[發明專利]一種基于位置匹配的切片式三維圖像顯示方法及系統

有效

• 申請號: 202110736117.6
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113422948B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 侯文廣;張思源;董靜嫻;段立哲;王毅凡
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04N13/393
• 分類號: H04N13/393;H04N13/327;H04N13/398
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒

本發明屬于三維圖像顯示領域，公開了一種基于位置匹配的切片式三維圖像顯示方法及系統，其中方法包括以下步驟：(S1)提取二維圖像切片序列；(S2)修正二維圖像切片序列；(S3)將圖像切片序列存儲至投影控制模塊中，并將該投影控制模塊切換至工作狀態；(S4)設置伺服電機的轉速參數；(S5)發送觸發信號，成像屏開始轉動；(S6)再次發送觸發信號，投影控制模塊接收到觸發信號后將切換投影圖像為當前投影圖像切片在修正后的二維圖像切片序列中的下一張；如此重復，即可基于視覺暫留原理在成像屏上實現三維顯示。本發明能夠在降低運動控制系統的精度要求情況下，依舊可以呈現較佳的三維圖像顯示效果，增強系統的魯棒性。

技術領域

本發明屬于三維圖像顯示領域，更具體地，涉及一種基于位置匹配的切片式三維圖像顯示方法及系統。

背景技術

近年來，三維視覺顯示領域一直是熱門研究領域。各類三維圖像顯示技術也是層出不窮。目前常見的兩種三維圖像顯示技術，一種是基于雙目視覺原理的立體顯示技術，另一種基于視覺暫留原理的切片式三維顯示技術。

前一種基于雙目視覺的三維顯示技術，其原理在于人類雙眼瞳孔間距會導致觀察物體時，左右眼在視網膜上所呈的像也會有所差別，這種現象稱為雙目視覺，也稱雙目視差。雙目視覺這種現象會使人在大腦中產生立體感，這種視覺深度感也是立體感的重要來源之一。目前常見的很多三維視覺顯示技術都是基于此原理，如偏光式技術、圖像分時技術等需輔助設備的立體顯示技術，以及光柵技術、透鏡分光技術等。此種技術缺陷在于，上述所提及的所有三維視覺顯示技術，最終均為在二維平面上呈現效果。只能提供心理景深、雖然有著不錯的效果，但在實際空間中依舊丟失了三維的景深信息，與真實三維空間依舊存在較大的差距。

另一種基于視覺暫留原理的切片式三維顯示技術，是近年來出現的一種新型三維圖像顯示技術。視覺暫留指的是光對人類視網膜所產生的視覺在光停止作用后，仍會保留一段時間的現象。也就是說，如果一副圖像在同個空間位置快速閃爍播放，由于視覺暫留現象，人眼中會感知此圖像為連續播放，而不會有快速亮滅的閃爍感。根據上述現象，將三維圖像體數據切成一系列二維圖像切片,通過高速投影鏡頭，將一系列二維切片循環投影到做高速同心旋轉的成像屏幕上，成像屏處于空間中各個位置時,均承載對應當前角度的投影圖像,當圖像投影頻率及成像屏轉速達到一定程度時,人眼會感知到成型屏幕旋轉形成的空間內具有真實物理深度的三維立體圖像。

此原理實現的真三維顯示技術優勢在于，真實保留了物體的三維信息，將物體表面及內部的信息都呈現到三維屏幕上。三維顯示效果更佳細膩、更具視覺層次感、具備真實物理景深。但此種三維顯示技術，對系統整體要求更高，更具體的，對屏幕轉速穩定性以及投影圖像及屏幕空間位置的匹配精度要求極高。此類系統中屏幕在高速轉動(一般在600rpm及以上)時要保持非常平穩的轉速，微小的偏差也可能導致整個投影圖像的扭曲變形，因此對運動電機、成像屏幕及基座設計等要求極高，設計及構建成本極高。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種基于位置匹配的切片式三維圖像顯示方法及系統，其中通過對方法整體流程設計、相應系統的各組件及它們的配合工作方式等進行改進，基于位置匹配的原理(位置包括成像屏轉動的角度位置)，能夠在降低運動控制系統的精度要求情況下，依舊可以呈現較佳的三維圖像顯示效果，增強系統的魯棒性。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于位置匹配的切片式三維圖像顯示方法，其特征在于，包括以下步驟：

(S1)對成像屏360°旋轉形成的三維成像空間，以成像屏旋轉軸為中心軸進行N等分，從而確定成像屏旋轉過程中需要投影圖像的各個空間位置；接著，將三維圖像體數據切成與各個空間位置相對應的一系列二維中心圖像切片，記為二維圖像切片序列；

其中，N為預先設定的正整數且為偶數；