FR3039029A1 - DISPLAY SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING THREE DIMENSIONAL IMAGES - Google Patents
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Abstract
Ce système d'affichage (2) comprend un support (3) ; un écran de projection (4) monté mobile en rotation par rapport au support (3) autour d'un axe de rotation (A) et pourvu d'une première et d'une deuxième faces (5, 6) ; un premier et un deuxième miroirs réfléchissants (7, 8) inclinés par rapport à l'écran de projection (4), les premier et deuxième miroirs réfléchissants (7, 8) étant solidaires en rotation de l'écran de projection (4), et étant configurés pour réfléchir respectivement une image bidimensionnelle sur les première et deuxième faces (5, 6) de l'écran de projection (4) ; un dispositif d'entraînement en rotation (9) configuré pour entraîner en rotation l'écran de projection (4) ; et un dispositif de projection (10) configuré pour projeter en continu une première image bidimensionnelle (12) et une deuxième image bidimensionnelle (12) respectivement sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants (7, 8).This display system (2) comprises a support (3); a projection screen (4) rotatably mounted relative to the support (3) about an axis of rotation (A) and provided with first and second faces (5, 6); a first and a second reflecting mirror (7, 8) inclined with respect to the projection screen (4), the first and second reflecting mirrors (7, 8) being integral in rotation with the projection screen (4), and being configured to respectively reflect a two-dimensional image on the first and second faces (5, 6) of the projection screen (4); a rotation drive device (9) configured to rotate the projection screen (4); and a projection device (10) configured to continuously project a first two-dimensional image (12) and a second two-dimensional image (12) respectively onto the first and second reflecting mirrors (7, 8).
Description
La présente invention concerne un système d'affichage et un procédé de génération d'images tridimensionnelles. Un tel système d'affichage et un tel procédé peuvent être utilisés notamment pour reconstruire optiquement et afficher des objets en trois dimensions dans leur perception volumique.The present invention relates to a display system and a method for generating three-dimensional images. Such a display system and such a method can be used in particular for optically reconstructing and displaying objects in three dimensions in their volume perception.
Le document US2007/0058229 décrit un système d'affichage pour générer des images tridimensionnelles, comprenant notamment : - un support, - un dispositif de projection monté fixe par rapport au support et configuré pour projeter en continu une image bidimensionnelle, - un écran de projection monté mobile en rotation par rapport au support autour d'un axe de rotation, - un ensemble optique monté mobile en rotation par rapport au support autour de l'axe de rotation, l'ensemble optique étant configuré pour réfléchir l'image bidimensionnelle projetée par le dispositif de projection sur l'écran de projection, et - un dispositif d'entraînement en rotation configuré pour entraîner en rotation l'écran de projection et l'ensemble optique autour de l'axe de rotation.The document US2007 / 0058229 describes a display system for generating three-dimensional images, comprising in particular: a support, a projection device mounted fixed relative to the support and configured to continuously project a two-dimensional image, a projection screen rotatably mounted relative to the support about an axis of rotation, - an optical assembly rotatably mounted relative to the support about the axis of rotation, the optical assembly being configured to reflect the two-dimensional image projected by the projection device on the projection screen, and - a rotation drive device configured to rotate the projection screen and the optical assembly about the axis of rotation.
Un tel système d'affichage requiert une vitesse de rotation élevée de l'écran de projection et de l'ensemble optique afin de pouvoir générer une image tridimensionnelle. Cependant, une telle vitesse de rotation induit des vibrations importantes susceptibles de nuire à la qualité finale de l'image tridimensionnelle générée, et d'induire une usure prématurée du système d'affichage, et notamment du dispositif d'entraînement en rotation. De plus, de telles vibrations sont susceptibles d'induire un bruit inconfortable pour les personnes situées à proximité du système d'affichage.Such a display system requires a high rotational speed of the projection screen and the optical assembly in order to be able to generate a three-dimensional image. However, such a rotational speed induces significant vibrations that may adversely affect the final quality of the generated three-dimensional image, and induce premature wear of the display system, and in particular of the rotation drive device. In addition, such vibrations are likely to induce an uncomfortable noise for people in the vicinity of the display system.
En outre, l'ensemble optique d'un tel système d'affichage comporte plusieurs éléments optiques en mouvement, ce qui a pour conséquence de limiter les dimensions des images tridimensionnelles générées, notamment suivant l'axe vertical.In addition, the optical assembly of such a display system comprises several moving optical elements, which has the effect of limiting the dimensions of the generated three-dimensional images, in particular along the vertical axis.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.The present invention aims to remedy these disadvantages.
Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir un système d'affichage qui soit de structure simple et fiable, tout en permettant la génération d'images tridimensionnelles de grande qualité et de grandes dimensions. A cet effet, la présente invention concerne un système d'affichage pour générer des images tridimensionnelles, comprenant : - un support, - un écran de projection monté mobile en rotation par rapport au support autour d'un axe de rotation, l'écran de projection comprenant une première face et une deuxième face, les première et deuxième faces étant sensiblement planes et sensiblement parallèles à l'axe de rotation, - un premier miroir réfléchissant et un deuxième miroir réfléchissant inclinés par rapport à l'écran de projection, les premier et deuxième miroirs réfléchissants étant montés mobiles en rotation par rapport au support autour de l'axe de rotation et étant solidaires en rotation de l'écran de projection, le premier miroir réfléchissant étant configuré pour réfléchir une image bidimensionnelle sur la première face de l'écran de projection, le deuxième miroir réfléchissant étant configuré pour réfléchir une image bidimensionnelle sur la deuxième face de l'écran de projection, - un dispositif d'entraînement en rotation configuré pour entraîner en rotation l'écran de projection et les premier et deuxième miroirs réfléchissants autour de l'axe de rotation, et - un dispositif de projection monté fixe par rapport au support, le dispositif de projection étant configuré pour projeter en continu une première image bidimensionnelle et une deuxième image bidimensionnelle respectivement sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants, le dispositif de projection étant configuré pour modifier les première et deuxième images bidimensionnelles projetées sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants en fonction de la position angulaire de l'écran de projection.The technical problem underlying the invention is therefore to provide a display system that is simple and reliable structure, while allowing the generation of three-dimensional images of high quality and large dimensions. For this purpose, the present invention relates to a display system for generating three-dimensional images, comprising: - a support, - a projection screen mounted to rotate relative to the support about an axis of rotation, the display screen. projection comprising a first face and a second face, the first and second faces being substantially flat and substantially parallel to the axis of rotation, - a first reflecting mirror and a second reflecting mirror inclined relative to the projection screen, the first and second reflecting mirrors being rotatably mounted relative to the support about the axis of rotation and being rotationally integral with the projection screen, the first reflecting mirror being configured to reflect a two-dimensional image on the first face of the projection screen, the second reflecting mirror being configured to reflect a two-dimensional image on the a second face of the projection screen; - a rotational driving device configured to rotate the projection screen and the first and second reflecting mirrors about the axis of rotation; and - a mounted projection device. fixed relative to the support, the projection device being configured to continuously project a first two-dimensional image and a second two-dimensional image respectively on the first and second reflecting mirrors, the projection device being configured to modify the first and second two-dimensional images projected on the first and second reflecting mirrors according to the angular position of the projection screen.
Une telle configuration du système d'affichage, et notamment la présence de deux miroirs réfléchissants configurées pour réfléchir des images bidimensionnelles sur deux faces de l'écran de projection, permet de réduire de manière importante la vitesse de rotation de l'écran de projection, et donc d'améliorer grandement la fiabilité du système d'affichage et la qualité des images tridimensionnelles générées. De plus, la diminution de la vitesse de rotation de l'écran de projection limite les vibrations générées par le fonctionnement du système d'affichage, et donc le bruit en résultant.Such a configuration of the display system, and in particular the presence of two reflecting mirrors configured to reflect two-dimensional images on two faces of the projection screen, makes it possible to significantly reduce the rotational speed of the projection screen, and therefore greatly improve the reliability of the display system and the quality of the generated three-dimensional images. In addition, the decrease in the rotational speed of the projection screen limits the vibrations generated by the operation of the display system, and therefore the noise resulting therefrom.
Le système d'affichage peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.The display system may further have one or more of the following features, taken alone or in combination.
Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun des premier et deuxième miroirs réfléchissants s'étend selon un angle d'inclinaison inférieur à 45°, avantageusement inférieur à 25°, et par exemple d'environ 20°, par rapporta un plan orthogonal à l'axe de rotation.According to one embodiment of the invention, each of the first and second reflecting mirrors extends at an inclination angle of less than 45 °, advantageously less than 25 °, and for example about 20 °, with respect to a plane orthogonal to the axis of rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième miroirs réfléchissants sont disposés de manière symétrique par rapport à l'écran de projection.According to one embodiment of the invention, the first and second reflecting mirrors are arranged symmetrically with respect to the projection screen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les première et deuxième faces de l'écran de projection s'étendent de part et d'autre de l'axe de rotation A. Avantageusement, les première et deuxième faces de l'écran de projection sont équidistantes de l'axe de rotation.According to one embodiment of the invention, the first and second faces of the projection screen extend on either side of the axis of rotation A. Advantageously, the first and second faces of the projection screen. projection are equidistant from the axis of rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'axe de rotation est centré par rapport à l'écran de projection. De façon avantageuse, l'axe de rotation passe par le centre de l'écran de projection.According to one embodiment of the invention, the axis of rotation is centered with respect to the projection screen. Advantageously, the axis of rotation passes through the center of the projection screen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de projection comprend au moins un projecteur disposé au-dessus de l'écran de projection et des premier et deuxième miroirs réfléchissants.According to one embodiment of the invention, the projection device comprises at least one projector disposed above the projection screen and the first and second reflecting mirrors.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de projection comporte un projecteur centré sur l'axe de rotation.According to one embodiment of the invention, the projection device comprises a projector centered on the axis of rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'axe de rotation est sensiblement vertical.According to one embodiment of the invention, the axis of rotation is substantially vertical.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de projection présente un axe optique sensiblement confondu avec l'axe de rotation.According to one embodiment of the invention, the projection device has an optical axis substantially coincident with the axis of rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système d'affichage comprend en outre un module de définition de coupes configuré pour définir des coupes d'un modèle tridimensionnel virtuel d'un objet disposé selon une position de référence par rapport à l'écran de projection, le module de définition de coupes étant configuré pour définir au moins une coupe correspondant à l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec une des première et deuxième faces de l'écran de projection.According to one embodiment of the invention, the display system further comprises a section definition module configured to define sections of a virtual three-dimensional model of an object disposed in a reference position relative to the projection screen, the section definition module being configured to define at least one section corresponding to the intersection of the virtual three-dimensional model with one of the first and second faces of the projection screen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de définition de coupes étant configuré pour définir au moins une première coupe correspondant à l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec la première face de l'écran de projection, et au moins une deuxième coupe correspondant à l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec la deuxième face de l'écran de projection.According to one embodiment of the invention, the section definition module being configured to define at least a first section corresponding to the intersection of the virtual three-dimensional model with the first face of the projection screen, and at least one second cut corresponding to the intersection of the virtual three-dimensional model with the second face of the projection screen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de définition de coupes est configuré pour définir un premier ensemble et un deuxième ensemble de coupes du modèle tridimensionnel virtuel dans un ensemble de positions angulaires, chaque coupe du premier ensemble de coupes étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel dans une position angulaire respective avec la première face de l'écran de projection, et chaque coupe du deuxième ensemble de coupes étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel dans une position angulaire respective avec la deuxième face de l'écran de projection.According to an embodiment of the invention, the section definition module is configured to define a first set and a second set of sections of the virtual three-dimensional model in a set of angular positions, each section of the first set of sections being defined by the intersection of the virtual three-dimensional model in a respective angular position with the first face of the projection screen, and each section of the second set of sections being defined by the intersection of the virtual three-dimensional model in a respective angular position with the second face of the projection screen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les coupes du premier ensemble de coupes sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour d'un axe de référence.According to one embodiment of the invention, the sections of the first set of sections are angularly offset relative to one another about a reference axis.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les coupes du deuxième ensemble de coupes sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l'axe de référence.According to one embodiment of the invention, the cuts of the second set of cuts are angularly offset relative to each other around the reference axis.
Selon un mode de réalisation de l'invention, pour une position angulaire donnée de l'écran de projection, la première image bidimensionnelle projetée sur le premier miroir réfléchissant correspond à une coupe définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec la première face de l'écran de projection, et la deuxième image bidimensionnelle projetée sur le deuxième miroir réfléchissant correspond à une coupe définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec la deuxième face de l'écran de projection.According to one embodiment of the invention, for a given angular position of the projection screen, the first two-dimensional image projected on the first reflecting mirror corresponds to a section defined by the intersection of the virtual three-dimensional model with the first face of the projection screen, and the second two-dimensional image projected on the second reflecting mirror corresponds to a section defined by the intersection of the virtual three-dimensional model with the second face of the projection screen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de projection est agencé pour projeter, pour une position angulaire de l'écran de projection, une image composite comprenant : - la première image bidimensionnelle positionnée, par rapporta un point de référence correspondant à la projection de l'axe de rotation sur un plan d'image du dispositif de projection, selon une orientation angulaire correspondant à la position angulaire de la première face de l'écran de projection, et - la deuxième image bidimensionnelle positionnée, par rapport au point de référence, selon une orientation angulaire correspondant à la position angulaire de la deuxième face de l'écran de projection.According to one embodiment of the invention, the projection device is arranged to project, for an angular position of the projection screen, a composite image comprising: the first two-dimensional image positioned, with respect to a reference point corresponding to projecting the axis of rotation on an image plane of the projection device, in an angular orientation corresponding to the angular position of the first face of the projection screen, and - the second two-dimensional image positioned with respect to the reference point, according to an angular orientation corresponding to the angular position of the second face of the projection screen.
On entend par « plan d'image » dans la présente demande de brevet, un plan généralement perpendiculaire à un axe optique du dispositif de projection, et notamment un plan sur lequel les première et deuxième images projetées sont nettes.The term "image plane" in the present patent application, a plane generally perpendicular to an optical axis of the projection device, and in particular a plane on which the first and second projected images are sharp.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système d'affichage comprend en outre un module de traitement d'images configuré pour déformer respectivement les première et deuxième images bidimensionnelles préalablement à leur projection, de manière à compenser les distorsions dans les images bidimensionnelles réfléchies sur l'écran de projection dues à l'inclinaison des premier et deuxième miroirs réfléchissants.According to one embodiment of the invention, the display system further comprises an image processing module configured to deform respectively the first and second two-dimensional images prior to their projection, so as to compensate for the distortions in the two-dimensional images. reflected on the projection screen due to the inclination of the first and second reflecting mirrors.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de traitement d'images est configuré pour déformer linéairement les première et deuxième images bidimensionnelles.According to one embodiment of the invention, the image processing module is configured to linearly deform the first and second two-dimensional images.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de traitement d'images est configuré pour déformer longitudinalement et latéralement les première et deuxième images bidimensionnelles.According to one embodiment of the invention, the image processing module is configured to deform longitudinally and laterally the first and second two-dimensional images.
Selon un mode de réalisation de l'invention la deuxième face de l'écran de projection est opposée à la première face de l'écran de projection, et les premier et deuxième miroirs réfléchissants sont disposés de part et d'autre de l'écran de projection.According to an embodiment of the invention, the second face of the projection screen is opposite to the first face of the projection screen, and the first and second reflecting mirrors are arranged on either side of the screen. projection.
La présente invention concerne en outre un procédé de génération d'une image tridimensionnelle, comprenant les étapes consistant à : -fournir un système d'affichage selon la présente invention, -entraîner en rotation l'écran de projection et les premier et deuxième miroirs réfléchissants autour de l'axe de rotation, -projeter en continu une première image bidimensionnelle et une deuxième image bidimensionnelle respectivement sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants, - modifier les première et deuxième images bidimensionnelles projetées sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants en fonction de la position angulaire de l'écran de projection.The present invention further relates to a method for generating a three-dimensional image, comprising the steps of: providing a display system according to the present invention, rotating the projection screen and the first and second reflecting mirrors around the axis of rotation, continuously projecting a first two-dimensional image and a second two-dimensional image respectively on the first and second reflecting mirrors, modifying the first and second two-dimensional images projected on the first and second reflecting mirrors according to the angular position of the projection screen.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'affichage, ce dernier comprend en outre une étape consistant à déformer respectivement les première et deuxième images bidimensionnelles préalablement à l'étape de projection, de manière à compenser les distorsions dans les images bidimensionnelles réfléchies sur l'écran de projection dues à l'inclinaison des premier et deuxième miroirs réfléchissants.According to an embodiment of the display method, the latter further comprises a step of deforming respectively the first and second two-dimensional images before the projection step, so as to compensate for the distortions in the two-dimensional images reflected on the projection screen due to the inclination of the first and second reflecting mirrors.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'affichage, l'étape de projection consiste à projeter, pour chaque position angulaire de l'écran de projection, une image composite comprenant : - la première image bidimensionnelle positionnée, par rapporta un point de référence correspondant à la projection de l'axe de rotation sur le plan d'image du dispositif de projection, selon une orientation angulaire correspond à la position angulaire de la première face de l'écran de projection, et - la deuxième image bidimensionnelle positionnée, par rapport au point de référence, selon une orientation angulaire correspond à la position angulaire de la deuxième face de l'écran de projection.According to one embodiment of the display method, the projection step consists in projecting, for each angular position of the projection screen, a composite image comprising: the first two-dimensional image positioned, with respect to a point of reference corresponding to the projection of the axis of rotation on the image plane of the projection device, in an angular orientation corresponds to the angular position of the first face of the projection screen, and - the second two-dimensional image positioned, relative to the reference point, in angular orientation corresponds to the angular position of the second face of the projection screen.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'affichage, ce dernier comprend en outre les étapes consistant à : -définir au moins une première coupe d'un modèle tridimensionnel virtuel d'un objet disposé selon une position de référence par rapport à l'écran de projection, l'au moins une première coupe étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec la première face de l'écran de projection, -définir au moins une deuxième coupe du modèle tridimensionnel virtuel, l'au moins une deuxième coupe étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel avec la deuxième face de l'écran de projection, -générer la première image tridimensionnelle à partir de l'au moins une première coupe, et - générer la deuxième image tridimensionnelle à partir de l'au moins une deuxième coupe.According to one embodiment of the display method, the method further comprises the steps of: defining at least a first section of a virtual three-dimensional model of an object disposed in a reference position relative to the projection screen, the at least one first section being defined by the intersection of the virtual three-dimensional model with the first face of the projection screen, -defining at least a second section of the virtual three-dimensional model, the at least one second section being defined by the intersection of the virtual three-dimensional model with the second face of the projection screen, -generating the first three-dimensional image from the at least one first section, and -generating the second three-dimensional image from the at least a second cut.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'affichage, ce dernier comprend les étapes consistant à : - définir un premier ensemble de coupes du modèle tridimensionnel dans un ensemble de positions angulaires, chaque coupe du premier ensemble de coupes étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel dans une position angulaire respective avec la première face de l'écran de projection, -définir un deuxième ensemble de coupes du modèle tridimensionnel virtuel dans un ensemble de positions angulaires, chaque coupe du deuxième ensemble de coupes étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel dans une position angulaire respective avec la deuxième face de l'écran de projection, -générer la première image tridimensionnelle à partir du premier ensemble de coupes, et -générer la deuxième image tridimensionnelle à partir du deuxième ensemble de coupes.According to one embodiment of the display method, the latter comprises the steps of: defining a first set of cuts of the three-dimensional model in a set of angular positions, each section of the first set of sections being defined by the intersecting the virtual three-dimensional model in a respective angular position with the first face of the projection screen; -defining a second set of cuts of the virtual three-dimensional model in a set of angular positions, each section of the second set of sections being defined by the intersecting the virtual three-dimensional model in a respective angular position with the second face of the projection screen, -generating the first three-dimensional image from the first set of sections, and -generating the second three-dimensional image from the second set of sections .
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'affichage, les coupes du premier ensemble de coupes sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour d'un axe de référence.According to one embodiment of the display method, the cuts of the first set of cuts are angularly offset relative to each other about a reference axis.
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé d'affichage, les coupes du deuxième ensemble de coupes sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l'axe de référence.According to one embodiment of the display method, the sections of the second set of sections are angularly offset relative to one another about the reference axis.
De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce système d'affichage.In any case the invention will be better understood with the aid of the description which follows with reference to the appended schematic drawing showing, by way of non-limiting example, an embodiment of this display system.
Figure 1 est une vue schématique de côté d'un système d'affichage selon un premier mode de réalisation de l'invention.Figure 1 is a schematic side view of a display system according to a first embodiment of the invention.
Figures 2a, 2b sont des vues schématiques montrant chacune les intersections d'un tel modèle tridimensionnel virtuel d'un objet avec deux coupes correspondant respectivement aux première et deuxième faces d'un écran de projection du système d'affichage de la figure 1.Figures 2a, 2b are schematic views each showing the intersections of such a virtual three-dimensional model of an object with two sections respectively corresponding to the first and second faces of a projection screen of the display system of Figure 1.
Figures 3a, 3b, 3c sont des vues schématiques de dessus montrant la variation de l'orientation angulaire des première et deuxième images bidimensionnelles projetées par un dispositif de projection du système d'affichage de la figure 1 en fonction de la variation de la position angulaire de l'écran de projection et des miroirs réfléchissants du système d'affichage de la figure 1.3a, 3b, 3c are diagrammatic views from above showing the variation of the angular orientation of the first and second two-dimensional images projected by a projection device of the display system of FIG. 1 as a function of the variation of the angular position. of the projection screen and the reflecting mirrors of the display system of FIG.
Figure 4 est une vue schématique de côté d'un système d'affichage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.Figure 4 is a schematic side view of a display system according to a second embodiment of the invention.
La figure 1 représente un système d'affichage 2, tel qu'un système d'affichage volumétrique, configuré pour générer des images tridimensionnelles. Le système d'affichage 2 peut être utilisé pour reconstruire optiquement et afficher des objets en trois dimensions dans leur perception volumique, et donc pour générer des images tridimensionnelles dites réelles. Un tel système d'affichage 2 peut notamment être utilisé dans le domaine médical afin de pouvoir visualiser en 3D par exemple des organes ou des radiographies d'un patient, dans le domaine mécanique afin de pouvoir visualiser en 3D par exemple des pièces de précision, dans le domaine architectural, dans le domaine aéronautique afin par exemple d'aider à la gestion du trafic dans l'espace aérien, dans le domaine du loisir afin par exemple de pouvoir visualiser des animations en 3D, dans le domaine de l'industrie événementielle par exemple pour l'animation de campagnes politiques ou pour le marché publicitaire d'affichage extérieur.Figure 1 shows a display system 2, such as a volumetric display system, configured to generate three-dimensional images. The display system 2 can be used to optically reconstruct and display three-dimensional objects in their voluminal perception, and thus to generate so-called real three-dimensional images. Such a display system 2 may especially be used in the medical field in order to be able to visualize 3D organs or radiographs of a patient in the mechanical field in order to be able to visualize in 3D, for example, precision parts, in the architectural field, in the aeronautical field, for example to help manage traffic in the airspace, in the field of leisure for example to be able to view animations in 3D, in the field of the event industry for example for the animation of political campaigns or for the outdoor advertising advertising market.
Le système d'affichage 2 comprend un support 3 destiné à être disposé sur une surface sensiblement plane et sensiblement horizontale.The display system 2 comprises a support 3 intended to be disposed on a substantially flat and substantially horizontal surface.
Le système d'affichage 2 comprend en outre un écran de projection 4 monté mobile en rotation par rapport au support 3 autour d'un axe de rotation A passant par le centre de l'écran de projection 4. Le système d'affichage 2 est configuré de telle sorte qu'en conditions d'utilisation, l'axe de rotation A est sensiblement vertical.The display system 2 further comprises a projection screen 4 mounted to rotate with respect to the support 3 about an axis of rotation A passing through the center of the projection screen 4. The display system 2 is configured such that in use conditions, the axis of rotation A is substantially vertical.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'écran de projection 4 comprend une première face 5 et une deuxième face 6 opposée à la première face 5. Les première et deuxième faces 5, 6 s'étendent de part et d'autre de l'axe de rotation A, et sont équidistantes de l'axe de rotation A. Les première et deuxième faces 5, 6 sont avantageusement planes et parallèles à l'axe de rotation A.According to the embodiment shown in FIG. 1, the projection screen 4 comprises a first face 5 and a second face 6 opposite to the first face 5. The first and second faces 5, 6 extend from one side to the other. other of the axis of rotation A, and are equidistant from the axis of rotation A. The first and second faces 5, 6 are preferably flat and parallel to the axis of rotation A.
Le système d'affichage 2 comprend également un premier miroir réfléchissant 7 configuré pour réfléchir une image bidimensionnelle sur la première face 5 de l'écran de projection 4, et un deuxième miroir réfléchissant 8 configuré pour réfléchir une image bidimensionnelle sur la deuxième face 6 de l'écran de projection 4. Avantageusement, les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 sont disposés de part et d'autre de l'écran de projection 4, et de manière symétrique par rapport à l'écran de projection 4.The display system 2 also comprises a first reflecting mirror 7 configured to reflect a two-dimensional image on the first face 5 of the projection screen 4, and a second reflecting mirror 8 configured to reflect a two-dimensional image on the second face 6 of the projection screen 4. Advantageously, the first and second reflecting mirrors 7, 8 are arranged on either side of the projection screen 4, and symmetrically with respect to the projection screen 4.
Les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 sont inclinés par rapport à l'écran de projection 4. Chacun des premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 s'étend plus particulièrement selon un angle d'inclinaison al, a2 inférieur à 45° par rapport à un plan orthogonal à l'axe de rotation A, c'est-à-dire par rapport à un plan horizontal en conditions d'utilisation du système d'affichage 2. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 sont configurés de telle sorte que l'axe d'intersection des premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 est sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation A et s'étend sensiblement dans le plan d'extension de l'écran de projection 4.The first and second reflecting mirrors 7, 8 are inclined relative to the projection screen 4. Each of the first and second reflecting mirrors 7, 8 extends more particularly at an inclination angle α1, α2 of less than 45 ° by relative to a horizontal plane under conditions of use of the display system 2. According to the embodiment shown in FIG. first and second reflecting mirrors 7, 8 are configured such that the intersection axis of the first and second reflecting mirrors 7, 8 is substantially perpendicular to the axis of rotation A and extends substantially in the extension plane of the projection screen 4.
Les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 sont solidaires en rotation de l'écran de projection 4, et sont ainsi également montés mobiles en rotation par rapport au support 3 autour de l'axe de rotation A.The first and second reflecting mirrors 7, 8 are integral in rotation with the projection screen 4, and are thus also rotatably mounted relative to the support 3 about the axis of rotation A.
Le système d'affichage 2 comprend de plus un dispositif d'entraînement en rotation 9 configuré pour entraîner en rotation l'écran de projection 4 et les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 autour de l'axe de rotation A. Le dispositif d'entraînement en rotation comprend par exemple un élément de support (non représenté sur les figures) sur lequel sont montés l'écran de projection 4 et les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8, et un moteur d'entraînement (non représenté sur les figures) configuré pour entraîner en rotation l'élément de support autour de l'axe de rotation A.The display system 2 further comprises a rotational driving device 9 configured to rotate the projection screen 4 and the first and second reflecting mirrors 7, 8 around the axis of rotation A. The device of FIG. rotational drive comprises for example a support member (not shown in the figures) on which are mounted the projection screen 4 and the first and second reflecting mirrors 7, 8, and a drive motor (not shown in FIGS. figures) configured to rotate the support member about the axis of rotation A.
Le système d'affichage 2 comprend en outre un dispositif de projection 10 monté fixe par rapport au support 3. Le dispositif de projection 10 comprend un projecteur 11 disposé au-dessus de l'écran de projection 4 et des premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8. Le projecteur 11 est avantageusement centré sur l'axe de rotation A, et présente un axe optique sensiblement confondu avec l'axe de rotation A.The display system 2 further comprises a projection device 10 mounted fixed relative to the support 3. The projection device 10 comprises a projector 11 disposed above the projection screen 4 and the first and second reflecting mirrors 7 8. The projector 11 is advantageously centered on the axis of rotation A, and has an optical axis substantially coincident with the axis of rotation A.
Le dispositif de projection 10 est configuré pour projeter en continu une première image bidimensionnelle 12 et une deuxième image bidimensionnelle 13 respectivement sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8.The projection device 10 is configured to continuously project a first two-dimensional image 12 and a second two-dimensional image 13 respectively on the first and second reflecting mirrors 7, 8.
Le dispositif de projection 10 est plus particulièrement agencé pour projeter, pour une position angulaire de l'écran de projection 4, une image composite comprenant : - la première image bidimensionnelle 12 positionnée, par rapport à un point de référence B correspondant à la projection de l'axe de rotation A sur un plan d'image du dispositif de projection 10, selon une orientation angulaire correspondant à la position angulaire de la première face 5 de l'écran de projection 4, et - la deuxième image bidimensionnelle 13 positionnée, par rapport au point de référence B, selon une orientation angulaire correspondant à la position angulaire de la deuxième face 6 de l'écran de projection 4.The projection device 10 is more particularly designed to project, for an angular position of the projection screen 4, a composite image comprising: the first two-dimensional image 12 positioned with respect to a reference point B corresponding to the projection of the axis of rotation A on an image plane of the projection device 10, in an angular orientation corresponding to the angular position of the first face 5 of the projection screen 4, and the second two-dimensional image 13 positioned by reference point B, according to an angular orientation corresponding to the angular position of the second face 6 of the projection screen 4.
Comme montré sur les figures 3a à 3b, pour chaque position angulaire de l'écran de projection 4, les première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 projetées sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 sont diamétralement opposées et équidistantes par rapport au point de référence B. Il ressort également des figures 3a à 3b que l'orientation des première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 projetées sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 varie en fonction de la rotation de l'écran de projection 4 et des premier et deuxième miroir réfléchissants 7, 8.As shown in Figures 3a to 3b, for each angular position of the projection screen 4, the first and second two-dimensional images 12, 13 projected onto the first and second reflecting mirrors 7, 8 are diametrically opposed and equidistant from the point reference number B. It also appears from FIGS. 3a to 3b that the orientation of the first and second two-dimensional images 12, 13 projected onto the first and second reflecting mirrors 7, 8 varies as a function of the rotation of the projection screen 4 and first and second reflecting mirrors 7, 8.
Il convient également d'être noté que le dispositif de projection 10 est en outre configuré pour modifier les première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 projetées sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 en fonction de la position angulaire de l'écran de projection 4. La répétition d'une telle modification des première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 projetées plusieurs fois par seconde permet de reconstituer un objet dans sa perception optique tridimensionnelle (3D réelle) par superposition optique, et d'en assurer la visualisation par un observateur placé à 360° autour de l'objet.It should also be noted that the projection device 10 is further configured to modify the first and second two-dimensional images 12, 13 projected onto the first and second reflecting mirrors 7, 8 as a function of the angular position of the projection screen. projection 4. The repetition of such a modification of the first and second two-dimensional images 12, 13 projected several times a second makes it possible to reconstitute an object in its three-dimensional optical perception (real 3D) by optical superposition, and to ensure its visualization by an observer placed 360 ° around the object.
Le système d'affichage 2 comprend de plus une unité de génération 14 configurée pour générer la première image tridimensionnelle 12 et la deuxième image tridimensionnelle 13. L'unité de génération 14 comprend un module de définition de coupes 15 configuré pour définir des coupes d'un modèle tridimensionnel virtuel 16 disposé selon une position de référence par rapport à l'écran de projection 4. Le modèle tridimensionnel virtuel 16 est un modèle tridimensionnel virtuel d'un objet à reconstruire en 3D.The display system 2 further comprises a generation unit 14 configured to generate the first three-dimensional image 12 and the second three-dimensional image 13. The generation unit 14 comprises a section definition module 15 configured to define cross-sections. a virtual three-dimensional model 16 arranged according to a reference position with respect to the projection screen 4. The virtual three-dimensional model 16 is a virtual three-dimensional model of an object to be reconstructed in 3D.
Le module de définition de coupes 15 est configuré pour définir : -un premier ensemble de coupes 17a, 17b du modèle tridimensionnel virtuel 16 dans un ensemble de positions angulaires par rapport à un axe de référence C vertical passant par le centre du modèle tridimensionnel virtuel 16, chaque coupe 17a, 17b du premier ensemble de coupes étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel 16 dans une position angulaire respective avec la première face 5 de l'écran de projection 4, les coupes 17a, 17b du premier ensemble de coupes étant décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l'axe de référence C, et - un deuxième ensemble de coupes 18a, 18b du modèle tridimensionnel virtuel 16 dans un ensemble de positions angulaires par rapport à l'axe de référence C, chaque coupe 18a, 18b du deuxième ensemble de coupes étant définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel 16 dans une position angulaire respective avec la deuxième face 6 de l'écran de projection 4, les coupes 18a, 18b du deuxième ensemble de coupes étant décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l'axe de référence C.The section definition module 15 is configured to define: a first set of sections 17a, 17b of the virtual three-dimensional model 16 in a set of angular positions with respect to a vertical reference axis C passing through the center of the virtual three-dimensional model 16 , each section 17a, 17b of the first set of sections being defined by the intersection of the virtual three-dimensional model 16 in a respective angular position with the first face 5 of the projection screen 4, the sections 17a, 17b of the first set of sections being angularly offset relative to each other about the reference axis C, and - a second set of cuts 18a, 18b of the virtual three-dimensional model 16 in a set of angular positions with respect to the reference axis C, each section 18a, 18b of the second set of sections being defined by the intersection of the virtual three-dimensional model 16 in a respective angular position with the second face 6 of the projection screen 4, the sections 18a, 18b of the second set of sections being angularly offset relative to each other about the reference axis C.
Comme montré sur les figures 2a et 2b, le module de définition de coupes 15 est plus particulièrement configuré pour : -positionner le modèle tridimensionnel virtuel 16 dans une première position angulaire, - déplacer un plan de coupe de part et d'autre de l'axe de référence C de manière à définir les coupes 17a et 18a des premier et deuxième ensembles de coupes, -positionner le modèle tridimensionnel virtuel 16 dans une deuxième position angulaire en le faisant tourner autour de l'axe de référence C, - déplacer un plan de coupe de part et d'autre de l'axe de référence C de manière à définir les coupes 17b et 18b des premier et deuxième ensembles de coupes, - réitérer les opérations précédentes pour l'ensemble des positions angulaires du modèle tridimensionnel virtuel 16.As shown in FIGS. 2a and 2b, the section definition module 15 is more particularly configured to: -position the virtual three-dimensional model 16 in a first angular position, - move a cutting plane on either side of the reference axis C so as to define the sections 17a and 18a of the first and second sets of sections, -position the virtual three-dimensional model 16 in a second angular position by rotating it about the reference axis C, - move a plane section on either side of the reference axis C so as to define the sections 17b and 18b of the first and second sets of sections, - repeat the previous operations for all the angular positions of the virtual three-dimensional model 16.
Le système d'affichage 2 est plus particulièrement conformé de telle sorte que, pour une position angulaire donnée de l'écran de projection 4, la première image bidimensionnelle 12 projetée sur le premier miroir réfléchissant 7 correspond à une coupe définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel 16 avec la première face 5 de l'écran de projection 4, et la deuxième image bidimensionnelle 13 projetée sur le deuxième miroir réfléchissant 8 correspond à une coupe définie par l'intersection du modèle tridimensionnel virtuel 16 avec la deuxième face 6 de l'écran de projection 4. L'unité de génération 14 comprend en outre un module de traitement d'images 19 configuré pour déformer respectivement les première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 avant leur projection, de manière à compenser les distorsions dans les images bidimensionnelles réfléchies sur l'écran de projection 4 dues à l'inclinaison des premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8. Le module de traitement d'images 19 est avantageusement configuré pour déformer linéairement les première et deuxième images bidimensionnelles 12,13.The display system 2 is more particularly shaped such that, for a given angular position of the projection screen 4, the first two-dimensional image 12 projected onto the first reflecting mirror 7 corresponds to a section defined by the intersection of the virtual three-dimensional model 16 with the first face 5 of the projection screen 4, and the second two-dimensional image 13 projected onto the second reflecting mirror 8 corresponds to a section defined by the intersection of the virtual three-dimensional model 16 with the second face 6 of the projection screen 4. The generation unit 14 further comprises an image processing module 19 configured to deform respectively the first and second two-dimensional images 12, 13 before their projection, so as to compensate for the distortions in the images. two-dimensional reflected on the projection screen 4 due to the inclination of the first and second mirrors ref 7, 8. The image processing module 19 is advantageously configured to linearly deform the first and second two-dimensional images 12,13.
Compte tenu de l'inclinaison des miroirs réfléchissants 7, 8 par rapport à l'écran de projection 4, chaque image bidimensionnelle réfléchie sur l'écran de projection 4 est déformée verticalement et horizontalement. Ainsi, sans déformation linéaire des première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 préalablement à leur projection, celles-ci présenteraient une distorsion non souhaitée. Le module de traitement d'images 19 permet d'éviter une telle distorsion.Given the inclination of the reflecting mirrors 7, 8 relative to the projection screen 4, each two-dimensional image reflected on the projection screen 4 is deformed vertically and horizontally. Thus, without linear deformation of the first and second two-dimensional images 12, 13 prior to their projection, they would present undesired distortion. The image processing module 19 makes it possible to avoid such distortion.
Le module de traitement d'images 19 est plus particulièrement configuré pour appliquer un coefficient de déformation longitudinale et un coefficient de déformation latérale sur au moins une portion de chaque coupe du premier et du deuxième ensemble de coupes définis par le module de définition de coupes 15, et pour appliquer avantageusement un ou plusieurs filtres sur les coupes déformées afin d'améliorer la netteté des première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 projetées.The image processing module 19 is more particularly configured to apply a longitudinal deformation coefficient and a lateral deformation coefficient on at least a portion of each section of the first and second set of sections defined by the section definition module. , and advantageously to apply one or more filters on the deformed sections in order to improve the sharpness of the first and second two-dimensional images 12, 13 projected.
Il doit être noté que le coefficient de déformation longitudinale et le coefficient de déformation latérale sont prédéterminés en fonction notamment de la distance entre le projecteur 11 et le plan d'image du dispositif de projection 10, de l'inclinaison des premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8, et de l'angle d'ouverture du projecteur.It should be noted that the longitudinal strain coefficient and the lateral strain coefficient are predetermined, in particular as a function of the distance between the projector 11 and the image plane of the projection device 10, the inclination of the first and second reflecting mirrors. 7, 8, and the opening angle of the projector.
Un procédé de génération d'une image tridimensionnelle d'un objet à l'aide du système d'affichage 2 selon la présente invention va maintenant être décrit. Un tel procédé de génération comprend les étapes suivantes consistant à : -définir des premier et deuxième ensembles de coupes du modèle tridimensionnel virtuel 16 de l'objet à reconstruire à l'aide du module de définition de coupes 15, -déformer linéairement au moins une portion de chaque coupe appartenant aux premier et deuxième ensembles de coupes à l'aide du module de traitement d'images 19, -générer les première et deuxième images tridimensionnelles 12, 13 à l'aide de l'unité de génération 14, - entraîner en rotation l'écran de projection 4 et les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 autour de l'axe de rotation A à l'aide du dispositif d'entraînement en rotation 9, - projeter en continu les première et deuxième images bidimensionnelles 12, 13 respectivement sur les premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 à l'aide du dispositif de projection 10. L'étape de projection consiste plus particulièrement à projeter, pour chaque position angulaire de l'écran de projection 4, une image composite comprenant : - la première image bidimensionnelle 12 positionnée, par rapport au point de référence B correspondant à la projection de l'axe de rotation A sur le plan d'image du dispositif de projection 10, selon une orientation angulaire correspond à la position angulaire de la première face 5 de l'écran de projection 4, et - la deuxième image bidimensionnelle 13 positionnée, par rapport au point de référence B, selon une orientation angulaire correspond à la position angulaire de la deuxième face 6 de l'écran de projection 4.A method of generating a three-dimensional image of an object using the display system 2 according to the present invention will now be described. Such a generation method comprises the following steps: defining first and second sets of cuts of the virtual three-dimensional model of the object to be reconstructed by means of the section definition module; linearly deforming at least one portion of each section belonging to the first and second sets of sections using the image processing module 19, -generate the first and second three-dimensional images 12, 13 with the help of the generation unit 14, in rotation, the projection screen 4 and the first and second reflecting mirrors 7, 8 around the axis of rotation A by means of the rotary drive device 9, - continuously projecting the first and second two-dimensional images 12 , 13 respectively on the first and second reflecting mirrors 7, 8 using the projection device 10. The projection step is more particularly to project, for each po angular representation of the projection screen 4, a composite image comprising: the first two-dimensional image 12 positioned with respect to the reference point B corresponding to the projection of the axis of rotation A on the image plane of the projection device; projection 10, in an angular orientation corresponds to the angular position of the first face 5 of the projection screen 4, and - the second two-dimensional image 13 positioned relative to the reference point B, in an angular orientation corresponds to the position angular of the second face 6 of the projection screen 4.
Le module de définition de coupes 15 peut être formé par un ou plusieurs processeurs associés à une mémoire de stockage, et par un ou plusieurs modules logiciels exécutés sur le ou les processeurs, le ou les modules logiciels comprenant des portions de programme ou de code agencées pour mettre en oeuvre l'étape de définition décrite ci-dessus.The section definition module 15 may be formed by one or more processors associated with a storage memory, and by one or more software modules executed on the processor or processors, the software module or modules comprising program or code portions arranged. to implement the definition step described above.
Le module de traitement d'images 19 peut être formé par un ou plusieurs processeurs associés à une mémoire de stockage, et par un ou plusieurs modules logiciels exécutés sur le ou les processeurs, le ou les modules logiciels comprenant des portions de programme ou de code agencées pour mettre en oeuvre l'étape de déformation décrite ci-dessus.The image processing module 19 may be formed by one or more processors associated with a storage memory, and by one or more software modules executed on the processor or processors, the software module or modules comprising program or code portions. arranged to implement the deformation step described above.
Le module de définition de coupes 15 et le module de traitement d'images 19 peuvent partager un ou plusieurs processeurs. En particulier, un processeur graphique (GPU) peut être utilisé pour l'étape de déformations et/ou pour les étapes de définition.The section definition module 15 and the image processing module 19 may share one or more processors. In particular, a graphics processor (GPU) can be used for the deformation step and / or for the definition steps.
La figure 4 représente un système d'affichage 2 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère de celui représenté sur la figure 1 en ce que chacun des premier et deuxième miroirs réfléchissants 7, 8 s'étend selon un angle d'inclinaison al, a2 inférieur à 25°, et par exemple d'environ 20°.FIG. 4 shows a display system 2 according to a second embodiment of the invention which differs from that shown in FIG. 1 in that each of the first and second reflecting mirrors 7, 8 extends at an angle of inclination al, a2 less than 25 °, and for example about 20 °.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce système d'affichage, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.As goes without saying, the invention is not limited to the sole embodiment of this display system, described above as an example, it encompasses all the variants.
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