CN104317059B - 幻影立体实时显示系统的显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于三维显示技术领域。包括图像采集箱（1）、灯光组件、图像采集装置和立体成像装置，待成像物品（9）放置在图像采集箱（1）内；灯光组件固定在图像采集箱（1）内，为待成像物品（9）提供照明；图像采集装置包括四个摄像头（7），投影仪（3）与计算机图形信息处理装置（2）的输出端口连接，立体成像装置接收投影仪（3）的投影。显示方法，包括以下步骤：四个摄像头（7）分别提取待成像物品（9）四个方位的四幅图像；利用LABVIEW将四幅图像裁剪，得到四幅子图像，拼接四幅子图像为一个正方形的组合图像；投影仪（3）将组合图像投影到立体成像装置上。具有实时动态显示待成像物品、结构简单、能够放大显示等优点。

Description

幻影立体实时显示系统的显示方法

技术领域

幻影立体实时显示系统的显示方法，属于三维显示技术领域。

背景技术

现有的幻影立体显示系统都是预先对待成像物品进行拍摄，然后拍摄的图片经过处理后在立体成像装置上成像，无法实时显示待成像物品，使用不方便，更无法达到动态显示待成像物品的效果。目前的立体显示系统将采集的待成像物品的多个方位的图像直接投影到立体成像装置上，待成像物品的立体图像会非常小，不便于观察，而且立体感不强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种实时显示待成像物品的立体图像、使用方便、结构简单的幻影立体实时显示系统的显示方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该幻影立体实时显示系统，包括：

图像采集箱，是由非透光材质制成的封闭箱体，待成像物品放置在图像采集箱内；

灯光组件，固定在图像采集箱内，为待成像物品提供照明；

图像采集装置，包括四个同高度固定在图像采集箱内的摄像头，四个摄像头对称分布在待成像物品的四个方位；

计算机图形信息处理装置，与摄像头连接，利用LABVIEW将四个摄像头提取的四幅图像裁剪为相同大小的等腰三角形，并拼接为一个正方形的组合图像；

投影仪，与计算机图形信息处理装置的输出端口连接；

立体成像装置，接收投影仪的投影。通过图像采集箱和灯光组件为待成像物品制造一个封闭且明亮的空间，结构简单，防止外界因素干扰，提高显示效果，通过四个摄像头同时提取待成像物品的四个方位的四幅图像，从而能够实时显示，而且可以动态显示待成像物品的图像，使用非常方便。

优选的，所述灯光组件包括焊接到电路板上的红色、绿色和蓝色三原色LED灯，LED灯阵列成同心的圆形并固定在图像采集箱的顶板上。通过三原色的LED灯可以实现全彩效果，增加显示效果，通过试验，从顶板上对待成像物品进行照射，能够减少灯光对摄像头所拍摄图像的影响，而且圆形阵列的LED灯灯光分布均匀。

优选的，所述LED灯为贴片5730高亮LED灯，LED灯连接有SB42510芯片和滤波电容。高亮LED灯亮度高，显示效果更好，但高亮LED灯相较普通LED功率要大很多倍，而且产热现象明显，为保证其使用寿命，不能采用直接PWM调制方案来控制其光强，而是采用PWM调制经驱动SB42510芯片并加滤波电容进行滤波改变电压的方式来控制LED阵的亮度，提高LED灯11的使用寿命。

优选的，所述立体成像装置包括投影幕布和四棱椎体，投影幕布水平固定在反光镜组件的上方，四棱椎体由四块等腰三角形的透明玻璃拼接构成，四棱椎体倒置在投影幕布的上方，四棱椎体的中心轴线垂直于投影幕布。投影幕布不透明也不透光，有效防止光线直接射过，避免出现重影，立体像清晰，而且成本低。

上述的幻影立体实时显示系统的显示方法，包括以下步骤：

步骤1，四个摄像头分别提取待成像物品四个方位的四幅图像；

步骤2，计算机图形信息处理装置利用LABVIEW将对四幅图像进行裁剪，得到四幅包含待成像物品图像的子图像，拼接四幅子图像为一个正方形的组合图像；摄像头所拍摄的图像都是矩形的，如果直接将四个摄像头所拍摄的四幅图像拼接到一个正方形中并成像，会造成图像非常小，立体效果差，通过对图像进行裁剪后拼接能够放大后进行投影显示，而且不会出现重影；

步骤3，投影仪将组合图像投影到立体成像装置上。

优选的，图像采集箱的底部设有旋转载物台，待成像物品放置在旋转载物台上，旋转载物台带动待成像物品旋转，重复步骤1～3实时动态显示待成像物品。能够实现实时动态显示立体图像，配合灯光组件能够给人强烈的视觉冲击。

优选的，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤201，建立四个空数组a1、a2、a3、a4，利用LABVIEW将待成像物品四个方位图像按顺序存储在a1、a2、a3、a4数组中；建立一个正方形的空数组a0；

步骤202，在a1中裁剪出一个包含待成像物品图像的等腰直角三角形的数组a11，且数组a11的斜边位于a1在待成像物品图像的上侧或下侧的第n行，同样在a2、a3和a4中裁剪出与数组a11大小相同的数组a21、a31和a41，a11、a21、a31、a41对应的赋给a0，n是整数，且1≤n≤200。从a1的第n行开始实际上就是把没有待成像物品图像的前n行裁除，能够使待成像物品图像尽可能的布满整个a11，使待成像物品的图像放大后进行立体显示，便于观察，提高显示效果。

优选的，步骤201所述数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640；

步骤202具体包括以下步骤：

步骤20201，将a1的第n行像素点提取出来，赋给数组a0的第一行，将a1中第n+i行的第i列至第640-i列像素点提取出，赋给a0中第i行的第i列至第640-i列，依次执行直到i=320，i是1～320的整数，得到a11；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2的第480-n列像素点提取出来，赋给数组a0的第640列，将a2中第480-（n+i）列的第i行至第640-i行像素点提取出，赋给a0中第640-i列的第i行至第640-i行，依次执行直到i=320，得到a21，i是1～320的整数；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，a11、a21、a31和a41合成640×640的数组a0，并通过LABVIEW显示出图像。在a1、a2、a3、a4中分别裁剪出大小相同的等腰直角三角形，并直接赋给a0，计算量少，操作方便。

优选的，步骤201所述数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640；

步骤202具体包括以下步骤：

步骤20201，将a1中第n行的第e列至640-e列像素点提取出来将a1中第n+i行的第i+e列至第640-（i+e）列像素点提取出来，依次执行直到i+e=320，得到a11，i是从1开始的整数，e是1～160之间的任意整数；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2中第480-n列的第e行至第640-e行像素点提取出来，将a2中第480-（n+i+e）列的第i+e行至第640-（i+e）行像素点提取出来，依次执行直到i+e=320，得到a21；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，a11、a21、a31和a41拼接为一个像素大小为（640-2e）×（640-2e）的正方形数组后映射到数组a0中，并通过LABVIEW显示出图像。从a1中第n行的第e列至640-e列像素点开始提取，进一步缩小了a11、a21、a31和a41，从而使待成像物品图像占据a11、a21、a31和a41的比例更大，而且a11、a21、a31和a41是与a0中四分之一个等腰直角三角形的数组是等比例的，通过映射的方法将a11、a21、a31和a41等比例的映射到a0相应的区域，进一步放大了待成像物品的图像，而且因为是等比例放大，不会造成图像变形。

优选的，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤201，建立四个空数组a1、a2、a3、a4，利用LABVIEW将待成像物品四个方位图像按顺序存储在a1、a2、a3、a4数组中；建立一个正方形的空数组a0；

步骤202，在a1中裁剪出一个包含待成像物品图像的数组a11，且数组a11的斜边位于a1在待成像物品图像的上侧或下侧的第n行，同样在a2、a3和a4中裁剪出与数组a11大小相同的数组a21、a31和a41，a11、a21、a31、a41对应的赋给a0，n是整数，且1≤n≤200；

其中步骤201所述数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640；

步骤202具体包括以下步骤：

步骤20201，将a1的第n行至第n+h行像素点提取出来，得到一个矩形区域；将a1中第n+h+i行的第i列至第640-i列像素点提取出，依次执行直到n+h+i=480，得到一个梯形区域，矩形区域和梯形区域构成a11，i是大于等于1的整数，h是整数，且150≤h≤400；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2的第480-n列至第480-n+h列像素点提取出来，得到一个矩形区域；将a2中第480-n+h+i列的第i行至第640-i行像素点提取出，依次执行直到n+h+i=480，得到一个梯形区域，矩形区域和梯形区域构成a21；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，a11、a21、a31和a41中梯形区域的斜边依次重合对接，并将a11、a21、a31和a41矩形外侧的长边延长后构成一个边长为640+2h的正方形，将该正方形等比例缩放并赋给数组a0，并通过LABVIEW显示出图像。通过该方式裁剪的a11、a21、a31和a41能够对较大待成像物品的图像做充分的放大，同时可以保证待成像物品的图像包含在a11、a21、a31和a41中，满足对体积较大的待成像物品的放大显示。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、实时动态显示待成像物品，使用方便，通过图像采集箱和灯光组件为待成像物品制造一个封闭且明亮的空间，结构简单，防止外界因素干扰，提高显示效果，通过四个摄像头同时提取待成像物品的四个方位的四幅图像，从而能够实时显示，而且可以动态显示待成像物品的图像，使用非常方便。

2、通过三原色的LED灯可以实现全彩效果，增加显示效果，通过试验，从顶板上对待成像物品进行照射，能够减少灯光对摄像头所拍摄图像的影响，而且圆形阵列的LED灯灯光分布均匀。

3、高亮LED灯亮度高，显示效果更好，但高亮LED灯相较普通LED功率要大很多倍，而且产热现象明显，为保证其使用寿命，不能采用直接PWM调制方案来控制其光强，而是采用PWM调制经驱动SB42510芯片并加滤波电容进行滤波改变电压的方式来控制LED阵的亮度，提高LED灯11的使用寿命。

4、投影幕布不透明也不透光，有效防止光线直接射过，避免出现重影，立体像清晰，而且成本低。

5、摄像头所拍摄的图像都是矩形的，如果直接将四个摄像头所拍摄的四幅图像拼接到一个正方形中并成像，会造成图像非常小，立体效果差，通过对图像进行裁剪后拼接能够放大后进行投影显示，而且不会出现重影。

6、旋转载物台带动待成像物品旋转，重复步骤1～3实时动态显示待成像物品，配合灯光组件能够给人强烈的视觉冲击。

7、从a1的第n行开始实际上就是把没有待成像物品图像的前n行裁除，能够使待成像物品图像尽可能的布满整个a11，使待成像物品的图像放大后进行立体显示，便于观察，提高显示效果。

8、从a1中第n行的第e列至640-e列像素点开始提取，进一步缩小了a11、a21、a31和a41，从而使待成像物品图像占据a11、a21、a31和a41的比例更大，而且a11、a21、a31和a41是与a0中四分之一个等腰直角三角形的数组是等比例的，通过映射的方法将a11、a21、a31和a41等比例的映射到a0相应的区域，进一步放大了待成像物品的图像，而且因为是等比例放大，不会造成图像变形。

9、将a11、a21、a31和a41分别裁剪为矩形和等腰梯形的组合，能够对较大待成像物品的图像做充分的放大，同时可以保证待成像物品的图像包含在a11、a21、a31和a41中，满足对体积较大的待成像物品的放大显示。

附图说明

图1为该紧凑型立体显示系统的结构示意图。

图2为图像采集箱的内部俯视图。

图3为灯光组件的示意图。

图4为摄像头的前侧安装结构示意图。

图5为调整机构的立体结构示意图。

图6为反光镜组件的结构示意图。

图7为空数组a1的示意图。

图8为空数组a0的示意图。

图9为将待成像物品图像转换成二维数组存储在数组a1的示意图。

图10为在a1中裁剪a11的示意图。

图11为在a2中裁剪a21的示意图。

图12为将a11、a21、a31和a41对应的赋给a0的示意图。

图13为在a1中裁剪a21的实施例2的示意图。

图14为实施例2中a11、a21、a31和a41拼接的示意图。

图15为在a1中裁剪a21的实施例3的示意图。

图16为实施例3中a11、a21、a31和a41拼接的示意图。

图17为图16中将a11、a21、a31和a41矩形外侧的长边延长后构成一个正方形的示意图。

其中：1、图像采集箱 2、计算机图形信息处理装置 3、投影仪 4、布景箱体 5、投影幕布 6、四棱椎体 7、摄像头 8、摄像头固定板 9、待成像物品 10、旋转载物台 11、LED灯12、第一反光镜 13、第二反光镜 14、第三反光镜 15、螺栓 16、弹簧 17、摄像头调节板。

具体实施方式

图1~12是该幻影立体实时显示系统及其显示方法的最佳实施例，下面结合附图1~17对本发明做进一步说明。

参照图1，该幻影立体实时显示系统，包括图像采集箱1、灯光组件、图像采集装置、计算机图形信息处理装置2、投影仪3和立体成像装置，图像采集箱1是由非透光材质制成的封闭箱体，待成像物品9放置在图像采集箱1内；灯光组件固定在图像采集箱1内，为待成像物品9提供照明；图像采集装置包括四个同高度固定在图像采集箱1内的摄像头7，四个摄像头7对称分布在待成像物品9的四个方位；计算机图形信息处理装置2与摄像头7连接，利用LABVIEW将四个摄像头7提取的四幅图像裁剪为相同大小的等腰三角形，并拼接为一个正方形的组合图像；投影仪3与计算机图形信息处理装置2的输出端口连接，并将组合图像投影到立体成像装置上，通过图像采集箱1、灯光组件和图像采集装置实时采集待成像物品9的图像，对待成像物品9进行实时显示，使用方便。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

参照图1，计算机图形信息处理装置2为电脑，将图像存储在计算机图形信息处理装置2内，投影仪3通过数据线连接计算机图形信息处理装置2，立体成像装置固定在布景箱体4上方。

立体成像装置包括投影幕布5和四棱椎体6，投影幕布5水平固定在反光镜组件的上方，四棱椎体6由四块等腰三角形的玻璃拼接构成，四棱椎体6倒置在投影幕布5的上方，四棱椎体6的中心轴线垂直于投影幕布5，且较佳的四棱椎体6的侧面与投影幕布5的夹角为45°。本发明的投影幕布5还可以用上侧贴有成像膜的透明玻璃代替，但成像膜的成本高，当然投影幕布5还可以采用磨砂玻璃来代替，但发明人在用磨砂玻璃实验后发现产生的立体像出现重影，分析原因后得出的结论是磨砂玻璃不透明但透光，光线竖直向上的照射到磨砂玻璃上后，会成像并进行漫反射，这是立体成像所要求的，但是还有一部分光不是漫反射，而是直接射过去的，这样就使得射入人眼的有两束光，根据光的可逆原理，会形成两个虚像，即两个立体像重影，投影幕布5不透明也不透光，有效防止光线直接射过，避免出现重影，立体像清晰，而且成本低，较佳的，投影幕布5采用白洋布。本实施例中四棱椎体6的玻璃内侧分别贴有半透半反膜形成半透半反屏幕，这样成像更加清晰，因为普通玻璃反射效率只有4%左右，在暗室条件下可以看到，在强光背景下观察起来就很困难了。四棱椎体6的外侧固定有一个透明的玻璃箱体（图中未画出），该玻璃箱体对四棱椎体6进行固定和保护，玻璃箱体的上侧还固定有一个水平的玻璃显示板（图中未画出），四棱椎体6固定在玻璃显示板的下侧，利用鱼线将四棱椎体6挂放在玻璃显示板的四角处，隐蔽性好，而且有弹性。

图像采集箱1是一个矩形箱体，在图像采集箱1的四个竖向边角内侧固定有摄像头固定板8，摄像头7通过调整机构固定在摄像头固定板8上，且四个摄像头7位于同一个高度上，分别提取待成像物品9四个方位的图像。摄像头固定板8可以采用电子设计应用中的万用板，安装方便。将摄像头7固定在图像采集箱1的四个边角处，能够使摄像头7与待成像物品9之间具有足够的距离，能够将待成像物品9的图像完整提取，而且可以利用摄像头固定板8后侧空间安装、调整摄像头7，使用方便，图像采集箱1外观美观。

作为进一步的改进，本实施例在图像采集箱1的底部安装有一个旋转载物台10，旋转载物台10的底部连接有一个驱动其在水平面内旋转的减速步进电机，待成像物品9放置在旋转载物台10上。减速步进电机的旋转是以固定的角度运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以控制脉冲频率来控制减速步进电机的速度和加速度，从而达到调速的目的。

参照图3，灯光组件是将LED灯11焊接到电路板上制成，包括红色、绿色和蓝色三原色LED灯11，三原色LED灯11阵列成同心的圆形并固定在图像采集箱1的顶板上，LED灯11为贴片5730高亮LED灯。灯光组件的制作包括前期的电路板的回执，电路板腐蚀和切割，绘制PCB版图后，生成打印图，并打印在油性A4纸上，将A4纸压在打磨过的敷铜板上，经熨斗反复熨烫，使纸上油墨全部复印到敷铜板上，放入腐蚀液中，电路板腐蚀液为Fecl3+水，较佳的采用温水，大约20min完成电路板的腐蚀，然后将电路板裁为四块，将5730高亮LED灯11焊接到电路板上，本实施例中图像采集箱1的顶板为白色铝塑板，能够使灯光更好的反射到下面，使摄像头7拍摄的图像更加清晰。

红色、绿色和蓝色三原色LED灯11能够得到色彩自由变换的灯光，并通过ARM单片机控制，实现全彩灯效果。LED灯11单元功率为0.5W，相较普通LED功率要大很多倍，而且产热现象明显，为保证其使用寿命，而且不能采用直接PWM调制方案来控制其光强，而是采用PWM调制经驱动SB42510芯片并加滤波电容进行滤波改变电压的方式来控制LED阵的亮度，提高LED灯11的使用寿命。

SB42510是降压型、PWM控制、功率开关内置的LED驱动芯片，在宽广的输入电压范围内，输出电流能达到1A，且内置欠压保护电流、温度保护电流和限流电路，SB42510采用电流模式控制，电流模式能够提高快速的瞬态响应，环路稳定性设计简单，采用SB42510驱动IC搭建驱动电路，最大驱动电流能够达到1A，输入/输出电压变化时，负载电流变化范围在正负1%至内。串联多个LED时，效率可以达到90%以上，还有过热保护功能，最为重要的是经PWM调制后的输出电压波形稳定，能够提高LED灯11的使用寿命。

参照图4～5，调整机构包括螺栓15、弹簧16和摄像头调节板17，摄像头7固定在摄像头调节板17上，在摄像头固定板8上开设有供摄像头7前端穿过的拍摄孔，螺栓15穿过摄像头固定板8连接摄像头调节板17，弹簧16套在摄像头固定板8与摄像头调节板17之间的螺栓15上，可以对摄像头7进行三维调节，使用方便。

参照图6，为缩短投影仪3与立体成像装置之间的距离，以便于在实验室、教室等空间较小的场所使用，展开待成像物品9，并实时在投影仪3与立体成像装置之间设有反光镜组件，通过反光镜组件对投影仪3的光线进行多次折射后投影到立体成像装置上，反光镜组件固定在布景箱体4内。具体的反光镜组件包括第一反光镜12、第二反光镜13和第三反光镜14，第一反光镜12与第二反光镜13相互平行且相向设置，第一反光镜12与第二反光镜13均与水平面成45°角，第三反光镜14与第二反光镜13垂直设置，投影仪3的光线水平到达第一反光镜12后垂直向下到达第二反光镜13，然后光线水平到达第三反光镜14后再次垂直向上到达立体成像装置。本实施例的第一反光镜12、第二反光镜13和第三反光镜14经过了大量的试验，最终确定其位置，在实验初期，投影仪3的图像在投影幕布5上会出现多个重影，经过反复查找原因，最终发现多重影是因为反光镜的上表面和反光镜的银面都进行了反光，而且因为反射角度较大，使得这一现象尤为明显，所以本实施例中第一反光镜12、第二反光镜13和第三反光镜14的厚度均小于等于3mm，从而有效克服了投影幕布5上重影的问题。

本发明还提供一种上述幻影立体实时显示系统的显示方法。

该显示方法包括以下步骤：

步骤1，四个摄像头7分别提取待成像物品9四个方位的四幅图像；

摄像头7初始化，计算机图形信息处理装置2中安装LABVIEW并初始化；

摄像头7数据传输到计算机图形信息处理装置2是由LABVIEW软件读取的，摄像头7采用USB摄像头，LABVIEW软件首先搭建USB总线读取，打开对应的COM口的摄像头7，完成USB摄像头7的数据获取，LABVIEW读取摄像头7是通过Acquisition Software软件包。在该软件包中的VI包含了摄像头7初始化、开启、读取、关闭和录像等有关摄像头7的管理方面的VI，LABVIEW读取摄像头7需要经历的过程是摄像头7初始化、开启、图片格式缓冲的初始化、摄像头7的读取和缓存释放。

四个摄像头7对待成像物品9进行拍摄，LABVIEW读取摄像头7所拍摄的图像并存储；

步骤2，计算机图形信息处理装置2利用LABVIEW将对四幅图像进行裁剪，得到四幅包含待成像物品9图像的子图像，拼接四幅子图像为一个正方形的组合图像；摄像头7所拍摄的图像都是矩形的，如果直接将四个摄像头7所拍摄的四幅图像拼接到一个正方形中并成像，会造成图像非常小，立体效果差。

步骤3，投影仪3将组合图像投影到立体成像装置上。

步骤2具体包括以下步骤：

步骤201，参照图7～9，建立四个空数组a1、a2、a3、a4，建立一个正方形的空数组a0，利用LABVIEW将待成像物品9四个方位图像转换成二维数组，并将各二维数组按顺序存储在数组a1、a2、a3、a4中；二维数组的每个元素看做为每个像素点，元素值为该像素点RGB值，通过这样的转变能够轻易运用LABVIEW中丰富的数组处理子VI进行各种数组运算。

步骤202，在a1中裁剪出一个包含待成像物品9图像的等腰直角三角形的数组a11，且数组a11的斜边位于a1在待成像物品9图像的上侧或下侧的第n行，同样在a2、a3和a4中裁剪出与数组a11大小相同的数组a21、a31和a41，a11、a21、a31和a41对应的赋给a0，n是整数，且1≤n≤200。n是一个定值，需要根据待成像物品9图像在摄像头7所拍摄图像中的大小来具体确定，从a1的第n行开始实际上就是把没有待成像物品9图像的前n行裁除，能够使待成像物品9图像尽可能的布满整个a11；本实施例中a11、a21、a31和a41是等腰直角三角形，目的是使待成像物品9图像元素尽可能的包含在该等腰直角三角形数组中，如果a11是锐角，在拼接a11、a21、a31和a41到a0的过程中会出现重叠，容易造成重影，如果a11是钝角，可能会使a11无法包含待成像物品9图像的所有元素，而且拼接后a0中图像的大小是和等腰直角三角形同样大小。

在本实施例中步骤201中数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640。

步骤202具体采用以下步骤：

步骤20201，参照图10，将a1的第n行像素点提取出来，赋给数组a0的第一行，将a1中第n+i行的第i列至第640-i列像素点提取出，赋给a0中第i行的第i列至第640-i列，依次执行直到i=320，i是1～320的整数，得到a11；

步骤20202，参照图11，将a2顺时针旋转90度，将a2的第480-n列像素点提取出来，赋给数组a0的第640列，将a2中第480-n+i列的第i行至第640-i行像素点提取出，赋给a0中第640-i列的第i行至第640-i行，依次执行直到i=320，得到a21，i是1～320的整数；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，参照图12，a11、a21、a31和a41合成640×640的数组a0，并通过LABVIEW显示出图像。

重复步骤1～3，立体成像装置可以实时显示待成像物品9的立体形状，而且通过旋转载物台10可以实时动态显示待成像物品9的形状，显示效果更好，更进一步的，通过灯光组件变换不同的色彩，实现全彩灯光效果，可以根据待成像物品9本身的颜色，灯光组件选择不同的色彩进行照射，显示效果好，而且通过灯光组件色彩变换以及旋转载物台10的旋转，可以看到全彩魔幻转动的物体，给人强烈的视觉冲击。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于上述步骤202中裁剪出数组a11、a21、a31和a41的方法，以及将a11、a21、a31和a41合到数组a0中的方法。

数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640。

步骤202具体步骤如下：

步骤20201，参照图13，将a1中第n行的第e列至640-e列像素点提取出来将a1中第n+i行的第i+e列至第640-（i+e）列像素点提取出来，依次执行直到i+e=320，得到a11，i是从1开始的整数，e是1～160之间的任意整数；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2中第480-n列的第e行至第640-e行像素点提取出来，将a2中第480-（n+i+e）列的第i+e行至第640-（i+e）行像素点提取出来，依次执行直到i+e=320，得到a21；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，参照图14，a11、a21、a31和a41拼接为一个像素大小为（640-2e）×（640-2e）的正方形后映射到数组a0中，并通过LABVIEW显示出图像。

本实施例将a11、a21、a31和a41裁剪为相对实施例1更加小的数组，而且该数组是与a0中四分之一个等腰直角三角形的数组是等比例的，通过映射的方法将a11、a21、a31和a41等比例的映射到a0相应的区域，进一步放大了待成像物品9的图像，而且因为是等比例放大，不会造成图像变形。

实施例3

上述实施例1与实施例2是针对待成像物品9体积较小，待成像物品9的图像能够包含在数组a11中的情况，当等腰直角三角形的数组a11无法包含待成像物品9的图像元素时，步骤202采用以下方法：

在a1中裁剪出一个包含待成像物品9图像的数组a11，数组a11上部为矩形，下部为上宽下窄的等腰梯形，该等腰梯形的长水平边与所述矩形的下侧长边等长且重合，等腰梯形的斜边为45°，矩形的上侧长边位于a1在待成像物品9图像的上侧的第n行，同样在a2、a3和a4中裁剪出与数组a11形状大小相同的数组a21、a31和a41，将a11、a21、a31和a41对应的赋给a0。通过待成像物品9图像裁剪到a11中，能够最大限度的表现待成像物品9，同时不会变形。

在本实施例中数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640。

步骤202具体采用以下步骤：

步骤20201，参照图15，将a1的第n行至第n+h行像素点提取出来，得到所述矩形；将a1中第n+h+i行的第i列至第640-i列像素点提取出，依次执行直到n+h+i=480，得到所述梯形，矩形和梯形构成a11，i是大于等于1的整数，h是根据待成像物品9图像所需要设定的一个定值；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2的第480-n列至第480-n+h列像素点提取出来，得到矩形；将a2中第480-n+h+i列的第i行至第640-i行像素点提取出，依次执行直到n+h+i=480，得到梯形，矩形和梯形构成a21；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，参照图16～17，a11、a21、a31和a41的梯形斜边依次重合对接，并将a11、a21、a31和a41矩形外侧的长边延长后构成一个边长为640+2h的正方形，将该正方形等比例缩放至边长为640并赋给640×640的数组a0，并通过LABVIEW显示出图像。

实施例3还可以借鉴实施例2将a11的矩形竖直边向a1内侧移动e的距离，可以进一步放大待成像物品9图像。以上实施例均是以a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640的例进行说明，熟悉本专业的技术人员知悉a1、a2、a3、a4以及a0可以采用任意其他的像素大小的数组。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种幻影立体实时显示系统的显示方法，幻影立体实时显示系统包括：

图像采集箱（1），是由非透光材质制成的封闭箱体，待成像物品（9）放置在图像采集箱（1）内；

灯光组件，固定在图像采集箱（1）内，为待成像物品（9）提供照明；

图像采集装置，包括四个同高度固定在图像采集箱（1）内的摄像头（7），四个摄像头（7）对称分布在待成像物品（9）的四个方位；

计算机图形信息处理装置（2），与摄像头（7）连接，利用LABVIEW将四个摄像头（7）提取的四幅图像裁剪为相同大小的等腰三角形，并拼接为一个正方形的组合图像；

投影仪（3），与计算机图形信息处理装置（2）的输出端口连接；

立体成像装置，接收投影仪（3）的投影；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，四个摄像头（7）分别提取待成像物品（9）四个方位的四幅图像；

步骤2，计算机图形信息处理装置（2）利用LABVIEW将对四幅图像进行裁剪，得到四幅包含待成像物品（9）图像的子图像，拼接四幅子图像为一个正方形的组合图像；

步骤3，投影仪（3）将组合图像投影到立体成像装置上。

2.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于：所述灯光组件包括焊接到电路板上的红色、绿色和蓝色三原色LED灯（11），LED灯（11）阵列成同心的圆形并固定在图像采集箱（1）的顶板上。

3.根据权利要求2所述的显示方法，其特征在于：所述LED灯（11）为贴片5730高亮LED灯，LED灯连接有SB42510芯片和滤波电容。

4.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于：所述立体成像装置包括投影幕布（5）和四棱椎体（6），投影幕布（5）水平固定在反光镜组件的上方，四棱椎体（6）由四块等腰三角形的透明玻璃拼接构成，四棱椎体（6）倒置在投影幕布（5）的上方，四棱椎体（6）的中心轴线垂直于投影幕布（5）。

5.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于：图像采集箱（1）的底部设有旋转载物台（10），待成像物品（9）放置在旋转载物台（10）上，旋转载物台（10）带动待成像物品（9）旋转，重复步骤1～3实时动态显示待成像物品（9）。

6.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤201，建立四个空数组a1、a2、a3、a4，利用LABVIEW将待成像物品（9）四个方位图像按顺序存储在a1、a2、a3、a4数组中；建立一个正方形的空数组a0；

步骤202，在a1中裁剪出一个包含待成像物品（9）图像的等腰直角三角形的数组a11，且数组a11的斜边位于a1在待成像物品（9）图像的上侧或下侧的第n行，同样在a2、a3和a4中裁剪出与数组a11大小相同的数组a21、a31和a41，a11、a21、a31、a41对应的赋给a0，n是整数，且1≤n≤200。

7.根据权利要求6所述的显示方法，其特征在于：步骤201所述数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640；

步骤202具体包括以下步骤：

步骤20201，将a1的第n行像素点提取出来，赋给数组a0的第一行，将a1中第n+i行的第i列至第640-i列像素点提取出，赋给a0中第i行的第i列至第640-i列，依次执行直到i=320，i是1～320的整数，得到a11；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2的第480-n列像素点提取出来，赋给数组a0的第640列，将a2中第480-（n+i）列的第i行至第640-i行像素点提取出，赋给a0中第640-i列的第i行至第640-i行，依次执行直到i=320，得到a21，i是1～320的整数；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，a11、a21、a31和a41合成640×640的数组a0，并通过LABVIEW显示出图像。

8.根据权利要求6所述的显示方法，其特征在于：步骤201所述数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640；

步骤202具体包括以下步骤：

步骤20201，将a1中第n行的第e列至640-e列像素点提取出来将a1中第n+i行的第i+e列至第640-（i+e）列像素点提取出来，依次执行直到i+e=320，得到a11，i是从1开始的整数，e是1～160之间的任意整数；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2中第480-n列的第e行至第640-e行像素点提取出来，将a2中第480-（n+i+e）列的第i+e行至第640-（i+e）行像素点提取出来，依次执行直到i+e=320，得到a21；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，a11、a21、a31和a41拼接为一个像素大小为（640-2e）×（640-2e）的正方形数组后映射到数组a0中，并通过LABVIEW显示出图像。

9.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤201，建立四个空数组a1、a2、a3、a4，利用LABVIEW将待成像物品（9）四个方位图像按顺序存储在a1、a2、a3、a4数组中；建立一个正方形的空数组a0；

步骤202，在a1中裁剪出一个包含待成像物品（9）图像的数组a11，且数组a11的斜边位于a1在待成像物品（9）图像的上侧或下侧的第n行，同样在a2、a3和a4中裁剪出与数组a11大小相同的数组a21、a31和a41，a11、a21、a31、a41对应的赋给a0，n是整数，且1≤n≤200；

其中步骤201所述数组a1、a2、a3、a4像素大小为640×480，a0的像素大小为640×640；

步骤202具体包括以下步骤：

步骤20201，将a1的第n行至第n+h行像素点提取出来，得到一个矩形区域；将a1中第n+h+i行的第i列至第640-i列像素点提取出，依次执行直到n+h+i=480，得到一个梯形区域，矩形区域和梯形区域构成a11，i是大于等于1的整数，h是整数，且150≤h≤400；

步骤20202，将a2顺时针旋转90度，将a2的第480-n列至第480-n+h列像素点提取出来，得到一个矩形区域；将a2中第480-n+h+i列的第i行至第640-i行像素点提取出，依次执行直到n+h+i=480，得到一个梯形区域，矩形区域和梯形区域构成a21；

步骤20203，将a3顺时针旋转180度，依据步骤1重复执行得到a31；

步骤20204，将a4顺时针旋转270度，依据步骤2重复执行得到a41；

步骤20205，a11、a21、a31和a41中梯形区域的斜边依次重合对接，并将a11、a21、a31和a41矩形外侧的长边延长后构成一个边长为640+2h的正方形，将该正方形等比例缩放并赋给数组a0，并通过LABVIEW显示出图像。