CN107643604B - 一种旋镜式动态三维显示系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于三维显示技术领域,并具体公开了一种旋镜式动态三维显示系统及方法,该系统包括投影装置和显示装置,投影装置包括上位机、投影模组和双向反射棱镜,上位机用于导入M个待显示的三维模型,并分别导出每个三维模型的N张投影视图;投影模组用于接收投影视图,并将投影视图发射至双向反射棱镜;显示装置用于根据电机转轴的角度位置信号控制投影模组,使投影模组在电机转轴转到设定角度时发射光束,在反射式光栅屏幕上显示三维模型的投影视图,将一个三维模型的投影视图发射完毕后顺序地发射下一个三维模型的投影视图,以实现三维模型的三维动态显示。而所述方法由上述系统实现。本发明具有显示清晰度高、结构简单紧凑、稳定性高等优点。
Description
技术领域
本发明属于三维显示技术领域,更具体地,涉及一种旋镜式动态三维显示系统及方法。
背景技术
随着多媒体技术的不断发展,简单的平面二维显示技术已经不能满足人们的需求,人们希望能够更直接的反应现实世界,而二维图像只能使人们了解到世界的某个空间侧面信息,限制了人们对世界的全面认识。于是三维显示技术成为显示发展的热门方向之一,但是目前的三维显示技术大多是基于平面的视差型三维显示系统,很少出现真正意义上的动态三维显示系统。
完全再现真实自然空间的图像一直是人类希望达到的目标之一,为了达到这个目标,几代科学家和一些大公司付出了艰辛的努力,还只能是通过视觉错觉形成在性能上具有巨大缺点的、基本不具备商业价值的实验室产品。此类产品由于丢失了光波所携带的位相信息而不可能实现真三维的显示,也就仅仅存在在消费/娱乐领域应用的可能。因此急需要新的能够完全重现光场信息的全新三维显示技术。
目前主要的三维立体显示技术共可以分为视差型三维显示、全息三维显示、体三维显示和光场重建显示四大类技术。视差型三维显示一般使观察者通过佩戴眼镜等辅助工具使观察者的左右两眼观察到略有区别的左右视图,利用双目视差来产生立体视觉感知,但是该方法无法真正为观看者提供真正的三维场景。全息三维显示又称全息照相术,利用光的干涉和衍射原理,在照相胶片或干板上通过记录光波的振幅和位相分布并再现物体三维图像的技术,其缺点在于目前的全息术一般只能生成静态的三维光学场景并且仍无法提供360度连续视角显示。体三维显示是模拟三维物体在物理空间上分布,在三维空间内显示物体各个体素点信息,扫描显示物体的体素的色彩和亮度,实现三维图像的显示,但是现有技术中存在的缺点在于靠观看者的想象重构能力实现三维空间立体感,难以直观表达深度信息。光场重建技术是在空间中的各个方向上记录并再现三维物体相应方位图像的一种三维显示技术,此种显示技术可以围绕物体实现360度连续视差显示,并且不需要佩戴任何辅助工具,实现多人观看,同时正确的反映物象的空间遮挡关系,但是其很难做到LED拼接屏或者DLP投影仪那种的上百寸的显示尺寸,和全息术相比,缺失了光线相位和振幅信息,难以产生三维立体深度感,而且其采用运动式的光场重建体三维,噪音比较大,一定程度上影响观看体验,另外刷新频率也难以满足高频率的要求。
现有的三维显示技术多为显示一个静态的三维模型,如CN201710255734.8,其为一种静态彩色的三维显示,其将一个彩色模型拆分成RGB三色,三色光中均为同一个静态模型,再通过投影仪投射后合色成一个彩色静态立体模型,虽然能够重建其光场信息,其缺点在于此方法只能显示一个彩色静态模型,不能实现模型的动态变化,缺少交互性,静态三维显示已经不能满足人们的视觉体验。三维动态显示是经典的二维平面视频的拓展,相比于二维视频,三维动态显示可以给用户提供全方位沉浸式的感受,现在的电影院中已经充斥着各种3D电影,但是人们需要佩戴3D眼睛,不能进行裸眼观看,且仅限于电影院中,人们在日常生活中很难看到动态的三维显示,人们更希望将自己的电视机变成一台能够进行三维播放的机器,能看见动态的可交互的三维显示效果。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种旋镜式动态三维显示系统及方法,其在体三维显示的基础上,利用编码器捕捉旋镜实时位置,并对其进行投影同步配合,该动态三维显示系统和方法对动态各帧状态下的模型进行处理形成投影仪图像序列,通过投影仪模块完成光场重建,从而实现动态的三维显示,具有显示清晰度高、结构简单、稳定性高等优点。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提出了一种旋镜式动态三维显示系统,其包括投影装置和显示装置,其中:
所述投影装置包括上位机、投影模组和双向反射棱镜,所述上位机用于导入M个待显示的三维模型,并分别导出每个三维模型的N张投影视图;所述投影模组共设有M组,每组投影模组均包括投影仪和直角棱镜,所述投影仪用于接收投影视图,并将投影视图发射至直角棱镜中,投影视图经直角棱镜反射后进入所述双向反射棱镜中,并经双向反射棱镜射出;
所述显示装置设于所述双向反射棱镜的下方,其包括反射式光栅屏幕、电机、编码器和控制器,所述反射式光栅屏幕用于接收从双向反射棱镜射出的投影视图,其在电机的带动下进行旋转,所述编码器用于检测电机转轴的角度位置,并将检测到的角度位置信号发送给控制器,该控制器用于根据接收到的角度位置信号控制投影模组,使投影模组在电机的转轴转到设定角度时发射光束,以将投影视图发射至反射式光栅屏幕中,从而在反射式光栅屏幕上显示三维模型的投影视图,进而实现三维模型的三维动态显示。
作为进一步优选的,所述设定角度等于360°/N。
作为进一步优选的,所述M组投影模组只有一组参与工作或全部参与工作。
作为进一步优选的,当只有一组投影模组参与工作时,M个三维模型的所有投影视图均传至该组投影模组中,即共有M×N张投影视图传至该组投影模组中,将M×N张投影视图分别编号为1_1至M_N,投影时反射式光栅屏幕开始旋转,投影模组在反射式光栅屏幕旋转第一周的过程中,对对应第一个三维模型的N张投影视图1_1至1_N进行投影;在反射式光栅屏幕旋转第二周的过程中,对对应第二个三维模型的N张投影视图2_1至2_N进行投影;如此持续进行,直到在反射式光栅屏幕旋转第M周的过程中,对对应第M个三维模型的N张投影视图M_1至M_N进行投影,从而达到动态显示的效果。
作为进一步优选的,当M组投影模组全部参与工作时,每组投影模组只投影一个三维模型对应的N张投影视图,投影时反射式光栅屏幕开始旋转,第一组投影模组在反射式光栅屏幕旋转第一周的过程中,对对应第一个三维模型的N张投影视图1_1至1_N进行投影,当第一个三维模型最后一张投影视图1_N投影完成之后,第一组投影模组停止投影,第二组投影模组开始工作;第二组投影模组在反射式光栅屏幕旋转第二周的过程中,对对应第二个三维模型的N张投影视图2_1至2_N进行投影,当第二个三维模型最后一张投影视图2_N投影完成之后,第二组投影模组停止投影,第三组投影模组开始工作;如此持续进行,直到在反射式光栅屏幕旋转第M周的过程中,第M组投影模组对对应第M个三维模型的N张投影视图M_1至M_N进行投影,从而达到动态显示的效果。
作为进一步优选的,所述反射式光栅屏幕与水平面的夹角为45°,其由表面镀有金属膜的光栅薄片拼接而成。
作为进一步优选的,每组投影模组还包括XY轴调整架,该XY轴调整架用于安装所述直角棱镜,以用于带动直角棱镜旋转,从而调整直角棱镜的位置。
按照本发明的另一方面,提供了一种采用所述的旋镜式动态三维显示系统进行三维模型动态三维显示的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)反射式光栅屏幕在电机的带动下进行旋转,同时控制器连续读取编码器检测的角度位置信息,待电机转到设定的初始位置时,电机暂停转动;
2)控制器控制投影模组向反射式光栅屏幕投射第一个三维模型,然后电机开始旋转带动反射式光栅屏幕旋转,控制器通过编码器实时获得电机的角度位置,并控制投影模组在电机到达设定的角度位置时向反射式光栅屏幕投影,则投影模组在反射式光栅屏幕每转到一个设定的角度位置时就投影出三维模型的一幅投影视图;
3)当一个三维模型的N张投影视图投影完毕后,电机回复到初始位置,然后按着顺序投影下一个三维模型的投影视图,如此实现三维模型的逐帧投影,进而实现三维模型的动态显示。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,主要具备以下的技术优点:
1.本发明投影的图像序列对应每一帧状态下的模型信息,反射式光栅屏在转动中到每一个具体位置时(该位置包含了水平方位角的具体方位信息),投影仪根据接收到的相应方位信息编号投影出对应的投影视图,按时间轴顺序对每一帧模型进行连续的光场重建,以实现动态三维显示功能。
2.本发明的反射式光栅屏幕在电机带动下做旋转运动,投影仪向正下方投影,投影图像落在反射式旋转反射式光栅屏幕上,投影仪在反射式光栅屏幕每转到一个特定的位置的瞬间,就投影出一帧计算生成的三维显示单帧图像,实现三维立体的动态显示。
3.本发明的编码器实时检测反射式光栅屏幕的初始位置,当光栅屏幕转过一个特定的初始位置,即原点位置时,控制器才给投影仪发出相应的触发信号,使投影仪进行交替投影,从而实现三维模型显示的相对偏转角度与光栅屏幕初始位置无关的稳定控制模式,消除光栅屏幕初始角度给模型显示所带来的误差,实现真正的绝对式动态三维显示。
4.本发明初始阶段电机以固定低转速运动,同时控制器连续读取编码器的角度位置,等待电机转到设定的初始位置时停止转动,经过初始位置绝对化,反射式光栅屏幕都会回到设定的初始位置之后,三维显示器对一个新图像的显示周期才会开始,保证了同步扫描三维显示的绝对准确。
5.本发明在确定绝对初始位置之后,控制器通过发送PWM波形至电机驱动模块,驱动模块驱动电机以平滑加速曲线加速到设定速度,电机进行均匀高速旋转运动,带动上方的反射式光栅屏幕,在水平方向内每一个固定角度都拥有20Hz的带反馈闭环控制的稳定刷新次数。
6.本发明结构紧凑,基于多组投影模组可实现光场重建并提供真正水平方向全视角三维场景的显示,使多个观察者可同时在水平连续360度观看到三维物体图像,稳定性高,并且不用佩戴任何辅助工具。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种旋镜式动态三维显示系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的反射式光栅屏幕的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的屏幕旋转架的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的XY轴调整架的结构示意图。
图5(a)-(c)是本发明实施例提供的不同角度对应的投影视图。
图中:1-投影仪,2-直角棱镜,3-双向反射棱镜,4-屏幕旋转架,5-反射式光栅屏幕,6-机架,7-轴承座,8-转轴,9-联轴器,10-电机固定座,11-电机,13-控制器,14-支架脚座,15-XY轴调整架。
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。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的基本原理是通过多台投影仪将多路LED投影光分别投影,多路LED投影光通过多块直角棱镜,进入双向反射棱镜并在双向反射棱镜的一个出口的相同位置得到可视图像,其是先通过上位机将总数为M的每一个帧模型导出N张投影序列,再上传至投影模组,通过投影模组的不同帧模型状态的顺序动态交替显示,从而实现模型逐帧显示,达到动态的三维模型显示。
如图1所示,本发明实施例提供的一种旋镜式动态三维显示系统,其为基于光场重建的动态三维显示系统,包括投影装置和显示装置,其中,投影装置包括上位机、投影模组和双向反射棱镜,上位机用于导入待显示的三维模型,如导入M个三维模型,具体导入的为与三维模型对应的帧模型,具体导入数量可根据实际显示需要进行限定,上位机还将导出与每个模型N个状态对应的N张投影视图,即每个三维模型均对应导出N张投影视图,投影视图的具体数量根据实际显示需要进行限定;投影模组共设有M组,每组投影模组均包括投影仪和直角棱镜,投影仪用于接收投影视图,并将投影视图发射至直角棱镜中,投影视图经直角棱镜反射后进入双向反射棱镜中,并经双向反射棱镜射出;显示装置包括反射式光栅屏幕、电机、编码器和控制器,反射式光栅屏幕用于接收从双向反射棱镜射出的投影视图,其在电机的带动下进行旋转,编码器用于检测电机转轴的角度位置,并将检测到的角度位置信号发送给控制器,控制器用于根据接收到的角度位置信号控制投影模组,使投影模组在电机的转轴转到设定角度时发射光束,以将投影视图发射至反射式光栅屏幕中,从而在反射式光栅屏幕上显示三维模型的投影视图,进而实现三维模型的三维动态显示。
进一步的,电机的转轴朝上设置并且其转轴上固定连接屏幕旋转架,屏幕旋转架上固定安装所述反射式光栅屏幕,反射式光栅屏幕与水平面的夹角为45°,反射式光栅屏幕由表面镀有金属膜的光栅薄片拼接而成。具体的,反射式光栅屏幕由光栅方向相同的柱面光栅构成,其中柱面光栅表面喷涂具有高反射率的金属粉末材料,使其具有反射作用。
进一步的,每组投影模组还设置有XY轴调整架,该XY轴调整架用于安装所述直角棱镜,以用于带动直角棱镜旋转,从而调整直角棱镜的位置。进一步的,每组投影模组还设置有投影模组外壳,XY轴调整架安装在投影模组外壳内。
具体的,上位机为intel计算棒,其外观像U盘,内置了存储器,运算器,处理器等高级芯片,本质上属于微型电脑。只需要把它插在一个有着HDMI接口的显示器上,并为它连上电源等外设,就是一台完整的电脑。该模块大幅度减小了三维显示器的体积,且极大的降低了三维显示器的成本。
欲实现动态三维显示,可以将动态投影分解为多帧连续三维模型的连续投影,因此首先需对动态显示的每一帧模型分别进行图形切片化处理。而每一帧三维模型的投影,可以具体为在一个屏幕的运动周期,将每一帧的三维模型需要显示的角度范围按照均匀角度划分为N个绝对位置对其进行位置编码,设定角度=360°/N,绝对位置的数量与每个三维模型的投影视图张数相同,即将需要显示的三维模型按照需要显示的角度范围进行投影以获得N张投影视图,而具体的投影视图可以为主视图的投影、俯视图的投影、侧视图的投影,其根据实际需要进行选择。如图5(a)-(c)所示,三维模型不动投影光源绕着三维模型的Z轴旋转,每旋转9°后投影得到一张投影视图,即在0°时投影获得一张投影视图(如图5(a)所示),9°时投影获得一张投影视图(如图5(b)所示),18°时投影获得一张投影视图,以此类推,共获得40张投影视图,则电机的设定角度也为9°=360°/40,40张投影视图根据不同的投影方案,上传至对应投影仪中,电机每转到一个设定角度显示一张投影视图,电机在初始位置时显示0°投影视图,转了9°后显示9°投影视图,转了18°后显示18°投影视图,以此类推,在电机转轴旋转一周的过程中,完成一个三维模型的40张投影视图的显示。
投影的原理是将一个三维模型的投影视图投影完毕后顺序地投影下一个三维模型的投影视图,共有如下两种实现方案:
单台投影仪投影实现方案:假设该动态模型共由N个状态下的M帧模型组成,那么实现M帧动态投影所需的总的投影视图数目为N×M张,序号从1_1到M_N,将该N×M张图片上传至放映的投影仪。嵌入式处理器发出投影指令之后,反射式光栅屏幕作为成像屏开始旋转,投影仪在反射式光栅屏幕在旋转第一周的过程中,对相应动态序列第一帧模型的投影视图1_1到1_N进行投影;在反射式光栅屏幕旋转第二周的过程中,对相应动态序列第二帧模型的投影视图2_1到2_N进行投影;如此持续进行,直到最后在反射式光栅屏幕旋转第M周的过程中,对相应动态序列第M帧模型的投影视图M_1到M_N进行投影,从而达到动态显示的效果。该方案只需要一个投影仪,但是对投影仪图像序列的存储的空间大小要求比较高,目前只能进行帧数较少的动态显示。
多台投影仪的复用拼接方案:假设该动态模型共由N个状态下的M帧模型组成,那么实现M帧动态投影所需的总的投影视图数目为N×M张,序号从1_1到M_N。如果每台投影仪只投影一帧模型的投影视图,那么需有对应的M台投影仪(如果一个投影仪可以投影a帧的模型切片模型,那么所需的投影仪数目可相应减小为M/a台)。那么按动态放映的顺序将相应帧模型的投影视图发送给相应的投影仪,即分别将序号前缀为M的图像序列各自上传到相应序号为M的投影仪。通过叠加复用多台投影仪进行交替投影,从而对投影模型按帧进行切换,从而达到动态显示的效果。
使用该系统进行多光机复用,即两个或以上投影仪交替投影,使不同的投影仪交替投影动态三维模型不同帧的图像,可以把所有的计算三维显示图像源序列按投影的顺序排列,即图形投影一个序列,按投影顺序标上序号,从1_1到M_N。首先分别将序号前缀为M的图像序列各自上传到相应的序号为M的投影仪,控制器发出投影指令之后,反射式光栅屏幕开始旋转;同时序号为1的投影仪在反射式光栅屏幕旋转一周的过程中,对相应动态序列第一帧模型的投影视图1_1到1_N进行投影,当反射式光栅屏幕在旋转到360°时,即第一组模型的最后一张投影视图1_N投影完成之后,序号为1的投影仪停止投影,与此同时序号为2的投影仪开始工作,对相应动态序列的第二帧模型的投影视图2_1到2_N进行投影;如此持续进行,直到最后序号为M的投影仪开始工作,对相应动态放映序列的第M帧模型的投影视图M_1到M_N进行投影。这种交替投影控制方案,降低了投影仪存储空间的要求,即使用同种存储大小的投影仪,可以实现多帧模型的动态效果显示,且动态显示的帧数没有上限。
每一帧状态下模型具体的成像过程具体如下:首先,在上位机中进行初始化时的各项参数的设定,包括:转速的设定,每周触发帧数的设定,以及图像源的导入处理过程等;完成参数设定过程后,执行操作指令,开始系统运行过程。系统动作分为四个阶段,初始化位置的确定,电机加速过程,平稳运行成像过程,电机减速停止过程。
在初始化位置确定时,上位机将操作指令发送至控制器,控制器通过指令的解析,再将初始化过程的速度指令通过把PWM波送至电机驱动模块,驱动模块响应后驱动电机以1r/s的低速状态运转,同时控制器通过增量式编码器去读取当前角度位置信息,当电机运转至设定的初始位置之后,控制器发送停止指令至驱动模块,电机停止运转。同时,控制器将初始化完成信号反馈给上位机,上位机开始导入选定的图像序列的第一个三维模型。
系统开始成像过程,当上位机进行开始运行操作时,控制器接收相关指令,开始向驱动器发送加速速度信号,为了保证加速过程的平稳进行,加速过程采取平滑曲线加速过程,速度曲线一般选择为S型加速曲线,接收到控制器的速度信号,驱动器控制电机完成闭环加速过程,在加速过程中同时开启了信号触发过程,如设定NIPR=40,则控制器检测到电机转动每9度的位置,则向投影仪发送一帧触发信号,完成一次投影的触发过程,由于加速过程是不稳定过程,因此,在加速过程中不会有稳定的成像。
当加速完成时,开始稳定成像过程,根据每周设定的触发帧率,控制器连续读取电机当前所处的转动位置,当位置等于设定角度时(设定角度由触发帧率计算得到,如设定NIPR=40,设定角度为360°/40=9°,电机每转动9度进行一次触发),控制器向投影仪发送一帧触发信号,投影仪接收到触发信号同时完成当前位置对应图像的投影。进入平稳运行过程之后,电机达到速度的稳定,控制器读取的位置信号也达到稳定阶段,此时的触发信号以稳定的周期发送至投影仪,则投影仪完成图像的稳定触发投影过程,此时,可以在水平方向进行稳定显示效果的观察。
最后减速停止过程,同加速过程相似,以平稳速度曲线的形式完成速度降低,直至停止的过程。不同的是,停止过程开始时,控制器只完成向驱动器发送速度信号的过程,在停止过程中不再向投影仪发送触发信号。
本发明还提供了采用所述旋镜式动态三维显示系统进行三维模型动态三维显示的方法,包括以下步骤:
1)反射式光栅屏幕在电机的带动下进行旋转,同时控制器连续读取编码器检测的角度位置信息,待电机转到设定的初始位置时,电机暂停转动;
2)控制器控制投影模组向反射式光栅屏幕投射第一个三维模型,然后电机开始旋转带动反射式光栅屏幕旋转,控制器通过编码器实时获得电机的角度位置,并控制投影模组在电机到达设定的角度位置时向反射式光栅屏幕投影,则投影模组在反射式光栅屏幕每转到一个设定的角度位置时就投影出一帧三维模型的投影视图;
3)当一个三维模型的所有状态的投影视图投影完毕后,电机回复到初始位置,按着顺序投影下一个三维模型的投影视图,如此实现三维模型的逐帧投影,进而实现三维模型的动态显示。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,包括投影装置和显示装置,其中:
所述投影装置包括上位机、投影模组和双向反射棱镜,所述上位机用于导入M个待显示的三维模型,并分别导出每个三维模型的N张投影视图;所述投影模组共设有M组,每组投影模组均包括投影仪和直角棱镜,所述投影仪用于接收投影视图,并将投影视图发射至直角棱镜中,投影视图经直角棱镜反射后进入所述双向反射棱镜中,并经双向反射棱镜射出;
所述显示装置设于所述双向反射棱镜的下方,其包括反射式光栅屏幕、电机、编码器和控制器,所述反射式光栅屏幕用于接收从双向反射棱镜射出的投影视图,其在电机的带动下进行旋转,所述编码器用于检测电机转轴的角度位置,并将检测到的角度位置信号发送给控制器,该控制器用于根据接收到的角度位置信号控制投影模组,使投影模组在电机的转轴转到设定角度时发射光束,以将投影视图发射至反射式光栅屏幕中,从而在反射式光栅屏幕上显示三维模型的投影视图,进而实现三维模型的三维动态显示。
2.根据权利要求1所述的旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,所述设定角度等于360°/N。
3.根据权利要求1所述的旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,所述M组投影模组只有一组参与工作或全部参与工作。
4.根据权利要求3所述的旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,当只有一组投影模组参与工作时,M个三维模型的所有投影视图均传至该组投影模组中,即共有M×N张投影视图传至该组投影模组中,将M×N张投影视图分别编号为1_1至M_N,投影时反射式光栅屏幕开始旋转,投影模组在反射式光栅屏幕旋转第一周的过程中,对对应第一个三维模型的N张投影视图1_1至1_N进行投影;在反射式光栅屏幕旋转第二周的过程中,对对应第二个三维模型的N张投影视图2_1至2_N进行投影;如此持续进行,直到在反射式光栅屏幕旋转第M周的过程中,对对应第M个三维模型的N张投影视图M_1至M_N进行投影,从而达到动态显示的效果。
5.根据权利要求4所述的旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,当M组投影模组全部参与工作时,每组投影模组只投影一个三维模型对应的N张投影视图,投影时反射式光栅屏幕开始旋转,第一组投影模组在反射式光栅屏幕旋转第一周的过程中,对对应第一个三维模型的N张投影视图1_1至1_N进行投影,当第一个三维模型最后一张投影视图1_N投影完成之后,第一组投影模组停止投影,第二组投影模组开始工作;第二组投影模组在反射式光栅屏幕旋转第二周的过程中,对对应第二个三维模型的N张投影视图2_1至2_N进行投影,当第二个三维模型最后一张投影视图2_N投影完成之后,第二组投影模组停止投影,第三组投影模组开始工作;如此持续进行,直到在反射式光栅屏幕旋转第M周的过程中,第M组投影模组对对应第M个三维模型的N张投影视图M_1至M_N进行投影,从而达到动态显示的效果。
6.根据权利要求1所述的旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,所述反射式光栅屏幕与水平面的夹角为45°,其由表面镀有金属膜的光栅薄片拼接而成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的旋镜式动态三维显示系统,其特征在于,每组投影模组还包括XY轴调整架,该XY轴调整架用于安装所述直角棱镜,以用于带动直角棱镜旋转,从而调整直角棱镜的位置。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的旋镜式动态三维显示系统进行三维模型动态三维显示的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)反射式光栅屏幕在电机的带动下进行旋转,同时控制器连续读取编码器检测的角度位置信息,待电机转到设定的初始位置时,电机暂停转动;
2)控制器控制投影模组向反射式光栅屏幕投射第一个三维模型,然后电机开始旋转带动反射式光栅屏幕旋转,控制器通过编码器实时获得电机的角度位置,并控制投影模组在电机到达设定的角度位置时向反射式光栅屏幕投影,则投影模组在反射式光栅屏幕每转到一个设定的角度位置时就投影出三维模型的一幅投影视图;
3)当一个三维模型的N张投影视图投影完毕后,电机回复到初始位置,然后按着顺序投影下一个三维模型的投影视图,如此实现三维模型的逐帧投影,进而实现三维模型的动态显示。
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2017
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