裸视3D教具的制作方法

文档序号:14686124发布日期:2018-06-14 23:21

本发明属于教具技术领域,具体的说涉及一种裸视3D教具。



背景技术:

教具作为教师辅助教学的用具,有着其它手段不可替代的重要作用。针对不同的学龄段,合理使用教具教学都可以帮助老师更加形象生动的给学生传输重要的知识。教师根据不同科目的需要把教具真正纳入教学过程,立足实际并且以创新精神和实践能力为重点来建立新的教学方式,能激发学生学习兴趣,发展学生创新思维力,还能有效提高教学质量和效率。教具在教学上的使用具有直观性,实践性,典型性和教研性等,教具的合理使用可以促使学生的具体感知与抽象思维相结合,减少学生掌握抽象概念的困难,帮助其形成明确的概念,发展其观察能力和思维能力,提高学生的学习兴趣和积极性。

然而进入二十一世纪以后,随着课程改革,科技发展,传统的教具已经不再能满足老师教学的需求。传统的教具不仅受限于制作的材料笨重单调,而且功能单一操作复杂并且不方便携带,在课堂上的表现力不足,不再能满足新课程对于教学的需求。

随着裸眼3D技术的发展,目前已经被越来越多的应用与各行各业,出现了如裸眼3D广告机等产品,但是目前还没有出现裸视3D教具,根据裸眼3D的效果,将其应用于教具是具有较大的社会意义的。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决传统教具存在的问题,提出一种裸视3D教具,为老师生动形象的教学提供极大的帮助。

本发明的技术方案为:裸视3D教具,其特征在于,包括:

裸眼3D显示模块,为具有裸眼3D显示功能的裸眼3D液晶显示模组;所述裸眼3D液晶显示模组包括柱状立体透镜光栅和液晶显示屏;

裸眼3D合成模块,包括裸眼3D合成计算单元和虚拟教具单元;所述虚拟教具单元中存储有教具资源,裸视3D合成计算单元用于将虚拟教具单元中的教具资源转换为用于3D显示的三维立体图像;

裸眼3D驱动模块,用于接收裸眼3D合成模块的输入信号,并驱动裸眼3D显示模块进行显示;

教具控制模块,包括输入单元和控制单元;所述输入单元分别与控制单元和虚拟教具单元连接,用于输入教具资源到虚拟教具单元以及输入控制信号到控制单元,所述控制单元与裸眼3D驱动模块连接,用于通过裸眼3D驱动模块调制裸眼3D显示模块的显示内容格式。

进一步的,所述柱状立体透镜光栅采用柱面透镜技术,用于形成N视点的立体透镜阵列,则,所述裸视3D合成计算单元采用裸眼3D立体河图算法将教具资源转换为用于3D显示的三维立体图像,具体为:

将虚拟教具图像中RGB像素进行重新排位,建立N视点裸眼映射表,其中,

对R像素重新排位的方式为,采用如下公式:

R a t i o n . R = N - ( f mod ( x 1 - X o f f n P i t c h * N - 3 * ( y 1 - Y o f f ) * _ C o t ) , _ n P i t c h ) ]]>

x1=(IN.Tex0*_Width)*3

y1=((1-IN.Tex0)*_Height)

对G像素重新排位的方式为,采用如下公式:

R a t i o n . G = N - ( f mod ( x 2 - X o f f n P i t c h * N + 1 - 3 * ( y 2 - Y o f f ) * _ C o t ) , _ n P i t c h ) ]]>

x2=(IN.Tex0*_Width)*3+1

y2=((1-IN.Tex0)*_Height)

对B像素重新排位的方式为,采用如下公式:

R a t i o n . B = N - ( f mod ( x 3 - X o f f n P i t c h * N + 2 - 3 * ( y 3 - Y o f f ) * _ C o t ) , _ n P i t c h ) ]]>

X3=(IN.Tex0*_Width)*3+2

Y3=((1-IN.Tex0)*_Height)

其中,N是该裸眼映射表的视点数,fmod()是求模的函数,Ratio.R是子像素R在N视点裸眼映射表中正确的位置,x1和y1是子像素R在原始图像中的相对坐标,Ratio.G是子像素G在N视点裸眼映射表中正确的位置,x2和y2是子像素G在原始图像中的相对坐标,Ratio.B是子像素B在N视点裸眼映射表中正确的位置,x3和y3是子像素R在原始图像中的相对坐标,IN.Tex()是该RGB像素在原始图像中的相对位置,_Width和_Height是原始图像分辨率中的高和宽,Xoff和Yoff是子像素的相对偏移量由用户自己设定,_Cot和_nPitch是柱状立体透镜光栅的物理光学参数分别表示光栅的偏移斜率和单个子像素点的光学物理宽度;

获得了每个子像素点R,G,B的N视点裸眼映射表后,合成三维立体图像的排位方法为按照N视点裸眼映射表逐一排列子像素点,具体为:

R = ( N 1 * ( 1 - R a t i o n . R n p i c t h ) + N 2 * R a t i o n . R n p i c t h ) ]]>

G = ( N 1 * ( 1 - R a t i o n . G n p i c t h ) + N 2 * R a t i o n . G n p i c t h ) ]]>

B = ( N 1 * ( 1 - R a t i o n . B n p i c t h ) + N 2 * R a t i o n . B n p i c t h ) ]]>

其中,N1为当前视点的视点数,且与N2的关系满足:若N1+1=N,则N2=0。

进一步的,所述输入单元包括音视频接口、摄像头和声音输入端。

本发明的有益效果为,解决了传统教具携带不便,功能单一,缺少趣味性和实践性、教学效果差的问题,将实体的教具转化为3D显示的教具,不仅可以实现多科目教具的综合,还能根据不同老师的需要自由编辑教具模块,极大的提高了教具的多样性和实用性。

具体实施方式

下面详细描述本发明的技术方案:

本发明提出的裸视3D教具,包括:

裸眼3D显示模块,为具有裸眼3D显示功能的裸眼3D液晶显示模组;所述裸眼3D液晶显示模组包括柱状立体透镜光栅和液晶显示屏;

裸眼3D合成模块,包括裸眼3D合成计算单元和虚拟教具单元;所述虚拟教具单元中存储有教具资源,裸视3D合成计算单元用于将虚拟教具单元中的教具资源转换为用于3D显示的三维立体图像;

裸眼3D驱动模块,用于接收裸眼3D合成模块的输入信号,并驱动裸眼3D显示模块进行显示;

教具控制模块,包括输入单元和控制单元;所述输入单元分别与控制单元和虚拟教具单元连接,用于输入教具资源到虚拟教具单元以及输入控制信号到控制单元,所述控制单元与裸眼3D驱动模块连接,用于通过裸眼3D驱动模块调制裸眼3D显示模块的显示内容格式。

本发明采用的柱状立体透镜光栅采用柱面透镜技术,用于形成N视点的立体透镜阵列,则,所述裸视3D合成计算单元采用裸眼3D立体河图算法将教具资源转换为用于3D显示的三维立体图像,具体为:

将虚拟教具图像中RGB像素进行重新排位,建立N视点裸眼映射表,其中,

对R像素重新排位的方式为,采用如下公式:

R a t i o n . R = N - ( f mod ( x 1 - X o f f n P i t c h * N - 3 * ( y 1 - Y o f f ) * _ C o t ) , _ n P i t c h ) ]]>

x1=(IN.Tex0*_Width)*3

y1=((1-IN.Tex0)*_Height)

对G像素重新排位的方式为,采用如下公式:

R a t i o n . G = N - ( f mod ( x 2 - X o f f n P i t c h * N + 1 - 3 * ( y 2 - Y o f f ) * _ C o t ) , _ n P i t c h ) ]]>

x2=(IN.Tex0*_Width)*3+1

y2=((1-IN.Tex0)*_Height)

对B像素重新排位的方式为,采用如下公式:

R a t i o n . B = N - ( f mod ( x 3 - X o f f n P i t c h * N + 2 - 3 * ( y 3 - Y o f f ) * _ C o t ) , _ n P i t c h ) ]]>

X3=(IN.Tex0*_Width)*3+2

Y3=((1-IN.Tex0)*_Height)

其中,N是该裸眼映射表的视点数,fmod()是求模的函数,Ratio.R是子像素R在N视点裸眼映射表中正确的位置,x1和y1是子像素R在原始图像中的相对坐标,Ratio.G是子像素G在N视点裸眼映射表中正确的位置,x2和y2是子像素G在原始图像中的相对坐标,Ratio.B是子像素B在N视点裸眼映射表中正确的位置,x3和y3是子像素R在原始图像中的相对坐标,IN.Tex()是该RGB像素在原始图像中的相对位置,_Width和_Height是原始图像分辨率中的高和宽,Xoff和Yoff是子像素的相对偏移量由用户自己设定,_Cot和_nPitch是柱状立体透镜光栅的物理光学参数分别表示光栅的偏移斜率和单个子像素点的光学物理宽度;

获得了每个子像素点R,G,B的N视点裸眼映射表后,合成三维立体图像的排位方法为按照N视点裸眼映射表主意排列子像素点,具体为:

R = ( N 1 * ( 1 - R a t i o n . R n p i c t h ) + N 2 * R a t i o n . R n p i c t h ) ]]>

G = ( N 1 * ( 1 - R a t i o n . G n p i c t h ) + N 2 * R a t i o n . G n p i c t h ) ]]>

B = ( N 1 * ( 1 - R a t i o n . B n p i c t h ) + N 2 * R a t i o n . B n p i c t h ) ]]>

其中,N1为当前视点的视点数,且与N2的关系满足:若N1+1=N,则N2=0。

本发明的教具可通过输入模块自由编辑虚拟教具单元的内容,使教育工作者可根据需要自由编辑教具模块,极大的丰富了教具的种类,同时制作方式简单,无需花费多余的成本。

同时本发明的输入单元可扩展增加不同标准的音视频输入接口,满足播放其他内容的需求。

为了满足多样化需求,输入模块可输入控制信号控制教具的显示方式,如翻转、放大缩小等;同时可以让使用者通过输入功能参与到教具的教学内容中,通过裸眼3D的显示技术让教具栩栩如生地和使用者交互,增强使用者的参与感和认同感,真正做到寓教于乐的多媒体教学,形成合理的教学过程结构,达到最优化的教学效果。

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