三維立體投影顯示系統(tǒng)方案

1、一、單通道三維立體投影顯示系統(tǒng)單通道三維立體投影顯示系統(tǒng)是一套基于高端PC虛擬現(xiàn)實工作站平臺的入門級虛擬現(xiàn)實三維投影顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常以一臺圖形計算機(jī)為實時驅(qū)動平臺，兩臺疊加的立體版專業(yè)LCD或DLP投影機(jī)作為投影主體顯示一幅高分辨率的立體投影影像，所以通常又稱之為單通道立體投影系統(tǒng)。我們采用成熟的偏振光成像技術(shù)或世界最先進(jìn)的光譜分離立體成像技術(shù)來生成單通道立體圖像。采用光譜分離立體成像技術(shù)最大的優(yōu)點是三維立體圖像色彩飽和度更高、立體感更強(qiáng)，為虛擬仿真用戶提供一個有立體感的沉浸式虛擬三維顯示和交互環(huán)境，同時也可以顯示非立體影像，而由于虛擬仿真應(yīng)用的特性和要求，通常情況下均使用其立體模式。在虛

2、擬現(xiàn)實應(yīng)用中用以顯示實時的虛擬現(xiàn)實仿真應(yīng)用程序，該系統(tǒng)通常主要包括專業(yè)投影顯示系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、成像裝置等三部分，在眾多的虛擬現(xiàn)實三維顯示系統(tǒng)中，單通道立體投影系統(tǒng)是一種低成本、操作簡便、占用空間較?。蛇x擇正投或背投）具有極好性能價格比的小型虛擬三維投影顯示系統(tǒng)，其集成的顯示系統(tǒng)使安裝、操作使用更加容易方便，被廣泛應(yīng)用于高等院校和科研院所的虛擬現(xiàn)實實驗室中。投影系統(tǒng)是正投或背投，應(yīng)該依據(jù)展示空間面積大小與實際需要來選擇。正投系統(tǒng)更為緊湊，占用的空間更小，投影幕墻具有較好的穩(wěn)定性。背投主要適用于空間比較大，而且投影前需要講解人的場合。由于光線從另一側(cè)打在投影幕上，講解人不會擋住光線，也不會被強(qiáng)烈

3、的光線損傷視力。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二、雙通道立體投影顯示系統(tǒng)為了拓寬觀察視角，滿足控制室與演示中心多面板現(xiàn)實的需要，我們使用兩套立體投影設(shè)備拼接成為寬幅面的雙通道平板立體顯示系統(tǒng)。雙通道顯示系統(tǒng)的寬度適宜進(jìn)行平板顯示（如果是更大的視角，使用柱面環(huán)幕則更有利于產(chǎn)生視野封閉的巨大沉浸感。）對于雙通道立體投影顯示系統(tǒng)而言，各通道間的亮度與色彩平衡也是至關(guān)重要的技術(shù)要求。目前通常采用偏振立體成像技術(shù)實現(xiàn)被動式三維立體成像,就是在輸出左右立體像對的兩臺高亮度的LCD或DLP投影機(jī)前安裝具有不同極化方向的偏振片。但其所使用的投影幕必須是具有高增益指數(shù)的金屬投影幕，而且投影幅面一般應(yīng)該控制在150英寸范圍以內(nèi)，

4、否則在不同的視點觀看時會出現(xiàn)因高增益而引起的“太陽效應(yīng)”，所以不適用于多通道立體投影顯示系統(tǒng)。目前，一種全新的基于光學(xué)慮波的技術(shù)成功解決了這個問題，它就是來自德國的Infitecplus，Infitecplus是目前世界最先進(jìn)的立體成像技術(shù)，中銘科技推出的多通道虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)正是基于該項技術(shù)的一套完美的多通道虛擬現(xiàn)實投影顯示系統(tǒng)解決方案。偏振技術(shù)成像的太陽效應(yīng)Infitec立體成像技術(shù)的效果Infitec技術(shù)（干涉濾波技術(shù)）采用高質(zhì)量濾光技術(shù)，分離光譜以便適合人的每只眼睛，生成無重像的被動立體圖像，所以，無需特殊的具有偏振特性的屏幕或電子眼鏡，只需配戴專業(yè)Infitec眼鏡即可，Infitec眼

5、鏡不需要配備電源和復(fù)雜的電路，因此舒適感和沉浸感更好，眼鏡輕便，由于不需信號同步發(fā)射器，所以配戴者的頭部可隨意移動，配戴者互相之間不會產(chǎn)生干擾，這樣Infitec還可以滿足有大量觀眾場合的應(yīng)用。三、多通道三維立體投影顯示系統(tǒng)多通道三維立體投影顯示系統(tǒng)是一種沉浸感最好的虛擬仿真環(huán)境，系統(tǒng)采用環(huán)形的投影屏幕作為仿真應(yīng)用的顯示載體，所以通常又稱為環(huán)幕投影系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)形幕半徑的大小，通常有120、135、180、240、270、360度弧度不等。多通道虛擬三維投影顯示系統(tǒng)是目前非常流行的一種具有高度沉浸感的虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)以多通道視景同步技術(shù)、數(shù)字圖像邊緣融合技術(shù)、多通道亮度和色彩平衡技術(shù)和多

6、通道視景同步技術(shù)為支撐,將三維圖形計算機(jī)生成的三維數(shù)字圖像實時地輸出并顯示在一個超大幅面的環(huán)形投影幕墻上，并以立體成像的方式呈現(xiàn)在觀看者的眼前，使觀看者和參與者獲得一種身臨其境的虛擬仿真視覺感受。它是整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的重要的組成部分。該系統(tǒng)通常用于一些大型的虛擬仿真應(yīng)用，比如：航空航天、科學(xué)可視化、軍事模擬、地形地貌、地理信息系統(tǒng)（GIS）、建筑視景與城市規(guī)劃地震及消防演練仿真、模擬駕駛系統(tǒng)、地質(zhì)、礦產(chǎn)、石油等大型場景仿真環(huán)境。非線性幾何校正&邊緣融合處理器CompactUTMCompactUTM系列非線性幾何校正&邊緣融合處理器適用于處理圖像在柱幕、球幕或不規(guī)則曲面顯示幕上投影的問題。Com

7、pactUTM是一種獨(dú)特的圖像處理器，可以使任何輸入的圖像彎曲、融合并使顏色匹配。圖形工作站（信號源）產(chǎn)生的VGA或DVI信號輸入到CompactUTM處理器，經(jīng)過校正后的信號再輸出到投影機(jī)，通過VGA或DVI信號工作，因此不依賴投影機(jī)的類型。CompactUTM百兩秤塑號分為:CompactUTMBasic、CompactUTMZer0。其分別在與：CompactUTMZerO實時的零畫面延遲和交互式應(yīng)用CompactUTMBasic3偵的畫面延遲和非交互式應(yīng)用CompactUTM可以利用多個投影機(jī)，組成一個無縫、連續(xù)、亮度、色度、均勻的顯示系統(tǒng)。例如典型的球幕、柱幕、折幕顯示系統(tǒng)；投影系統(tǒng)

8、的設(shè)計是由隨機(jī)的CompactControl軟件完成，它以人性化的計算機(jī)界面而著稱。方便的安裝使CompactUTM通過電纜即可連接圖形工作站和投影儀；支持各種圖形工作站及所有數(shù)字投影器。主要功能：數(shù)字非線性幾何校正；數(shù)字邊緣融合；數(shù)字熱點補(bǔ)償；數(shù)字伽碼校正；多通道立體環(huán)幕顯示系統(tǒng)構(gòu)成四、CAVE沉浸式三維顯示系統(tǒng)CAVE系統(tǒng)是一種基于多通道視景同步技術(shù)和立體顯示技術(shù)的房間式投影可視協(xié)同環(huán)境，該系統(tǒng)可提供一個房間大小的四面（或六面）立方體投影顯示空間，供多人參與，所有參與者均完全沉浸在一個被立體投影畫面包圍的高級虛擬仿真環(huán)境中，借助相應(yīng)虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、力反饋裝置、位置跟蹤器等），

9、從而獲得一種身臨其境的高分辨率三維立體視聽影像和6自由度交互感受。由于投影面幾能夠覆蓋用戶的所有視野，所以CAVE系統(tǒng)能提供給使用者一種前所未有的帶有震撼性的身臨其境的沉浸感受?；谙到y(tǒng)這種完全沉浸式顯示環(huán)境特性，CAVE為科學(xué)家?guī)砹朔N偉大而創(chuàng)新的思考方式，擴(kuò)展了人類的思維?？茖W(xué)家能直接看到他們的創(chuàng)意和研究對象。比如：大氣學(xué)家能“鉆進(jìn)”颶風(fēng)的中心觀看空氣復(fù)雜而混亂無序的結(jié)構(gòu)；生物學(xué)家能檢查DNA規(guī)則排列的染色體鏈對結(jié)構(gòu)，并虛擬拆開基因染色體進(jìn)行科學(xué)研究；理化學(xué)家能深入到物質(zhì)的微細(xì)結(jié)構(gòu)或廣袤環(huán)境中進(jìn)行試驗探索，可以說，CAVE可以應(yīng)用于任何具有沉浸感需求的虛擬仿真應(yīng)用領(lǐng)域，是一種全新的、高級的科學(xué)數(shù)據(jù)可視化手段。通常，我們的系統(tǒng)是以4臺或6臺高性能連網(wǎng)PC作為一個并行計算集群系統(tǒng)來替代傳統(tǒng)CAVE配置中昂貴的UNIX圖形工作站，采用高性能的主動或被動式立體顯示技術(shù)，每臺PC工作站分別負(fù)責(zé)CAVE系統(tǒng)中一個投影面的立體影像繪制工作.并通過網(wǎng)絡(luò)同步控制技術(shù)和變形矯正算法，使每臺工作站繪制的場景分別同步無失真地顯示輸出，并投射在相應(yīng)的立方體投影面上。從而產(chǎn)生一個完全沉浸的虛擬仿真可