一种长距离裸眼立体显示方法及其系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107483910A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710575842.3G06T7/593(2017.01)(22)申请日2017.07.14(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园北京100084-82信箱(72)发明人廖洪恩夏妍范真诚张欣然马聪(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人苗青盛曹杰(51)Int.Cl.H04N13/00(2006.01)H04N13/04(2006.01)G06T5/00(2006.01)G06T7/12(2017.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种长距离裸眼立体显示方法及其系统(57)摘要本发明提出一种长距离裸眼立体显示方法及其系统，通过将原始三维图像数据进行场景分割及超采样处理进行渲染配合显示过程融合处理，将原始三维图像数据的高维空间信息分割渲染成待调制的多个二维图像数据，并利用时间上显示融合算法及光线调制方法再将待显示三维图像的多个二维图像数据融合为高维光场以进行三维立体显示。本发明可有效降低长距离裸眼三维显示对系统的硬件要求，并将待显示的长距离三维图像数据分割为多部分空间信息，在显示过程中通过分时刷新进行融合，以增加空间光场的显示密度，可有效的提高增强表面的立体显示效果，以提高三维显示的深度，从而实现其显示的三维影像深度范围大、立体感强、像素分辨率高和显示速度快的目的。CN107483910ACN107483910A权利要求书1/2页1.一种长距离裸眼立体显示方法，用于长距离或者大规模的三维图像显示，其特征在于，其包括以下步骤：基于二维图像边缘分割技术，对原始三维图像数据进行二维切片层面的边缘分割处理，得到三维图像的表面点；基于立体全像技术在空间中恢复的点密度与单个三维点恢复的光线数量关系，对所述长距离或大规模的原始三维图像的三维物体表面点进行恢复光线密度计算，以得到所述长距离或大规模的原始三维图像的三维物体表面点密度与显示深度的关系；基于所述长距离或大规模的原始三维图像的三维物体表面点密度与显示深度的关系，对所述分割后的长距离或大规模的三维图像的三维物体表面进行不同显示深度下不同密度超采样点的提取处理，以得到作为超采样渲染光线追踪起点的三维物体表面点数据集；基于所述三维物体表面点数据集，对所述分割后的三维物体表面在不同整数倍透镜焦距深度范围内的点分别进行对应深度下的超采样渲染处理，以得到若干个二维基元图像数据；基于时间上显示融合算法，对所获取的若干个二维基元图像数据进行分时刷新的长距离裸眼立体显示；其中，所述长距离的三维图像显示表示具有2m以上可观察深度，观察者可在1m外观察到具有移动视差的三维图像，观察者的可视范围具有1m以上的水平位移和前后位移；所述大规模的三维图像显示表示三维图像具有20英寸以上的场景宽度范围。2.如权利要求1所述的一种长距离裸眼立体显示方法，其特征在于，对所述分割后的三维物体表面在不同整数倍透镜焦距深度范围内的点分别进行对应深度下的超采样渲染处理具体包括以下步骤：对显示深度范围在n至n+1倍焦距内的所述分割后的三维物体表面的点对进行光线分段追踪，且所述光线分段追踪的起点为所述待处理的分割后的三维物体表面点，其中n≥1。3.如权利要求2所述的一种长距离裸眼立体显示方法，其特征在于，在对显示深度范围在n至n+1倍焦距内的所述分割后的三维物体表面的点对进行光线分段追踪时，追踪光线穿过各个透镜中心以追踪到所述基元图像的相应位置。4.如权利要求2所述的一种长距离裸眼立体显示方法，其特征在于，在对显示深度范围在n至n+1倍焦距内的所述分割后的三维物体表面的点对进行光线分段追踪前还包括基元图像校正步骤，所述基元图像校正步骤包括：通过在预设定观察视点位置的方法，对单个透镜对应的基元图像区域进行预先的划分，以得到每个透镜对应的基元图像区域，用于光线追踪过程中检验经过透镜追踪到的基元图像位置是否为当前透镜对应的基元图像区域内。5.如权利要求4所述的一种长距离裸眼立体显示方法，其特征在于，当所述经过透镜追踪到的基元图像位于当前透镜对应的基元图像区域内时，所述长距离或大规模的原始三维图像的三维物体表面点密度与显示深度的关系为：2CN107483910A权利要求书2/2页其中，depth表示所述三维图像的显示深度，focallength表示所述透镜的焦距，ρ3Dmax表示最大恢复的三维物体表面点密度，ρ2D表示二维基元像素图像的密度，n表示最大单个像素点恢复的光线数量。6.如权利要求1所述的一种长距离裸眼立体显示方法，其特征在于：所述时间上显示融合算法是通过在显示控制期间内进行三维图像超采样区域的高速刷新，基于人眼暂留