以此为基准，图像集中的所有图像根据其视点所在极坐标 进行编号。 

(3)确定初始状态下用户的观察距离r_v、观察角度 

和人的左右眼间距d。 

(4)根据既定的左右眼间距d和观察距离r_v，计算得到左右眼的视差角度为 

$2\arctan \left(\frac{d}{2r_v}\right).$

(5)当前观察角度 

往左偏视差角度的一半为左眼的观察角度 

当前观察角度 

往右偏视差角度的一半为右眼的观察角度 

(6)以步骤(5)中给定左右眼的观察角度为编号找到图像集中对应极坐标 

和 

的图像。 

(7)根据既定观察距离r_v与步骤(6)得到图像的极坐标中的距离值r_L和r_R这两者之间的比例 

和 

分别对步骤(6)中的左右眼图像进行相应的缩放。 

(8)将步骤(7)中经过缩放的左右眼图像进行立体显示技术处理，如分光、分色、分时等技术处理，保证对应左右眼的不同图像序列分别被输送给左眼和右眼，人脑会产生逼真的立体视觉效果。 

(9)在用户与移动设备的交互过程中，根据用户在立体移动终端上的触摸屏操作定位视角变化过程中每一帧的观察角度和距离。 

(10)对步骤(9)中每一帧给定的观察角度和观察距离，应用步骤(4)-(8)，计算得到对应左右眼的两段图像序列，可通过支持立体显示的移动设备展示给用户看，保持极佳的立体感。 

(11)请参阅图4所示，进一步在步骤(9)中，用户可通过立体移动终端的触摸屏操作对屏幕上的3D物体进行旋转、拖远及拉近并观看效果。当用户用单个手指轻按触摸屏并在水平方向上左右移动时，表示展示中的物体沿水平方向左右旋转；当用户用单个手指轻按触摸屏并在竖直方向上上下移动时，表示展示中的物体沿竖直方向上下旋转；当用户用两个手指轻按触摸屏并朝着相对方向靠近时，表示展示中的物体被拖远一段距离，立体效果为物体缩入屏幕；当用户用两个手指轻按触摸屏并朝着相反方向远离时，表示展示中的物体被拉近一段距离，立体效果为物体突出屏幕。根据旋转操作可确定变化时每一帧的观察角度，根据拖远和拉近操作可确定变化时每一帧的观察距离。 

Claims (3)

1.一种交互式展示物体立体效果的方法，其特征在于：

(1)从预先获取的物体的全方位观察图像集中，搜索分别对应左右眼的图像并处理，使之与当前左右眼的观察角度和观察距离匹配，经过立体显示技术处理后分别输送给左右眼，生成逼真的三维立体效果；

(2)支持立体移动设备下交互式地对物体进行立体展示，用户可通过单指和双指的触摸屏操作指定物体的立体空间操作。

2.按照权利要求1的一种交互式立体视觉展示的方法，其特征在于：所述步骤(1)包括

(2.1)获取对物体进行720度观察所得图像集；

(2.2)将图像集中的每一张图像按照极坐标进行编号；

(2.3)确定用户的观察距离、观察角度和左右眼间距；

(2.4)根据观察距离和左右眼间距计算视差角度，得到左右眼分别的观察角度；

(2.5)以该观察角度为编号从图像集中选取对应的图像，得到其距离值与当前观察距离值的比例，以此比例对图像进行缩放。

3.按照权利要求1的一种交互式立体视觉展示的方法，其特征在于：所述步骤(2)包括

(3.1)在交互过程中，用户通过触摸屏操作确定观察角度和观察距离的变化；

(3.2)当单个手指轻按触摸屏并水平移动时，表示展示中的物体以竖直方向为对称轴左右转动；

(3.3)当单个手指轻按触摸屏并垂直移动时，表示展示中的物体以水平方向为对称轴上下转动；

(3.4)当两个手指轻按触摸屏并朝着相对方向靠近时，表示展示中的物体被拖远一段距离，立体效果为物体缩入屏幕；

(3.5)当两个手指轻按触摸屏并朝着相反方向远离时，表示展示中的物体被拉近一段距离，立体效果为物体突出屏幕；

(3.6)一旦用户通过触摸屏操作指定特定的立体空间操作，展示中的物体实时地更新观察角度和观察距离，从而按照步骤(1)生成三维效果。

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