一种吻合地形地貌的全息显示系统的制作方法
【专利摘要】一种吻合地形地貌的全息显示系统，属于仿真显示技术领域。包括全息显示单元、全视景图像拼接处理系统、拼接框架，全视景图像拼接处理系统的输出连接到全息显示单元上，拼接框架用于固定全息显示单元。优点在于，实现了高清晰、高对比度、无黑缝、无色差、鸟瞰式、立体化的实时全息显示，对于实时立体监控、作战指挥、固定场景游戏具有重大意义。
【专利说明】
一种吻合地形地貌的全息显示系统
技术领域
[0001]本发明属于仿真显示技术领域，特别提出了一种吻合地形地貌的全息显示系统，在作战指挥、虚拟现实、智慧城市、全息监控、游戏娱乐、展览展示等场所有非常广泛的用途。
【背景技术】
[0002]沙盘是实景的微缩景观，沙盘可以为决策者展示出地形地貌最直观的形状，广泛应用于作战指挥、房地产、城市规划设计、三维地图等领域。通常的沙盘是由沙子根据地形、地貌的形状堆积而成，然后在覆以颜色、微观景观，进而比较完整地展现出实景的景观。近代的沙盘制作呈现出了多样化趋势，包括:木材、塑料、金属、广电等复合材料制成的沙盘以及由前置投影复合地形幕布而成的电子沙盘等。近年来，随着超高亮投影技术和多台摄像机影像融合技术的发展，在军事领域、智慧城市，甚至重要场地监控领域，立体沙盘+前置投影+实时监控影像融合的全息监控开始流行，以鸟瞰的方式实时监控某一区域内的动态，相比平面影像式监控，可以获得更直观、更真实的影像，对于提高正确判断率、正确决策率无疑是有巨大帮助。以投影结合3D立体沙盘的方式实现全息监控，3D立体沙盘的凹凸不平会使投影机的焦距无法准确聚焦，投影图像在高照度环境下的对比度、色彩饱和度不够也是无法克服的，投影机光线的晃眼以及占用空间大、维护费用高等等问题也不可避免。
[0003]本发明提出了一种吻合地形地貌的全息显示屏的制作方法，可以将影像从吻合地形地貌导像屏的背面投射到导像屏上并在导像屏的前面显示出吻合地形地貌的影像。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种吻合地形地貌的全息显示系统，其相较于采用投影机的系统，具有更高的清晰度、更长的寿命、更低的维护费用。
[0005]本发明的原理是以平板显示器和吻合地形形状的光纤导像屏组成系统的全息显示部分；以计算机和针对指定区域的地形地貌的3D建模组成系统显示的计算机图形架构部分；以覆盖指定区域的多台鸟瞰摄像机影像融合而成的指定区域的全景实时影像组成系统的动态影像显示部分;将实时监控影像融合进入计算机3D建模的地形地貌之中，在吻合地形形状的显示屏上显示出来，形成针对地形地貌的鸟瞰式实时全息视景。
[0006]本发明包括全息显示单元1、全视景图像拼接处理系统2、拼接框架3，全视景图像拼接处理系统2的输出连接到全息显示单元I上，拼接框架3用于固定全息显示单元I。如图1所示。其中，全息显示单元I特指构成本发明图像显示部分的大于I个的拼接在一起的全息显示单元，拼接框架3特指与全息显示单元1--对应的拼接框架，全息显示单元I的拼接方式可以是任意的，但针对特定的地形是以最接近地形比例的方式组合的，以尽量减少由全息拼接单元I组成的组合大屏之上的对地形图的冗余部分。
[0007]本发明的全息显示单元I包括平板显示器11、吻合地形形状的导像屏12、强力无拉伸胶带13;强力无拉伸胶带13将平板显示器11和吻合地形形状的导像屏12固定在一起，如图2所示。本发明的平板显示器11包括IXD液晶显示屏、OLED显示屏、QLED显示屏、LED显示屏等。本发明的吻合地形形状的导像屏12是由光纤传导像素的导像屏，其形状的成形方法包括按照地形形状排列成型和按照地形形状雕刻成型两种，吻合地形形状的导像屏12的成型方法是先将等长度的光纤参照ZL 2007 I 0176399.9《一种高增益透射屏幕》以及专利ZL2007 I 0176403.1《导光图像放大屏幕》提出的方法将等长度的光纤排列成长方体形状的光纤体，并定型，然后采用雕刻的方法，将长方形光纤体雕刻成设定的3D立体浮雕的形状，形成吻合地形形状的导像屏12。
[0008]本发明的全视景图像拼接处理系统2是具有全息显示单元拼接功能、多路摄像机图像融合功能、特定地形地貌3D计算机图形建模和输出功能的全视景图像拼接处理系统。全视景图像拼接处理系统2的图像拼接器功能具备常规图像拼接处理器的功能;全视景图像拼接处理系统2的多路摄像机图像融合功能具有将多个相邻摄像机信号融合成为一个无缝整体图像的功能;全视景图像拼接处理系统2的计算机图形处理功能具有3D计算机图形建模、输出的功能;全视景图像拼接处理系统2的计算机图像处理功能具有过滤静态图像而只显示动态影像的功能。全视景图像拼接处理系统2的作用包括:可以将大于I个的全息显示单元I的图像拼接成为一个整体的大图像;整屏显示3D地形地貌图形，且整屏显示的计算机图形显示位置与全息显示单元I上地形地貌的位置一一对应;融合实景监控摄像机影像并过滤(或淡化)掉静态图像而只将摄像影像中的动态影像植入到与动态影像位置相吻合的计算机3D地形地貌图形之中，以保证整个大屏幕影像既吻合实时的监控影像而大屏幕影像又无色差，实现实时的鸟瞰式全息动态监控。
[0009]针对特定的地形地貌，其比例可能是不符合全息显示单元I的组合比例的，为了保证完整地、按比例展现地形地貌，全息显示单元I组合而成的组合大屏的边缘部分会出现超出计算机3D建模图形的部分，为了保证整屏影像的完美，这部分无实景影像的部分可以通过填色、填图、填字来解决，也可以作为某一局部的放大图像部分。具体实施时可以通过将3D地形地貌的计算机图形图幅设计为吻合全息显示单元I组合而成的组合大屏的比例，其中3D地形地貌计算机图形按正常比例放置于图幅之中，在图幅的没有地形地貌的冗余部分可根据实际需要添加固定的或可实时转化的内容，内容包括颜色、文字、影像、实时特写等，具体模板可根据用户的要求就地制作，如图3所示。
[0010]本发明的拼接框架3是满足全息显示单元I拼接的支撑(或悬挂)框架，为了消除全息显示单元I热胀冷缩对于全息显示单元I之间拼接缝隙的影响，本发明的悬挂式的拼接框架3可参照专利ZL 2007 I 0176402.7《无缝拼接视频墙》、专利ZL 2010 I 0612958.8《一种沉入式弧形虚拟现实显示墙》的结构实施。本发明的铺在地面(或台面)的拼接框架3按照如下结构实施:拼接框架3接触地面(或台面)部分是通过其后面的四个可调节水平高度的滚珠31与地面(或台面)接触的，如图4所示;在完成整屏拼接之后，四周需要增加边框32、压力弹簧33、压板(或扁管)34对整屏进行压紧，热涨时，压缩压力弹簧33使整屏无缝隙扩展，冷缩时，在压力弹簧的回弹力作用下自动回位，如图5所示。边框32和压板(或扁管)之间的距离可根据选用压力弹簧33的长度(或实地情况)自行设计，压力弹簧的可压缩距离按照大于整屏长度的0.8%计算，压力弹簧33的弹力应按大于50Kg/mm选配，压力弹簧33的直径应小于其所在位置的全息显示单元I的厚度。
[0011]本发明的优点在于实现了高清晰、高对比度、无黑缝、无色差、鸟瞰式、立体化的实时全息显示，对于实时立体监控、作战指挥、固定场景游戏具有重大意义。
【附图说明】
[0012]图1本发明的组成示意图，其中，全息显示单元1、全视景图像拼接处理系统2、拼接框架3。
[0013]图2为全息显示单元I的组成示意图，其中，平板显示器11、吻合地形形状的导像屏12、强力无拉伸胶带13。
[0014]图3为一种具体具体模板示意图。针对地形地貌，用全息显示单元I的拼接组合的，根据用户的要求就地制作的具体模板。
[0015]图4为拼接框架3的结构示意图。其中，拼接框架3、调节水平高度的滚珠31。
[0016]图5为整屏拼接结构示意图。其中，四周边框32、压力弹簧33、压板(或扁管)34。
【具体实施方式】
[0017]根据图1?5实施
[0018]本发明包括全息显示单元1、全视景图像拼接处理系统2、拼接框架3，如图1所示。其中全息显示单元I特指构成本发明图像显示部分的大于I个的拼接在一起的全息显示单元，拼接框架3特指与全息显示单元1--对应的拼接框架，全息显示单元I的拼接方式可以是任意的，但针对特定的地形是以最接近地形比例的方式组合的，以尽量减少由全息拼接单元I组成的组合大屏之上的对地形图的冗余部分。
[0019]本发明的全息显示单元I由平板显示器11、吻合地形形状的导像屏12以及将平板显示器11和吻合地形形状的导像屏12固定在一起的强力无拉伸胶带13组成，如图2所示。本发明的平板显示器包括LCD液晶显示屏、OLED显示屏、QLED显示屏、LED显示屏等。本发明的吻合地形形状的导像屏12是由光纤传导像素的导像屏，其形状的成形方法包括按照地形形状排列成型和按照地形形状雕刻成型两种，吻合地形形状的导像屏12的成型方法是先将等长度的光纤参照ZL 2007 I 0176399.9《一种高增益透射屏幕》以及专利ZL 2007 I0176403.1《导光图像放大屏幕》提出的方法将等长度的光纤排列成长方体形状的光纤体，并定型，然后采用雕刻的方法，将长方形光纤体雕刻成设定的3D立体浮雕的形状，形成吻合地形形状的导像屏12。
[0020]本发明的全视景图像拼接处理系统2是具有全息显示单元拼接功能、多路摄像机图像融合功能、特定地形地貌3D计算机图形建模和输出功能的全视景图像拼接处理系统。全视景图像拼接处理系统2的图像拼接器功能具备常规图像拼接处理器的功能;全视景图像拼接处理系统2的多路摄像机图像融合功能具有将多个相邻摄像机信号融合成为一个无缝整体图像的功能;全视景图像拼接处理系统2的计算机图形处理功能具有3D计算机图形建模、输出的功能;全视景图像拼接处理系统2的计算机图像处理功能具有过滤静态图像而只显示动态影像的功能。全视景图像拼接处理系统2的作用包括:可以将大于I个的全息显示单元I的图像拼接成为一个整体的大图像;整屏显示3D地形地貌图形，且整屏显示的计算机图形显示位置与全息显示单元I上地形地貌的位置一一对应;融合实景监控摄像机影像并过滤(或淡化)掉静态图像而只将摄像影像中的动态影像植入到与动态影像位置相吻合的计算机3D地形地貌图形之中，以保证整个大屏幕影像既吻合实时的监控影像而大屏幕影像又无色差，实现实时的鸟瞰式全息动态监控。
[0021]针对特定的地形地貌，其比例可能是不符合全息显示单元I的组合比例的，为了保证完整地、按比例展现地形地貌，全息显示单元I组合而成的组合大屏的边缘部分会出现超出计算机3D建模图形的部分，为了保证整屏影像的完美，这部分无实景影像的部分可以通过填色、填图、填字来解决，也可以作为某一局部的放大图像部分。具体实施时可以通过将3D地形地貌的计算机图形图幅设计为吻合全息显示单元I组合而成的组合大屏的比例，其中3D地形地貌计算机图形按正常比例放置于图幅之中，在图幅的没有地形地貌的冗余部分可根据实际需要添加固定的或可实时转化的内容，内容包括颜色、文字、影像、实时特写等，具体模板可根据用户的要求就地制作，如图3所示。
[0022]本发明的拼接框架3是满足全息显示单元I拼接的支撑(或悬挂)框架，为了消除全息显示单元I热胀冷缩对于全息显示单元I之间拼接缝隙的影响，本发明的悬挂式的拼接框架3可参照专利ZL 2007 I 0176402.7《无缝拼接视频墙》、专利ZL 2010 I 0612958.8《一种沉入式弧形虚拟现实显示墙》的结构实施。本发明的铺在地面(或台面)的拼接框架3按照如下结构实施:拼接框架3接触地面(或台面)部分是通过其后面的四个可调节水平高度的滚珠31与地面(或台面)接触的，如图4所示;在完成整屏拼接之后，四周需要增加边框32、压力弹簧33、压板(或扁管)34对整屏进行压紧，热涨时，压缩压力弹簧33使整屏无缝隙扩展，冷缩时，在压力弹簧的回弹力作用下自动回位，如图5所示。边框32和压板(或扁管)之间的距离可根据选用压力弹簧33的长度(或实地情况)自行设计，压力弹簧的可压缩距离按照大于整屏长度的0.8%计算，压力弹簧33的弹力应按大于50Kg/mm选配，压力弹簧33的直径应小于其所在位置的全息显示单元I的厚度。
【主权项】
1.一种吻合地形地貌的全息显示系统，其特征在于，包括全息显示单元(I)、全视景图像拼接处理系统(2)、拼接框架(3);全视景图像拼接处理系统(2)的输出连接到全息显示单元(I)上，拼接框架(3)用于固定全息显示单元(I); 所述的全息显示单元(I)由平板显示器(11)、吻合地形形状的导像屏(12)、强力无拉伸胶带13组成，强力无拉伸胶带(13)组成将平板显示器(11)和吻合地形形状的导像屏(12)固定在一起。2.根据权利要求1所述的吻合地形地貌的全息显示系统，其特征在于，全视景图像拼接处理系统(2)是具有全息显示单元拼接功能、多路摄像机图像融合功能、地形地貌3D计算机图形建模和输出功能的全视景图像拼接处理系统;全视景图像拼接处理系统(2)的图像拼接器功能具备常规图像拼接处理器的功能;全视景图像拼接处理系统(2)的多路摄像机图像融合功能具有将多个相邻摄像机信号融合成为一个无缝整体图像的功能;全视景图像拼接处理系统(2)的计算机图形处理功能具有3D计算机图形建模、输出的功能;全视景图像拼接处理系统(2)的计算机图像处理功能具有过滤静态图像而只显示动态影像的功能;全视景图像拼接处理系统(2)的作用包括:将大于I个的全息显示单元(I)的图像拼接成为一个整体的大图像;整屏显示3D地形地貌图形，且整屏显示的计算机图形显示位置与全息显示单元(I)上地形地貌的位置一一对应;融合实景监控摄像机影像并过滤或淡化掉静态图像而只将摄像影像中的动态影像植入到与动态影像位置相吻合的计算机3D地形地貌图形之中，以保证整个大屏幕影像既吻合实时的监控影像而大屏幕影像又无色差，实现实时的鸟瞰式全息动态监控。3.根据权利要求1所述的吻合地形地貌的全息显示系统，其特征在于，拼接框架(3)是满足全息显示单元(I)拼接的支撑或悬挂框架，为了消除全息显示单元(I)热胀冷缩对于全息显示单元(I)之间拼接缝隙的影响，铺在地面或台面的拼接框架(3)按照如下结构实施:拼接框架(3)接触地面或台面部分是通过其后面的四个可调节水平高度的滚珠(31)与地面或台面接触的；在完成整屏拼接之后，四周需要增加边框(32)、压力弹簧(33)、压板或扁管(34)对整屏进行压紧，热涨时，压缩压力弹簧(33)使整屏无缝隙扩展，冷缩时，在压力弹簧的回弹力作用下自动回位;边框(32)和压板或扁管之间的距离根据选用压力弹簧(33)的长度设计，压力弹簧的压缩距离按照大于整屏长度的0.8%计算，压力弹簧(33)的弹力应按大于50Kg/mm选配，压力弹簧(33)的直径应小于其所在位置的全息显示单元(I)的厚度。
【文档编号】G06T3/40GK105894454SQ201610475498
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】白建荣, 俞阳, 白云绮, 李洪林
【申请人】北京方瑞博石数字技术有限公司