CN112203079A - 一种面向三维球体可视化系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种面向三维球体可视化系统，涉及虚拟投影技术领域。其中所述系统包括：投影显示单元，包括实体三维球和至少一个实体投影机，至少一个实体设置在实体三维球周围的任意位置；图形发生器单元，用于根据接收到的实体三维球的球体参数、实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到虚拟三维场景，并在虚拟三维球上生成第一图像后，控制至少一个虚拟相机对虚拟三维球进行拍摄，得到至少一个第二图像；融合显示单元，用于对相邻虚拟相机得到的第二图像进行边缘重叠融合处理，得到至少一个第三图像后，发送给至少一个虚拟相机对应的至少一个实体投影机；至少一个实体投影机将各自得到的第二图像投影到实体三维球上。
Description
技术领域
本发明虚拟投影技术领域，尤其涉及一种面向三维球体可视化系统。
背景技术
近年来,数字地球三维球体展示系统在多媒体处理领域迅猛发展,三维地球展示系统一般由软件环境和硬件环境组成。其中，软件环境主要负责数字样机展示、产品可装配性分析、数据可视化、人机功效分析等功能的实现，硬件环境主要负责提供多通道立体显示、人机交互数据采集等功能。基于投影机投影于球体的展示模式成为一种流行的展示模式，它利用多台投影机将图像从不同的角度位置投影到球体上，从而形成一个三维地球展示系统。
目前的三维球体大型投影可视化展示系统有成熟的解决方案，他们的特点是将多台投影机放置在地球赤道面上，投影主轴光线位于地球赤道面上，从而将图像数据投影到地球球面上，这一设计是一种最简单实用的设计思路，计算机对地球数据渲染之后投影到三维球体上，不存在由于投影引起的图像变形，渲染简单，不需要考虑复杂的地球方位等情况。但是实际应用过程中，会存在很多客观的条件，投影机不能给放置在地球赤道面上，针对这一实际情况，目前市场中的投影系统就无能为力了。
发明内容
为了克服上述问题，本申请的实施例提供了一种面向三维球体可视化系统。
为了达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种面向三维球体可视化系统，包括：投影显示单元，包括实体三维球和至少一个实体投影机，所述至少一个实体设置在所述实体三维球周围的任意位置；图形发生器单元，用于根据接收到的实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到虚拟三维场景，并在所述虚拟三维球上生成第一图像后，控制所述至少一个虚拟相机对所述虚拟三维球进行拍摄，得到至少一个第二图像；所述虚拟三维场景包括虚拟三维球和至少一个虚拟相机，所述虚拟三维球与所述实体三维球的体积比和各个虚拟相机到所述虚拟三维球表面之间的距离与各个实体投影机到所述实体三维球表面之间的距离比相同，所述各个虚拟相机与所述虚拟三维球之间的位置关系与所述各个实体投影机与所述实体三维球之间的位置关系相同；融合显示单元，用于对相邻所述虚拟相机得到的第二图像进行边缘重叠融合处理，得到至少一个第三图像后，发送给所述至少一个虚拟相机对应的所述至少一个实体投影机；所述至少一个实体投影机将各自得到的所述第二图像投影到所述实体三维球上。
在另一个可能的实现中，所述融合显示单元，还用于通过多通道接收所述至少一个虚拟相机发送的第二图像；以及通过多通道分别发送所述至少一个第三图像给所述至少一个虚拟相机对应的所述至少一个实体投影机。
在另一个可能的实现中，所述融合显示单元，具体用于判断任意相邻的两个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像的是否有图像内容相同的区域；当存在有图像内容相同的区域时，将所述图像内容相同的区域沿中间线分割成第一区域和第二区域；将所述相邻的两个虚拟相机中一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第一区域删除和将所述相邻的两个虚拟相机中另一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第二区域删除。
第二方面，本申请还提供了一种面向三维球体可视化系统，当至少一个实体投影机设置在实体三维球周围的任意位置时，包括：通信单元，用于接收所述实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息；处理单元，用于根据所述实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到各个实体投影机用于投影的第一图像；所述通信单元，还用于将各个所述第一图像发送给对应的各个实体投影机。
在另一个可能的实现中，所述处理单元，具体用于根据接收到的实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到虚拟三维场景，所述虚拟三维场景包括虚拟三维球和至少一个虚拟相机，所述虚拟三维球与所述实体三维球的体积比和各个虚拟相机到所述虚拟三维球表面之间的距离与各个实体投影机到所述实体三维球表面之间的距离比相同，所述各个虚拟相机与所述虚拟三维球之间的位置关系与所述各个实体投影机与所述实体三维球之间的位置关系相同；以及在所述虚拟三维球上生成第二图像后，控制所述至少一个虚拟相机对所述虚拟三维球进行拍摄，得到至少一个所述第第一图像。
在另一个可能的实现中，所述处理单元，还用于判断任意相邻的两个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像的是否有图像内容相同的区域；当存在有图像内容相同的区域时，将所述图像内容相同的区域沿中间线分割成第一区域和第二区域；将所述相邻的两个虚拟相机中一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第一区域删除和将所述相邻的两个虚拟相机中另一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第二区域删除。
在另一个可能的实现中，所述通信单元，用于接收用户的指令，所述指令用于放大所述第二图像中部分区域；所述处理单元，还用于在所述虚拟三维球上显示第三图像，所述第三图像为放大所述第二图像中的部分区域后的所述第二图像。
在另一个可能的实现中，所述通信单元，用于接收显示数据，所述显示数据为与所述第二图像上部分区域相关联的数据；所述处理单元，还用在所述第二图像上的部分区域上显示所述显示数据。
在另一个可能的实现中，所述通信单元，用于接收视点操作指令，所述视点操作指令为用于点击所述第二图像第一区域的指令，所述第二图像包括所述第一区域；所述处理单元，还用于在所述第一区域上显示与点击之前所述第一区域上显示的内容不同的内容。
在另一个可能的实现中，所述处理单元，还用于在虚拟场景上增加N个虚拟相机，用于拍摄所述至少一个虚拟相机拍摄所述虚拟三维球的盲区，所述N为大于零的正整数。
本申请通过获取实体三维球的球体参数、位置信息和多个实体投影机的位置信息后，模拟出一个与真实场景相同的虚拟场景，然后让虚拟的各个投影机拍摄虚拟的三维球上的图像，得到每个实体投影机所要投影的图像后，发送给各个实体图像，最后各个实体投影机将得到的图像投影在实体三维球上，从而得到精准、清晰的三维图像，所以对各个实体投影机与实体三维球之间的位置关系没有严格的要求，可以随意放置，从而大大提高了三维投影技术的应用场景和和灵活性。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种面向三维球体可视化系统的架构图；
图2为本申请实施例提供的一种投影显示场景的架构图；
图3为本申请实施例提供的一种投影显示场景下整体尺寸表示示意图；
图4为本申请实施例提供的一种光路设计场景的侧视图；
图5为本申请实施例提供的一种光路设计场景的俯视图；
图6为本申请实施例提供的一种面向三维球体可视化系统的结构图；
图7为本申请实施例提供的面向三维球体可视化系统的工作流程图；
图8为本申请实施例提供的通信单元的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
图1为本申请实施例提供的一种面向三维球体可视化系统的架构图。如图1所示，该系统包括：投影显示单元11、图形发生器单元12和融合显示单元13。
投影显示单元11主要包括：至少一个投影机和一个三维球。优选地，本申请采用了四通道正投融合显示，配置四台高分辨率高亮度激光光源投影机，能满足不同工作模式的需要，如图2所示。
投影显示单元11中最重要的是光路设计，本申请采用专业设计工具软件，结合现场条件限制和招标文件技术要求，提供了此显示系统的可交互式三维初步设计，此设计的所有系统数据都是可靠精确的、工程上可用的。
系统主要构成单元组成中，投影机为激光投影机。三维球的选择非常重要，专业的三维球显示对图像多方面质量都有非常高的要求，例如静态图像细节特征显示，这要求系统能提供非常高的动态对比度，而能决定系统动态对比度的关键是屏幕特性。
需要说明的是，系统动态对比度与通常所说的投影机单机全黑全白对比度是两回事。单机全黑全白对比度指的是不同时刻在理想条件下(只能用某一款特定镜头、在特定亮度下、采用采用正投、图像规格非常小等等。)分别测量纯白和纯黑信号亮度，将二者相除得到的，没有什么实际意义。对用户真正有价值的是，实际工程约束条件下，人眼真正能看到的最大对比度以及细节特征表现程度。这些都需合适的屏幕来实现。因此，我们这里使用了白雪公司的高分子碳纤维树脂基质材料高对比度投影球幕最为三维球。
投影球幕特点如下：
1、高对比度屏幕。在一定的条件下，高系统动态比度能够显示更丰富的图像细节，显示系统动态对比度的关键因素是屏幕类型和属性。实际工程中，系统对比度和系统亮度之间是相互关联和制约的，因此需要在系统设计阶段对两者做合理的选择。
2、第二是抗形变能力。由于屏幕平整度会对显示精度产生影响，因此高端显示系统需要尽可能高的屏幕平整度。白雪投影球幕采用高分子碳纤维树脂为基质材料平整度误差为1‰，在屏幕规格比较大时也能保证其长期平整度。屏幕在长期使用过程中，平整度还会受到机械结构设计合理性和环境的影响，有可能发生进一步的形变，采用定制的机械支撑结构能够保证长期使用条件下不变形，屏幕属性与系统中的投影机有最好的匹配效果。
本申请采用了四通道正投融合显示，配置四台高分辨率高亮度激光光源投影机，能满足不同工作模式的需要。例如，配置了DP E-Vision Laser 8500WUXGA激光投影机单机最大光通量输出为9000流明，物理分辨率1920x1200。光源寿命达到20000小时，从起始亮度到寿命终结，亮度衰减低于50％以内。如图3所示，投影显示单元11采用4台投影机正投融合显示，具体参数如下：尺寸：直径2600mm三维球；盲区尺寸：下部高度44.6mm；融合区：40％；系统分辨率：5376*1200。
投影显示单元11的光路是系统集成最关键的环境，光路设计决定了投影的位置、投影的融合效果、投影的亮度和投影覆盖度。本申请通过结合空间几何计算、计算机三维模拟以及实验的方式，提出了一种将投影仪架设在北纬60度之上的方案，如图4和图5所示，突破了现有商业系统只能将投影仪架设于赤道高度的限制。
图形发生器单元12主要是指图形工作站。图形工作站是图形图像信号的发生器，提供实时渲染所需的运算能力保障。图形发生器单元12是本平台系统中一个关键的硬件部分。图形发生器单元12是整个系统的软件支撑平台，用户进行设计所需的各种软件都要安装在这个平台之上。示例性地，本申请采用了HP高端Z8 G4定制性工作站，配置目前Nvidia公司推出的高端图卡Quadro RTX6000(24GB显存)和Quadro P2000(5GB显存)。
示例性地，当图形发生器单元12通过三维球的球体参数，包括三维球的半径、表面积、球体形状等数据、三维球和各个投影机的位置信息，包括各个投影机投影的俯仰角、各个投影机光源中心投影方向与各个投影机光源中心与三维球中心之间的连线方向之间的夹角、各个投影机相对与以三维球的中心为原点的坐标系下的坐标点、各个投影机的光源中心距三维球表面距离、各个投影机之间的位置关系、各个投影机光源中心相对于三维球的中心的方位角、航向角等数据后，根据上述得到的数据，模拟出一个与真实场景相同的不同比例的模拟三维场景。也即实体三维球与虚拟三维球之间的比例、各个投影机到实体三维球的距离与各个相机到虚拟三维球的距离之间的比例、以及各个投影机之间的距离与各个相机之间的距离之间的比例等距离比例值相同，但是各个投影机与各个相机的夹角、方位角、航向角等角度值保持相同。
然后，图形发生器单元12在虚拟三维球的表明上生成将要呈现的图像，并控制各个虚拟相机，对虚拟三维球的表明进行拍照，获取的图像为虚拟三维球表面生成的图像的一部分。
可选地，在虚拟三维场景中加入多个虚拟从相机，其分别从不同的方位观察虚拟三维球，调整虚拟从相机位置使得观察无死角，将虚拟从相机观察到的图像渲染到多个窗口中，然后将每个窗口中的帧图像传输给投影机，投影机将图片投影在球幕上，同步到实体三维球上显示。
融合显示单元13在进行图像拼接融合处理需要能够支持多通道、任意边缘及多边缘叠加融合处理，且不受融合区大小所影响。在进行消隐融合时消隐调整只会影响投射图像的边缘，用于将投射的图像放入屏幕中的框架内，并隐藏或遮掩不需要的信息(或噪音)。消隐图像分为4部分，分别为：顶部消隐、底部消隐、左侧消隐、右侧消隐。配置的融合显示系统主要由大视电融合机组成。
优选地，本申请中配置的融合显示单元13主要由大视电子MM5000-B彩虹系列融合机组成。MM5000-B彩虹系列融合机采用2U机箱，配置4块DP输入输出板卡支持4路DisplayPort输入，支持4路DisplayPort输出。其中，4路输出接入4台投影机，出板卡支持4路输出可选择接入监控显示器，4台监视器正常接入图形生成子系统IG中Nvidia QuadroP2000显卡4个输出，整个工作站两个显卡总共可扩展输出8路WUXGA 1920*1200分辨率，通过用户方软件指定进行匹配输出和预操作。
示例性地，相邻虚拟相机之间拍摄到的虚拟三维球表面的图像必然存在一定的重叠区域，这就需要对重叠区域进行处理，否则投影机在投影的过程中，相邻图像的重叠区域会显示模糊。当两个虚拟相机获取到两个图像(图像1和图像2)后，采用中线法，确定两个图像的重叠区域后，从中间分成两个区域，然后将图像1中区域2部分删除，将图像2中区域1部分删除，得到处理后的图像1和图像2。
最后，图形发生器单元12将处理后的各个图像发送给对应的各个投影机后，投影机将图像投影到实体三维球上，实现了球幕投影和图像的三维球体演示。
另外，图形发生器单元12可以通过多通道输出到显示端口，不引起时延，完全可以达到60赫兹的刷新率，在技术上采用了并行计算与处理的方式，同时提前计算并保存了设备参数，减少了计算量，从而提高了处理速度和刷新频率。
在本申请实施例中，该系统还可以包括线路集成单元。由于涉及的需要展示的信号源有很多，如图像信号、网络信号、监视器信号等等，这些复杂的信号并不是同一时间集中显示的，而是根据一定的流程或要求选择性的展示。同样，系统的多种不同工作模式也是需要通过切换来实现的。针对大型球体展示系统平台需要进行专业的设计和规划，如：
1、电磁兼容设计：电磁干扰源、耦合途径和敏感设备是系统解决电磁兼容性问题的关键。这三个要素缺一不可，同样也是从这三个要素入手。消除三个因素中的一到二个因素，就能达到电磁兼容的要求。电磁兼容系统设计是在产品的设计过程中仔细预测各种可能发生的电磁兼容问题，并从设计的一开始就采取各种措施，避免电磁兼容问题，因此可以采取电路与结构相结合的技术措施。采取这种方法通常能在正式产品完成之前解决90％的电磁兼容问题。在电磁兼容的设计中，我们主要是解决电磁屏蔽的技术问题，即切断耦合途径。
2、系统线缆的设计：线缆网的设计，不仅要满足系统连接要求，确保信号传递，而且还要注意系统的电磁兼容性，减少不必要的耦合。本申请中，线缆网的设计，主要可分为网络、数据、控制、视频线缆等，不同种类采用同槽分隔布放。根据设备实际使用的要求，提供信号连线图及各种信号线的规格，预留信号线槽。
(1)接地线：接地线采用RV4.0的聚氯乙烯绝缘连接软导线，该线的直流电阻为5mΩ/M，完全满足军用接地电阻0.1Ω的标准。
(2)工作台、柜接地：由于工作台和柜内部采用等电位接地平面方式，工作台和柜可将其组合的接地线并接于汇流条上，多个工作台和柜又共同接于机房接地端子，形成一种复合式单点接地。
(3)供电电源的接地：供电电源的接地，将工作台和柜外壳接地，保证了人身用电安全。当接地电阻4Ω时，完全满足低压系统保护接地安全要求；由于该方式中线对地绝缘，一般电气碰壳故障不会因此而断电，符合工作时不允许断电的要求。
(4)防静电接地：对于电子产品，防静电最大允许安全电压范围内的接地电阻为1.28×109Ω，而对于工作人员当安全电流为5mA时，安全电阻应为1.0×105Ω，而以上设计的接地电阻0.1Ω安全满足以上要求，因此作为防护ESD危害是有保障的。
经过以上各项措施，可使系统电磁兼容性和防辐射性能达到要求。
本申请通过上述三个硬件单元的组合，使得获取实体三维球的球体参数、位置信息和多个实体投影机的位置信息后，模拟出一个与真实场景相同的虚拟场景，然后让虚拟的各个投影机拍摄虚拟的三维球上的图像，得到每个实体投影机所要投影的图像后，发送给各个实体图像，最后各个实体投影机将得到的图像投影在实体三维球上，从而得到精准、清晰的三维图像，所以对各个实体投影机与实体三维球之间的位置关系没有严格的要求，可以随意放置，从而大大提高了三维投影技术的应用场景和和灵活性。
图6为本申请实施例提供的一种面向三维球体可视化系统的结构图。如图6所示，该系统600包括：通信单元601和处理单元602。
通信单元601用于接收三维球的球体参数，包括三维球的半径、表面积、球体形状等数据、三维球和各个投影机的位置信息，包括各个投影机投影的俯仰角、各个投影机光源中心投影方向与各个投影机光源中心与三维球中心之间的连线方向之间的夹角、各个投影机相对与以三维球的中心为原点的坐标系下的坐标点、各个投影机的光源中心距三维球表面距离、各个投影机之间的位置关系、各个投影机光源中心相对于三维球的中心的方位角、航向角等数据。
处理单元602用于根据上述得到的数据，模拟出一个与真实场景相同的不同比例的模拟三维场景。也即实体三维球与虚拟三维球之间的比例、各个投影机到实体三维球的距离与各个相机到虚拟三维球的距离之间的比例、以及各个投影机之间的距离与各个相机之间的距离之间的比例等距离比例值相同，但是各个投影机与各个相机的夹角、方位角、航向角等角度值保持相同。然后，在虚拟三维球的表明上生成将要呈现的图像，并控制各个虚拟相机，对虚拟三维球的表明进行拍照，获取的图像为虚拟三维球表面生成的图像的一部分。
可选地，由于相邻虚拟相机之间拍摄到的虚拟三维球表面的图像必然存在一定的重叠区域，这就需要对重叠区域进行处理，否则投影机在投影的过程中，相邻图像的重叠区域会显示模糊。处理单元602用于当两个虚拟相机获取到两个图像(图像1和图像2)后，采用中线法，确定两个图像的重叠区域后，从中间分成两个区域，然后将图像1中区域2部分删除，将图像2中区域1部分删除，得到处理后的图像1和图像2。
最后，处理单元602将处理后的各个图像发送给对应的各个投影机后，投影机将图像投影到实体三维球上，实现了球幕投影和图像的三维球体演示。
可选地，通信单元601可以通过多通道输出到显示端口，不引起时延，完全可以达到60赫兹的刷新率，在技术上采用了并行计算与处理的方式，同时提前计算并保存了设备参数，减少了计算量，从而提高了处理速度和刷新频率。
在一个可能的实施例中，通信单元601还接收用户的指令对虚拟图像进行放大或缩小操作的指令，处理单元602根据该指令，控制虚拟三维球上的图像进行放大或缩小，然后虚拟相机拍摄到放大或缩小的图像后，发送给对应的投影机，使得在实体三维球上同步显示放大或缩小后的图像。
在一个可能的实施例中，通信单元601还接收服务器、其它终端或用户输入的数据，该数据为虚拟三维球上显示的图像上部分区域进行解释、标识等数据。处理单元602根据该数据，对虚拟三维球上显示的图像上对应的部分区域上增加对该区域进行解释、标识的文字、图案等等。然后虚拟相机拍摄到增加了文字、图案等标识的图像后，发送给对应的投影机，使得在实体三维球上同步显示该标识的图像。
在一个可能的实施例中，通信单元601还接收用户对图像进行操作的指令，处理单元602根据该指令，对虚拟三维球上显示的图像按照指令进行变化。然后虚拟相机拍摄到变化后的图像后，发送给对应的投影机，使得在实体三维球上同步显示变化后的图像。
示例性地，如图7所示，该系统具体实现过程如下：
步骤S701，创建网络通信。
具体的，启动时创建Qt Udp通信Socket，绑定网络数据接收、发送端口，加入网络组播。当Socket缓冲区有数据时，获取缓冲区中的数据并解析，解析后的数据发送到三维数字地球，然后根据报文内容作出响应。
步骤S702，构建虚拟三维场景。
具体的，当系统接收到接收三维球的球体参数，包括三维球的半径、表面积、球体形状等数据、三维球和各个投影机的位置信息，包括各个投影机投影的俯仰角、各个投影机光源中心投影方向与各个投影机光源中心与三维球中心之间的连线方向之间的夹角、各个投影机相对与以三维球的中心为原点的坐标系下的坐标点、各个投影机的光源中心距三维球表面距离、各个投影机之间的位置关系、各个投影机光源中心相对于三维球的中心的方位角、航向角等数据时，根据上述得到的数据，模拟出一个与真实场景相同的不同比例的模拟三维场景。也即实体三维球与虚拟三维球之间的比例、各个投影机到实体三维球的距离与各个相机到虚拟三维球的距离之间的比例、以及各个投影机之间的距离与各个相机之间的距离之间的比例等距离比例值相同，但是各个投影机与各个相机的夹角、方位角、航向角等角度值保持相同。然后，在虚拟三维球的表明上生成将要呈现的图像，并控制各个虚拟相机，对虚拟三维球的表明进行拍照，获取的图像为虚拟三维球表面生成的图像的一部分。
步骤S703，三维数字地球数据加载。
具体的，根据步骤701中接收到的报文的内容，在虚拟三维球的表面上显示三维数字地球，然后控制各个虚拟相机对虚拟三维球的表面进行拍摄，得到多个图像。
可选地，在虚拟三维场景中加入多个虚拟从相机，其分别从不同的方位观察虚拟三维球，调整虚拟从相机位置使得观察无死角，将虚拟从相机观察到的图像渲染到多个窗口中，然后将每个窗口中的帧图像传输给投影机，投影机将图片投影在球幕上，同步到实体三维球上显示。
步骤S704，将各个虚拟相机得到的多个图像通过多通道输出到显示端口。
具体的，系统在得到多个图像，分别通过多通道输出到显示端口，传输给对应的实体投影机，然后各个投影机将得到的图像投影到实体三维球上，实现了球幕投影和图像的三维球体演示。本申请通过多通道输出到显示端口，不引起时延，完全可以达到60赫兹的刷新率，在技术上采用了并行计算与处理的方式，同时提前计算并保存了设备参数，减少了计算量，从而提高了处理速度和刷新频率。
步骤S705，获取Socket缓冲区中的数据后，判断该数据是否为网络数据。其中，网络数据为用户输入、其它设备发送等方式传输过来的数据，该数据一般为文字、指令、图标等等。
步骤S706，对网络数据进行解析，确定该数据具体为哪个类型的数据。
步骤S707，当解析后的网络数据为用户对图像进行操作的指令，则根据该指令，对虚拟三维球上显示的图像按照指令进行变化，然后执行步骤S704。
步骤S708，当解析后的网络数据为虚拟三维球上显示的图像上部分区域进行解释、标识等数据，则根据该数据，对虚拟三维球上显示的图像上对应的部分区域上增加对该区域进行解释、标识的文字、图案等等，然后执行步骤S704。
步骤S709，当解析后的网络数据为对虚拟图像进行放大或缩小操作的指令，则根据该指令，控制虚拟三维球上的图像进行放大或缩小，然后执行步骤S704。
示例性地，如图8所示，该通信单元具体实现过程如下：
步骤S801，对网络模块进行初始化。也即启动时重新创建Qt Udp通信Socket，绑定网络数据接收、发送端口，加入网络组播。
步骤S802，对系统内设备进行监听。
步骤S803，判断是否存在有消息生成，如果有，则执行步骤S804，如果没有，则执行步骤S803。
步骤S804，对监听到的消息进行解析。
步骤S805，当监听到的消息为用户对图像进行操作的指令，确定为视点控制消息，然后执行步骤S808。
步骤S806，当监听到的消息为虚拟三维球上显示的图像上部分区域进行解释、标识等，确定为图层管理消息，然后执行步骤S808。
步骤S807，当监听到的消息为对虚拟图像进行放大或缩小操作的指令，确定为数据加载消息，然后执行步骤S808。
步骤S808，将得到消息封装成指令。
步骤S809，进行UDP指令发送。
步骤S810，判断指令是否发送完毕，如果是，则停止消息监听；如果否，则执行步骤S802。
本申请通过获取实体三维球的球体参数、位置信息和多个实体投影机的位置信息后，模拟出一个与真实场景相同的虚拟场景，然后让虚拟的各个投影机拍摄虚拟的三维球上的图像，得到每个实体投影机所要投影的图像后，发送给各个实体图像，最后各个实体投影机将得到的图像投影在实体三维球上，从而得到精准、清晰的三维图像，从而对各个实体投影机与实体三维球之间的位置关系没有严格的要求，可以随意放置，从而大大提高了三维投影技术的应用场景和和灵活性。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种面向三维球体可视化系统，其特征在于，包括：
投影显示单元，包括实体三维球和至少一个实体投影机，所述至少一个实体设置在所述实体三维球周围的任意位置；
图形发生器单元，用于根据接收到的实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到虚拟三维场景，并在所述虚拟三维球上生成第一图像后，控制所述至少一个虚拟相机对所述虚拟三维球进行拍摄，得到至少一个第二图像；所述虚拟三维场景包括虚拟三维球和至少一个虚拟相机，所述虚拟三维球与所述实体三维球的体积比和各个虚拟相机到所述虚拟三维球表面之间的距离与各个实体投影机到所述实体三维球表面之间的距离比相同，所述各个虚拟相机与所述虚拟三维球之间的位置关系与所述各个实体投影机与所述实体三维球之间的位置关系相同；
融合显示单元，用于对相邻所述虚拟相机得到的第二图像进行边缘重叠融合处理，得到至少一个第三图像后，发送给所述至少一个虚拟相机对应的所述至少一个实体投影机；
所述至少一个实体投影机将各自得到的所述第二图像投影到所述实体三维球上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述融合显示单元，还用于通过多通道接收所述至少一个虚拟相机发送的第二图像；以及
通过多通道分别发送所述至少一个第三图像给所述至少一个虚拟相机对应的所述至少一个实体投影机。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述融合显示单元，具体用于
判断任意相邻的两个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像的是否有图像内容相同的区域；当存在有图像内容相同的区域时，将所述图像内容相同的区域沿中间线分割成第一区域和第二区域；将所述相邻的两个虚拟相机中一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第一区域删除和将所述相邻的两个虚拟相机中另一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第二区域删除。
4.一种面向三维球体可视化系统，其特征在于，当至少一个实体投影机设置在实体三维球周围的任意位置时，包括：
通信单元，用于接收所述实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息；
处理单元，用于根据所述实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到各个实体投影机用于投影的第一图像；
所述通信单元，还用于将各个所述第一图像发送给对应的各个实体投影机。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理单元，具体用于
根据接收到的实体三维球的球体参数、所述实体三维球和至少一个实体投影机的位置信息，得到虚拟三维场景，所述虚拟三维场景包括虚拟三维球和至少一个虚拟相机，所述虚拟三维球与所述实体三维球的体积比和各个虚拟相机到所述虚拟三维球表面之间的距离与各个实体投影机到所述实体三维球表面之间的距离比相同，所述各个虚拟相机与所述虚拟三维球之间的位置关系与所述各个实体投影机与所述实体三维球之间的位置关系相同；以及
在所述虚拟三维球上生成第二图像后，控制所述至少一个虚拟相机对所述虚拟三维球进行拍摄，得到至少一个所述第第一图像。
6.根据权利要求4-5任意一项所述的系统，其特征在于，所述处理单元，还用于判断任意相邻的两个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像的是否有图像内容相同的区域；当存在有图像内容相同的区域时，将所述图像内容相同的区域沿中间线分割成第一区域和第二区域；将所述相邻的两个虚拟相机中一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第一区域删除和将所述相邻的两个虚拟相机中另一个虚拟相机拍摄得到的所述第二图像中所述第二区域删除。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的系统，其特征在于，
所述通信单元，用于接收用户的指令，所述指令用于放大所述第二图像中部分区域；
所述处理单元，还用于在所述虚拟三维球上显示第三图像，所述第三图像为放大所述第二图像中的部分区域后的所述第二图像。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的系统，其特征在于，
所述通信单元，用于接收显示数据，所述显示数据为与所述第二图像上部分区域相关联的数据；
所述处理单元，还用在所述第二图像上的部分区域上显示所述显示数据。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的系统，其特征在于，
所述通信单元，用于接收视点操作指令，所述视点操作指令为用于点击所述第二图像第一区域的指令，所述第二图像包括所述第一区域；
所述处理单元，还用于在所述第一区域上显示与点击之前所述第一区域上显示的内容不同的内容。
10.根据权利要求4-9任意一项所述的系统，其特征在于，所述处理单元，还用于
在虚拟场景上增加N个虚拟相机，用于拍摄所述至少一个虚拟相机拍摄所述虚拟三维球的盲区，所述N为大于零的正整数。
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