专利名称：一种主动式任意方位三维立体投影方法
一种主动式任意方位三维立体投影方法技术领域
本发明属于立体投影技术领域，特别涉及一种主动式任意方位三维立体投影方法。
背景技术：
立体投影技术经过多年的研究，已开发出多种立体投影显示装置，目前多视点立体投影系统中，采用的是柱面光栅式大屏幕投影结构，主要是利用柱面光栅的成像特性使得两台投影机所投影的图像只能分别成像于左眼或右眼的观察区域，在人眼中形成视差，从而为人眼提供立体图像，这种被动式的投影方法受观看条件的限制，即观看者处于某个位置，立体效果和亮度最佳，而观看者移动后，立体的效果消失，尽管可以通过增加投影机的个数来提供多视点，但不能实现任意方位的三维立体显示，且随着投影机数量的增多，硬件成本较高。
因此，如何以最少的投影机数量实现主动式任意方位的立体投影，从而提供全方位最佳的投影效果，是三维立体投影亟待解决的问题。发明内容
本发明的目的是克服目前被动式单视点投影方法技术成本高、观看条件受限制的不足，结合GIS技术、RS技术和立体投影技术，提供一种主动式任意方位三维立体投影方法。
本发明的思路:在三维投影显示中，同时在屏幕上显示出左图像和右图像，通过装置使得人的左眼只能看到左图像，右眼只能看到右图像，再经大脑融合还原成立体图像，即实现主动式任意方位三维立体投影。
具体步骤为:
(I)设置一种主动式任意方位三维立体投影装置，包括定位测量装置、柱面光栅屏幕和投影装置，其中定位测量装置包括机器视觉装置、测距测角装置以及连接定位测量装置和金属杆的伸缩杆，且定位测量装置固定在柱面光栅屏幕中线正上方，其功能为识别人脸并定位跟踪眼睛、测量人眼与该装置的距离以及测量角度；柱面光栅屏幕包括正面光栅、漫射层和背面光栅，柱面光栅屏幕的作用为形成视差区域；投影装置包括2个投影机和连接两个投影机的金属杆，2个投影机一直处于同一水平面上，且离柱面光栅屏幕的距离保持相等，且2个投影机带有镜头位移功能；所述伸缩杆一端固定在定位测量装置上，另一端连接金属杆且能向两个投影机中任何一个的方向移动。
所述机器视觉装置中的图像摄取装置将摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统进行运算以识别人脸并确定人眼位置，从而控制定位测量装置对准人眼，实现对观看者人眼的主动定位，并测出定位测量装置到人眼的距离、定位测量装置到人眼方向与水平面的夹角以及定位测量装置到人眼方向与屏幕夹角；计算机程序根据获取的测量值自动计算出伸缩杆偏摆角度、伸缩杆与金属杆连接端移动距离、伸缩杆伸缩量以及金属杆连接的两个投影机镜头的旋转量，系统根据计算参数自动调整，使金属杆连接的两个投影机的位置相应改变，使进入观察区的人始终处在形成视差的区域上。
(2)观察者进入观察区，定位测量装置开始工作，识别人脸并定位人眼；测量并记录:定位测量装置到人眼方向与水平面夹角Ci1、定位测量装置到人眼方向与屏幕夹角α2、定位测量装置与人的距离U。
(3)计算机程序根据步骤(2)获取的测量值自动计算并记录:伸缩杆与屏幕夹角α 3、伸缩杆长度L4、伸缩杆与金属杆连接端离一个投影机即2号投影机的距离C、另一个投影机即I号投影机镜头方向与屏幕垂直方向夹角β !>2号投影机镜头方向与屏幕垂直方向夹角为β 2°
连接两个投影机的金属杆长为S，屏幕长度为L’，人眼与地高度H1=投影机离地高度，定位测量装置离地高度为H2，定位测量装置到人眼与投影机所在的水平面的距离为H，人眼到屏幕距离L2，投影机到屏幕距离L3, L1在水平面上投影L/，L4在水平面上的投影L/，定位测量装置在水平面上投影点作人眼与投影机连线的垂线L5, L5与屏幕重合，I号投影机的镜头到屏幕的垂直投影点与屏幕右端的距离为Y1, 2号投影机的镜头到屏幕的垂直投影点与屏幕右端的距离为Y2。
按照计算式:
权利要求
1.一种主动式任意方位三维立体投影方法，其特征在于具体步骤为: (1)设置一种主动式任意方位三维立体投影装置，包括定位测量装置、柱面光栅屏幕和投影装置，其中定位测量装置包括机器视觉装置、测距测角装置以及连接定位测量装置和金属杆的伸缩杆，且定位测量装置固定在柱面光栅屏幕中线正上方，其功能为识别人脸并定位跟踪眼睛、测量人眼与该装置的距离以及测量角度；柱面光栅屏幕包括正面光栅、漫射层和背面光栅，柱面光栅屏幕的作用为形成视差区域；投影装置包括2个投影机和连接两个投影机的金属杆，2个投影机一直处于同一水平面上，且离柱面光栅屏幕的距离保持相等，且2个投影机带有镜头位移功能；所述伸缩杆一端固定在定位测量装置上，另一端连接金属杆且能向两个投影机中任何一个的方向移动； 所述机器视觉装置中的图像摄取装置将摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统进行运算以识别人脸并确定人眼位置，从而控制定位测量装置对准人眼，实现对观看者人眼的主动定位，并测出定位测量装置到人眼的距离、定位测量装置到人眼方向与水平面的夹角以及定位测量装置到人眼方向与屏幕夹角；计算机程序根据获取的测量值自动计算出伸缩杆偏摆角度、伸缩杆与金属杆连接端移动距尚、伸缩杆伸缩量以及金属杆连接的两个投影机镜头的旋转量，系统根据计算参数自动调整，使金属杆连接的两个投影机的位置相应改变，使进入观察区的人始终处在形成视差的区域上； (2)观察者进入观察区，定位测量装置开始工作，识别人脸并定位人眼；测量并记录:定位测量装置到人眼方向与水平面夹角h、定位测量装置到人眼方向与屏幕夹角Ci2、定位测量装置与人的距离L1 ； (3)计算机程序根据步骤(2)获取的测量值自动计算并记录:伸缩杆与屏幕夹角α3、伸缩杆长度L4、伸缩杆与金属杆连接 端离一个投影机即2号投影机的距离C、另一个投影机即I号投影机镜头方向与屏幕垂直方向夹角号投影机镜头方向与屏幕垂直方向夹角为β 2 ; 连接两个投 影机的金属杆长为S，屏幕长度为L’，人眼与地高度H1=投影机离地高度，定位测量装置离地高度为H2,定位测量装置到人眼与投影机所在的水平面的距离为H，人眼到屏幕距离L2，投影机到屏幕距离L3, L1在水平面上投影L/，L4在水平面上的投影L/，定位测量装置在水平面上投影点作人眼与投影机连线的垂线L5, L5与屏幕重合，I号投影机的镜头到屏幕的垂直投影点与屏幕右端的距离为Y1, 2号投影机的镜头到屏幕的垂直投影点与屏幕右端的距离为Y2 ; 按照计算式:
2.根据权利要求1所述的主动式任意方位三维立体投影方法，其特征在于投影机前后位移引起的屏幕显示图像大小的变化，通过计算机自动缩放图像解决，缩放比例I为发生位移后的L3与之前L3的比，即I=L3后/L3前，其中
全文摘要
本发明公开了一种主动式任意方位三维立体投影方法。设置主动式任意方位三维立体投影装置，包括定位测量装置、柱面光栅屏幕和投影装置，定位测量装置对观看者的脸部识别并对人眼定位，通过测量功能测出装置到人眼距离、装置到人眼方向与水平面夹角、装置到人眼方向与屏幕夹角；计算机程序根据获取的测量值自动计算出其余各项参数，即伸缩杆偏摆角度、伸缩杆与金属杆连接端移动距离、伸缩杆伸缩量伸缩杆伸缩量以及两个投影机镜头的旋转量，系统根据计算参数自动调整，相应的投影仪位置改变，使移动人始终处在形成视差的区域上，实现三维立体投影。本发明能实现主动式任意方位的投影显示效果，并且无论人在何处，显示效果都是最佳的。
文档编号G03B35/20GK103149787SQ20131007907
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者李景文, 吴博, 陆妍玲 申请人:桂林理工大学