[發明專利]一種投影式高分辨率多視點自由立體顯示系統

無效

• 申請號: 200910076210.8
• 申請日: 2009-01-05
• 公開（公告）號: CN101527865A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 秦開懷;羅建利
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N5/74
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

技術領域

本發明涉及一種投影式高分辨率多視點自由立體顯示系統，特別涉及投影式高分辨率多視點自由立體顯示系統中的投影儀陣列空間位置排列方法、光學屏幕制作等相關技術。

背景技術

自由立體顯示技術是指不需佩戴諸如立體眼鏡等附屬設備的三維立體顯示技術。它解決了佩戴附屬設備所帶來的惡心、頭暈等不適感。

自由立體顯示技術主要有液晶自由立體顯示技術與投影式自由立體顯示技術兩種。液晶自由立體顯示系統的屏幕大小目前還受到限制，提供的視點數有限。投影式多視點自由立體顯示技術具有分辨率高、視場大、沉浸效果好、適合多用戶、能提供運動視差等優點。

自由立體顯示技術主要采用柱透鏡光柵或視差光柵分離視點。視差光柵多用于液晶自由立體顯示系統。缺點是光柵中黑條紋的不透光性降低了圖像亮度；大尺寸時串撓現象明顯；視點數多時光柵容易產生衍射效應等缺點。視差光柵實現的的視點個數有限，很少用于投影式多視點自由立體顯示系統。柱透鏡光柵可以實現多視點，視點個數理論上不受限制，多用于投影式多視點自由立體顯示系統中。

多投影組合顯示墻系統能提供給用戶一個廉價的高分辨率、大顯示區域。目前采用大規模計算機集群驅動投影儀陣列，且計算機和投影儀一一對應，通過利用幾何校正算法及亮度校正算法將多臺投影儀耦合為一個低成本、高分辨率的顯示墻技術已經成熟。

發明內容

為此，我們發明了一種投影式高分辨率多視點自由立體顯示系統。系統提供給用戶可自由觀看的立體，同時利用組合顯示墻技術提供高分辨率、大顯示區域。

投影式高分辨率多視點自由立體顯示系統特征在于含有：光學顯示屏幕、n*m臺投影儀陣列，n為行，m為列、計算機集群繪制子系統以及一臺供用于幾何和亮度校正的照相機，其中：

所述的光學顯示屏是一個采用柱透鏡光柵構造的正投式光學顯示屏幕，由柱透鏡光柵和正投影屏幕兩部分組成，該正投影屏幕分成r行s列子屏幕區域，每個子屏幕區域的尺寸相同并給與編號；

所述n*m臺投影儀陣列，分成m組單視點投影組，每組投影儀顯示場景的一個視點圖像，m組投影儀同時顯示m個視點圖像，所述每組單視點投影儀由n臺投影儀組成，n＞＝1，該n臺投影儀采用r行*s列的方式組合顯示一個大顯示區域，n＝r*s；

每臺投影儀的分辨率為resolution_x*resolution_y，n臺投影儀組合顯示后的分辨率為(resolution_x*s)*(resolution_y*r)，所述系統的總分辨率為(resolution_x*s)*(resolution_y*r)*m；

在所述每一組單視點投影儀組內，各投影儀的鏡頭中心在垂直方向上共線，稱為投影組視點中心線；在所述的不同的單視點投影儀之間，所述投影組視點中心線在水平方向上等間距排列，間距小于等于人眼平均瞳距65mm；

對于所述n*m臺投影儀陣列，在顯示視點圖像個數m，每個視點圖像的顯示組合方式r*s以及所述系統的分辨率確定的條件下：

所述n*m臺投影儀的安裝方式位于離所述光學顯示屏距離為D且與所述光學顯示屏平行的平面內，所述距離D由所述每臺投影儀的顯示子區域的尺寸查表得到，在所述安裝區域內，所述n*m臺投影儀陣列的中心與所述光學顯示屏幕的中心對齊，所述m根投影組視點中心線以所述光學顯示屏的中心為中心，以所述人眼平均瞳距65mm為間距排列；

所述各投影儀的鏡頭中心位于所述投影儀安裝區域內的安裝位置網格上，所述安裝位置網格是由q*n條水平線與所述m根投影儀組視點中心線構成的，q＝[pw/65]，pw為投影儀寬度，所述q*n條水平線是以安裝區域的水平中心線為中心，以ph*k為間距對稱分布的水平線，ph為投影儀高度，k是為了保證上下相鄰投影儀之間的間距，推薦值為1.2，每條投影儀組視點中心線上排列n臺投影儀，同視點組投影儀上下間隔的網格交點數為q，相鄰投影儀視點中心線上的投影儀相互錯開；

所述計算機集群繪制子系統，其中每臺計算機控制每個單視點投影儀組中的至少一臺投影儀依次按以下步驟進行計算機集群繪制：

步驟(1).通過視點變換生成所述m個視點圖像；

步驟(2).所述每個視點圖像細分為所述r行s列子圖像；

步驟(3).把細分后所述各子圖像分發給對應的投影儀顯示，使第i組單視點投影儀組中第j臺投影儀顯示第i個視點圖像中第j個子圖像，通過偏轉所述各投影儀的方位角使每臺投影儀的顯示區域完全覆蓋對應的子屏幕區域；

步驟(4).計算所述每組單視點投影組的總顯示區域di?splayArea_i，