[發明專利]采用自由立體成像技術制作的立體電子魚缸

無效

• 申請號: 200810052733.4
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101281709A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 李昌
• 申請（專利權）人: 天津三維成像技術有限公司
• 主分類號: G09F19/00
• 分類號: G09F19/00;G09F19/12;G09F9/35;G02B27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

自由立體成像技術是一種不用佩帶眼鏡就可以觀看立體圖像的技術，其技術原理已經存在很久的時間了。但由于計算機圖像處理技術、高分辨率平板顯示技術和精密加工技術發展較晚，因此限制了自由成像技術的實際應用。

近幾年來，計算機圖像處理技術以及計算機的硬件技術得以長足發展，成本大幅度下降，而圖像處理速度大幅度提升；高分辨率平板顯示技術已經可以達到5000像素以上，民用產品也能夠達到高清水平，即達到1920X1080像素，屏幕的尺寸從很小的手機液晶顯示屏到100寸以上的液晶或等離子顯示屏，都已經實現市場化；隨著激光技術的不斷進步，精密加工已經可以輕易實現對精度要求在幾個微米以內的工件加工；這一切都為自由立體成像技術的實際應用提供了保證，本發明正是在這樣的背景下提出的。

幾年前，市面上曾經流行過一種電子魚缸，是用一個平板顯示器顯示計算機制作的游動的魚和水中的物體，魚是由軟件支持的，可以更換不同的場景。但是這種電子魚缸顯示的圖像是平面的，因此還不能說達到了栩栩如生的立體效果。本發明提出一種方法和實現手段，可以通過平板顯示器和與其配套的設備顯示游動的立體的魚，而且觀看這種電子魚缸無須佩帶眼鏡，就像觀看一個裝有真實的游動的魚的魚缸一樣。

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

圖一是本發明的基本結構圖。

1是一塊高分辨率的液晶自由立體顯示屏，其分辨率達到1366X768或1920X1080，顯示比率為16∶9；或達到1600X1200、1280X1024，顯示比率為4∶3。其上顯示計算機制作的游動的魚、波動的海水、海面上方投射下來的光線、海底的珊瑚礁和沙灘的自由立體圖像。顯示的圖像形成循環播放，一個循環大約在20秒左右，這樣觀察者一般不會再記憶起20秒之前的魚的游動規律和形狀，以形成海底真實的游魚的場景。自由立體顯示屏應該提供較大的視角和較小的景深，以適合于表現魚缸中的魚的真實圖像。

2是魚缸。是個用玻璃制作的，裝滿了水的真魚缸。1就安置在這個真魚缸的一個立面上，它顯示的圖像通過魚缸和魚缸中的水達到觀察者的雙眼。真魚缸中布置了真實的珊瑚、水草、沙礫，以同自由立體顯示屏中顯示的圖像相呼應，形成以假亂真的立體效果。

3是計算機播放系統，包括自由立體播放程序和魚的自由立體節目。該計算機可以獨立于魚缸外，也可以作成嵌入式安裝在顯示屏內。

4是液晶顯示器。其尺寸根據魚缸的大小而改變。由于顯示器通常已經標準化，因此我們可制作尺寸為顯示器標準尺寸的立體魚缸。如對角線為20寸的魚缸，32寸的魚缸，或57寸的魚缸。

5是魚缸外的玻璃，該玻璃保證水存貯與魚缸中。

6、8是魚缸中放置的真實的珊瑚、水草、沙礫。它們的形狀、顏色、結構同計算機顯示屏顯示出來的景色應該相一致。以形成不同的層次景深的真實感覺。

9是魚缸中的水。

10是安裝在魚缸上端的光源，以模擬海面上方的日光，如果這些光源可以加以偏振片濾光處理，就可以模擬出海浪的感覺，效果就更加逼真。

11是安置在魚缸下方，沙礫下面的氣泡發生器，可以通過一個水泵裝置實現。

12是立體顯示屏上顯示的魚在水中的立體顯示位置。它們不可以突出于魚缸之外，否則就不真實了。

圖2a、圖2b是說明自由立體顯示器1是如何工作的。

16是在計算機繪圖軟件建立的魚、海水、珊瑚、水草、光線以及沙礫的三維數據模型，可以用3DMAX或MAYA實現，13、14和15是會聚點不變、距離不變、但拍攝角度在均量改變的攝像機。這些攝像機可以是5個，可以是8個，也可以是9個，或更多個。攝像機越多，角度變量越小，自由立體圖像的可視角度就越大。

17、18和19是渲染后的圖像，17對應攝像機13拍攝的圖像，18對應攝像機14拍攝的圖像，19對應攝像機15拍攝的圖像。

將17、18和19這樣的帶有序列視差的圖像分別提取每一幅圖像的符合像素構成一個立體幀像素，就最終合成了一個立體幀20。

21是光柵，可以是柱鏡板光柵，也可以是狹逢光柵，前者可以獲得較大的光亮度，后者可以提高制作精度，但會影響了一些光通。將光柵21放在20的前面，就可以獲得不用佩帶視具而獲得的立體圖像。

圖3是說明自由立體顯示屏所顯示的自由立體圖像和魚缸中的真實物體是如何相互作用而加強了立體效果的。