NL2006111C2 - METHOD AND APPARATUS FOR VOLUMETRIC IMAGE OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT IN A LIGHT-SCattering MEDIUM. - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR VOLUMETRIC IMAGE OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT IN A LIGHT-SCattering MEDIUM. Download PDFInfo
- Publication number
- NL2006111C2 NL2006111C2 NL2006111A NL2006111A NL2006111C2 NL 2006111 C2 NL2006111 C2 NL 2006111C2 NL 2006111 A NL2006111 A NL 2006111A NL 2006111 A NL2006111 A NL 2006111A NL 2006111 C2 NL2006111 C2 NL 2006111C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- image
- dimensional
- observation point
- intensity
- point
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 title claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004509 smoke generator Substances 0.000 description 3
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005439 Perspex® Polymers 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
- H04N13/39—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume the picture elements emitting light at places where a pair of light beams intersect in a transparent material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
- G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
Abstract
Description
Werkwijze en inrichting voor het volumetrisch afbeelden van een driedimensionaal object in een lichtverstrooiend medium.Method and device for volumetric imaging of a three-dimensional object in a light-scattering medium.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het volumetrisch afbeelden van 5 een driedimensionaal object in een lichtverstrooiend medium. De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het volumetrisch afbeelden van een driedimensionaal object in een lichtverstrooiend medium. De uitvinding heeft verder betrekking op een computerprogrammaproduct.The invention relates to a method for volumetric imaging of a three-dimensional object in a light-scattering medium. The invention further relates to a device for the volumetric imaging of a three-dimensional object in a light-scattering medium. The invention further relates to a computer program product.
Bij het volumetrisch afbeelden van het driedimensionaal object schijnen de 10 beeldelementen zich op vooraf bepaalde posities te bevinden in een primair beeldvolume binnen het verstrooiende medium en vormen een driedimensionale afbeelding dat door een waarnemer vanuit een aantal hoeken bekeken kan worden. Het object kan verder door middel van een driedimensionale representatie voorgesteld worden. De driedimensionale representatie kan door middel van een computermodel 15 van het object gegenereerd worden en omvat o.a. driehoeken, textuur en belichting. De driedimensionale representatie kan ook door middel van een computertomografie (CT) scanner, een magnetische resonantie imaging (MRI) scanner, stereoscopische opnameapparatuur of seismische instrumenten van een fysisch of biologisch object bepaald worden. Voor het volumetrisch afbeelden is verder geen speciale bril nodig, 20 waardoor het object bekeken moet worden.In volumetric imaging of the three-dimensional object, the pixels appear to be at predetermined positions in a primary image volume within the scattering medium and form a three-dimensional image that can be viewed by an observer from a number of angles. The object can further be represented by means of a three-dimensional representation. The three-dimensional representation can be generated by means of a computer model 15 of the object and comprises, inter alia, triangles, texture and exposure. The three-dimensional representation can also be determined by means of a computer tomography (CT) scanner, a magnetic resonance imaging (MRI) scanner, stereoscopic recording equipment or seismic instruments of a physical or biological object. No further special glasses are required for volumetric imaging, so that the object must be viewed.
Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US 6,997,558. Deze werkwijze voor het volumetrisch weergeven van een object omvat het meten van een afstand van een projectiepositie naar respectievelijke verstrooiende deeltjes in een medium, bijvoorbeeld stofdeeltjes in lucht, door middel van een 25 inffaroodlaser en afhankelijk van de gemeten afstand van de respectievelijke deeltjes, belicht een zichtbaar lichtlaser deze deeltjes wel of niet, waarbij de deeltjes het ontvangen licht verstrooien. Een probleem bij deze werkwijze is dat om een beeldpunt te genereren er op een moment dat de laser op de respectievelijke positie van het beeldpunt is gericht, zich geen andere deeltjes tussen de laser en het respectievelijk 30 deeltje mogen bevinden, waarbij dat moment zich moeilijk laat voorspellen of beïnvloeden.Such a method is known from U.S. Pat. No. 6,997,558. This method for volumetrically displaying an object comprises measuring a distance from a projection position to respective scattering particles in a medium, for example dust particles in air, by means of an in-infrared laser and, depending on the measured distance of the respective particles, illuminates an visible light laser or not, these particles scattering the received light. A problem with this method is that in order to generate a pixel, no other particles may be located between the laser and the respective particle at a moment when the laser is directed at the respective position of the pixel, whereby that moment is difficult. predict or influence.
22
Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze voor het volumetrisch afbeelden van een object waarin bovengenoemde tekortkomingen worden gereduceerd.It is an object of the invention to provide a method for volumetrically imaging an object in which the above-mentioned shortcomings are reduced.
Volgens een eerste aspect van de uitvinding wordt dit doel bereikt door een werkwijze 5 omvattende het opwekken van een veelvoud lichtbundels met een eerste openingshoek, het vormen van een primaire beeldruimte in het lichtverstrooiend medium door het overlappen van het veelvoud lichtbundels, het bepalen van respectievelijke afbeeldingen door middel van projecties van een driedimensionale representatie van het driedimensionale object in een met de primaire beeldruimte corresponderende 10 objectruimte en het moduleren van de respectievelijke lichtbundels met de respectievelijke afbeeldingen. Door het vormen van de primaire beeldruimte in het lichtverstrooiende medium door de overlappende lichtbundels en het moduleren van de lichtbundels met de respectievelijke afbeeldingen wordt het driedimensionale object afgebeeld in de primaire beeldruimte. De respectievelijke afbeeldingen worden bepaald 15 door de respectievelijke projecties van een driedimensionale representatie van het driedimensionaal object op een tweedimensionaal vlak.. Een waarnemer die zich op een positie buiten of binnen de primaire beeldruimte bevindt zal dan de afbeelding in de lichtbundel waarnemen die correspondeert met een projectie van het driedimensionale object in de objectruimte in een richting die overeenkomt met de richting van de 20 lichtbundel ten opzichte van de primaire beeldruimte.According to a first aspect of the invention this object is achieved by a method comprising generating a plurality of light beams with a first aperture angle, forming a primary image space in the light-scattering medium by overlapping the plurality of light beams, determining respective images by means of projections of a three-dimensional representation of the three-dimensional object in an object space corresponding to the primary image space and modulating the respective light beams with the respective images. By forming the primary image space in the light-scattering medium by the overlapping light beams and modulating the light beams with the respective images, the three-dimensional object is imaged in the primary image space. The respective images are determined by the respective projections of a three-dimensional representation of the three-dimensional object on a two-dimensional plane. An observer located at a position outside or within the primary image space will then perceive the image in the light beam corresponding to a projection of the three-dimensional object into the object space in a direction corresponding to the direction of the light beam relative to the primary image space.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze zijn de respectievelijke projecties afhankelijk van een observatiepunt, een afbeeldingsvenster tussen het observatiepunt en het driedimensionale object, en een oriëntatie van het afbeeldingsvenster ten opzichte van het observatiepunt en het driedimensionale object, 25 waarbij een tweede openingshoek, die bepaald wordt door de afstand tussen het observatiepunt en het afbeeldingsvenster, gelijk is aan de eerste openingshoek van de lichtbundel. Doordat de eerste openingshoek van de lichtbundel gelijk is aan de tweede openingshoek zullen de projectievelden van alle projecties precies op elkaar aansluiten en corresponderen met de lichtbundels die de primaire beeldruimte vormen en zal de 30 waarnemer altijd de projecties zien die overeenkomen met de positie waarin hij zich bevindt ten opzichte van de primaire beeldruimte.In a preferred embodiment of the method, the respective projections depend on an observation point, an imaging window between the observation point and the three-dimensional object, and an orientation of the imaging window relative to the observation point and the three-dimensional object, wherein a second opening angle is determined by the distance between the observation point and the display window, is equal to the first aperture angle of the light beam. Because the first aperture angle of the light beam is equal to the second aperture angle, the projection fields of all projections will precisely match one another and correspond to the light beams that form the primary image space and the observer will always see the projections corresponding to the position in which he is relative to the primary image space.
In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze corresponderen de respectievelijke observatiepunten en de oriëntaties van de afbeeldingsvensters in de 3 objectruimte met respectievelijke posities en de oriëntaties van de projectors ten opzichte van de primaire beeldruimte. Op deze manier wordt een gelijkvormige representatie van het driedimensionale object in de primaire beeldruimte verkregen.In a further embodiment of the method, the respective observation points and the orientations of the image windows in the object space correspond to respective positions and the orientations of the projectors relative to the primary image space. In this way a uniform representation of the three-dimensional object in the primary image space is obtained.
In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze omvat de projectie 5 het afbeelden van de beeldelementen van de driedimensionale representatie, welke beeldelementen een hogere voorrang bezitten, welke proportioneel is met de afstand van het beeldelement tot het observatiepunt. Door het geven van voorrang aan de beeldpunten van de driedimensionale representatie die verder van het observatiepunt af liggen ten opzichte van de beeldpunten van de driedimensionale representatie die 10 dichter bij het observatiepunt liggen, zullen ten opzichte van het observatiepunt achterliggende oppervlakken van het driedimensionaal object worden vastgelegd in de afbeelding van de te projecteren lichtbundel en ten opzichte van het observatiepunt voorliggende oppervlakken worden gemaskeerd.In a further preferred embodiment of the method, the projection 5 comprises the imaging of the pixels of the three-dimensional representation, which pixels have a higher priority, which is proportional to the distance of the pixel from the observation point. By giving priority to the pixels of the three-dimensional representation that are further away from the observation point relative to the pixels of the three-dimensional representation that are closer to the observation point, surfaces of the three-dimensional object that are behind the observation point will be determined are masked in the image of the light beam to be projected and surfaces in front of the observation point.
In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat de projectie een 15 straaltrekbewerking op de driedimensionale representatie, welke straaltrekbewerking, in het Engels “raytracing”, omvat a) het opspannen van een hulpvlak in de objectruimte, welk hulpvlak gezien in de richting naar het observatiepunt voor het driedimensionale object ligt, b) het bepalen van een primaire straal vanaf een beginpunt in het hulpvlak naar het 20 observatiepunt via het driedimensionale object en het afbeeldingsvenster, c) het bepalen van een objectpunt langs de primaire straal in de driedimensionale representatie van het driedimensionale object waarvan de afstand tot het observatiepunt het grootst is, waarbij de intensiteit van het beeldpunt in de afbeelding gelijk is aan de intensiteit van dat objectpunt op de primaire straal.In a further embodiment of the method, the projection comprises a radius drawing operation on the three-dimensional representation, which radius drawing, in English "raytracing", comprises a) clamping an auxiliary surface in the object space, which auxiliary surface viewed in the direction towards the observation point for the three-dimensional object lies, b) determining a primary ray from a starting point in the auxiliary plane to the observation point via the three-dimensional object and the display window, c) determining an object point along the primary ray in the three-dimensional representation of the three-dimensional object of which the distance to the observation point is greatest, the intensity of the image point in the image being equal to the intensity of that object point on the primary beam.
25 In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat de projectie een rasterisatie, welke omvat: a) het beschrijven van het object door middel van driehoeken, b) het afbeelden van de respectievelijke hoeken van de respectievelijke driehoeken op het afbeeldingsvenster op het snijpunt van een projectielijn van de respectievelijke hoeken naar het observatiepunt met het afbeeldingsvenster, c) het 30 bepalen van de afstand van de respectievelijke driehoeken van de driedimensionale representatie naar het observatiepunt en d) het bepalen van de intensiteit van de beeldpunten binnen de geprojecteerde driehoeken in de afbeelding uit de intensiteiten van de beeldpunten uit overeenkomstige driehoeken van de driedimensionale 4 representatie waarvan de afstand tot het observatiepunt het grootst is. Op deze manier wordt bereikt dat in de afbeelding de elementen van de driedimensionale representatie die de grootste afstand hebben tot het observatiepunt, worden opgenomen en de elementen van de driedimensionale afstand die dichter bij het observatiepunt liggen 5 worden gemaskeerd.In a further embodiment of the method, the projection comprises a rasterization, which comprises: a) describing the object by means of triangles, b) imaging the respective angles of the respective triangles on the display window at the intersection of a projection line from the respective angles to the observation point with the imaging window, c) determining the distance of the respective triangles from the three-dimensional representation to the observation point and d) determining the intensity of the pixels within the projected triangles in the image from the image intensities of the pixels from corresponding triangles of the three-dimensional representation of which the distance to the observation point is greatest. In this way it is achieved that in the image the elements of the three-dimensional representation that have the greatest distance to the observation point are included and the elements of the three-dimensional distance that are closer to the observation point are masked.
Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat het corrigeren van een intensiteit van een beeldpunt van de afbeelding, waarbij de intensiteit afhankelijk is van een invalshoek a, van een projectielijn van het observatiepunt naar een met het beeldpunt corresponderend punt van een oppervlak van de driedimensionale 10 representatie. De invalshoek is hier gedefinieerd als de hoek tussen de projectielijn en de normaal van het corresponderende punt op het oppervlak. Op deze manier wordt bereikt dat de intensiteit van een oppervlak van de driedimensionale afbeelding in de primaire beeldruimte voor een waarnemer onder alle kijkhoeken nagenoeg gelijk blijft. Deze afhankelijkheid heeft een relatie met de wijze waarop het lichtverstrooiend 15 medium het licht verstrooid. De verstrooiing van het licht in het lichtverstrooiend medium is niet homogeen, maar afhankelijk van de richting van de lichtbundels in het primair beeldvolume. Hierdoor is de intensiteit van een lichtbundel in de richting naar de waarnemer groter dan de intensiteit van een lichtbundel in de richting van de waarnemer af. De lichtbundels in de richting van de waarnemer leveren hierdoor de 20 grootste bijdrage in de driedimensionale afbeelding.A further embodiment of the method comprises correcting an intensity of a pixel of the image, the intensity being dependent on an angle of incidence a, from a projection line of the observation point to a point of a surface of the three-dimensional representation corresponding to the pixel. . The incident angle is defined here as the angle between the projection line and the normal of the corresponding point on the surface. In this way it is achieved that the intensity of a surface of the three-dimensional image in the primary image space remains virtually the same for an observer at all viewing angles. This dependence has a relationship with the way in which the light-scattering medium scatters the light. The scattering of the light in the light-scattering medium is not homogeneous, but depends on the direction of the light beams in the primary image volume. As a result, the intensity of a light beam in the direction towards the observer is greater than the intensity of a light beam in the direction of the observer. The light beams in the direction of the observer thereby make the largest contribution in the three-dimensional image.
In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de gecorrigeerde intensiteit Ic bepaald door Ic = I0 2/(cos ai + 1) waarin I0 de volgens de projectie bepaalde intensiteit van een punt van de afbeelding voorstelt en ai de invalshoek voorstelt.In a further embodiment of the method, the corrected intensity Ic is determined by Ic = I0 2 / (cos ai + 1) in which I0 represents the intensity of a point of the image determined according to the projection and ai represents the angle of incidence.
25 Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat het corrigeren van de intensiteit van een beeldpunt van de afbeelding, waarin de intensiteit afhankelijk is van de afstand van het observatiepunt tot een met het beeldpunt corresponderend punt van een oppervlak van de driedimensionale representatie. Op deze manier kan gecorrigeerd worden voor de afname van de intensiteit van lichtbundels in de voortplantingsrichting 30 van de lichtstralen in de luchtbundel.A further embodiment of the method comprises correcting the intensity of a pixel of the image, wherein the intensity is dependent on the distance from the observation point to a point corresponding to the pixel of a surface of the three-dimensional representation. In this way it is possible to correct for the decrease in the intensity of light beams in the direction of propagation of the light rays in the air beam.
In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze is de intensiteit van een beeldpunt van de afbeelding evenredig met het kwadraat van de afstand van het observatiepunt tot een met het beeldpunt corresponderend punt van het oppervlak van 5 de driedimensionale representatie.In a further embodiment of the method, the intensity of a pixel of the image is proportional to the square of the distance from the observation point to a point of the surface of the three-dimensional representation corresponding to the pixel.
Volgens een tweede aspect van de uitvinding wordt dit doel bereikt door een inrichting voor het volumetrisch afbeelden van een driedimensionaal object in een lichtverstrooiend medium welke inrichting omvat een veelvoud projectoren ieder 5 voorzien van een lichtbron voor het opwekken van een lichtbundel, een optisch system voor het verkrijgen van de lichtbundel met een eerste openingshoek, een lichtmodulator die is ingericht voor het moduleren van de lichtbundel met een afbeelding, waarbij de respectievelijke posities en oriëntaties van de projectoren zodanig zijn ingericht dat de lichtbundels elkaar overlappen in een primaire beeldruimte in het verstrooiende 10 medium en de respectievelijke afbeeldingen projecties omvatten van een driedimensionale representatie van het driedimensionale object in een met de primaire beeldruimte corresponderende objectruimte.According to a second aspect of the invention this object is achieved by a device for volumetrically imaging a three-dimensional object in a light-scattering medium, which device comprises a plurality of projectors each provided with a light source for generating a light beam, an optical system for generating a light beam. obtaining the light beam with a first aperture angle, a light modulator adapted to modulate the light beam with an image, the respective positions and orientations of the projectors being arranged such that the light beams overlap each other in a primary image space in the scattering medium and the respective images comprise projections of a three-dimensional representation of the three-dimensional object in an object space corresponding to the primary image space.
In een uitvoeringsvorm van de inrichting zijn de projectoren gerangschikt langs een cirkel, een vierkant, op het oppervlak van een bol of een kubus.In one embodiment of the device, the projectors are arranged along a circle, a square, on the surface of a sphere or a cube.
15 Een uitvoeringsvorm van de inrichting omvat een rook- of mistgenerator. Door het toevoegen van extra lichtverstrooiende stof- of waterdeeltjes wordt de zichtbaarheid van de driedimensionale afbeelding verbeterd.An embodiment of the device comprises a smoke or fog generator. The visibility of the three-dimensional image is improved by adding extra light-scattering dust or water particles.
Een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting omvat een bewerkingseenheid voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 2-10.A further embodiment of the device comprises a processing unit for performing the method according to claims 2-10.
20 De uitvinding heeft verder betrekking een computerprogramma, dat is opgeslagen op een door een computer leesbaar opslagmedium en geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusies 2-10, wanneer het wordt uitgevoerd op een bewerkingseenheid.The invention further relates to a computer program which is stored on a computer-readable storage medium and suitable for carrying out the method according to claims 2-10 when it is executed on a processing unit.
25 Alhoewel de uitvinding beschreven zal worden aan de hand van een aantal voorkeursuitvoeringsvormen, is de uitvinding daartoe niet beperkt. De te bespreken uitvoeringsvormen zijn slechts voorbeelden van mogelijke interpretaties van de uitvinding en het zal de vakman duidelijk zijn dat de voordelen van de uitvinding ook op andere wijze kunnen worden bereikt.Although the invention will be described on the basis of a number of preferred embodiments, the invention is not limited thereto. The embodiments to be discussed are merely examples of possible interpretations of the invention and it will be apparent to those skilled in the art that the advantages of the invention can also be achieved in other ways.
De uitvinding zal verder worden beschreven aan de hand van de bij gevoegde tekeningen, waarin:The invention will be further described with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 een diagrammatisch overzicht toont van een projector , 30 6FIG. 1 shows a diagrammatic overview of a projector, 6
Fig. 2 een uitvoeringsvorm toont van een volumetrische afbeeldingsinrichting, Fig. 3 een schematisch overzicht toont van een projectie,FIG. 2 shows an embodiment of a volumetric display device, FIG. 3 shows a schematic overview of a projection,
Fig. 4 een schematisch overzicht toont van een straaltrekbewerking,FIG. 4 shows a schematic overview of a jet drawing operation,
Fig. 5 een schematisch overzicht toont van een rasterisatie, 5 Fig. 6 een schematisch overzicht toont van driehoeksprojectie in een rasterisatie,FIG. 5 shows a schematic overview of a rasterization, FIG. 6 shows a schematic overview of triangle projection in a rasterization,
Fig. 7 een primaire beeldruimte toont met twee waarnemers,FIG. 7 shows a primary image space with two observers,
Fig. 8 een projectie van twee objecten toont in een driedimensionale object ruimte, 10 Fig. 9 een configuratie toont van projectors langs de ribben van een kubus, enFIG. 8 shows a projection of two objects in a three-dimensional object space, FIG. 9 shows a configuration of projectors along the ribs of a cube, and
Fig. 10 een configuratie toont van projectors langs de omtrekcirkels van een bol.FIG. 10 shows a configuration of projectors along the circumference circles of a sphere.
In de figuren worden gelijke onderdelen aangegeven door identieke verwijzingscijfers.In the figures, identical parts are indicated by identical reference numerals.
Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van een projector 1 die gebruikt kan worden in 15 een volumetrische weergave-inrichting volgens de uitvinding. De projector 1 omvat een lichtbron 3, een optische system 5 en een lichtmodulator 7. De lichtmodulator 7 is tussen de lichtbron 3 en het optische system 5 geplaatst. De lichtmodulator 7 kan bijvoorbeeld een Digital Mirror Device (DMD) of een LCD omvatten. De projector 1 heeft verder een aansluiting 11 voor het ontvangen van beeldsignalen. Dergelijke 20 projectors zijn op zichzelf bekend en kunnen in de handel worden verkregen.FIG. 1 shows an embodiment of a projector 1 that can be used in a volumetric display device according to the invention. The projector 1 comprises a light source 3, an optical system 5 and a light modulator 7. The light modulator 7 is placed between the light source 3 and the optical system 5. The light modulator 7 can for instance comprise a Digital Mirror Device (DMD) or an LCD. The projector 1 further has a connection 11 for receiving image signals. Such projectors are known per se and can be obtained commercially.
Bijvoorbeeld projector type Home Cinema 8350 zoals geleverd wordt door Epson.For example, projector type Home Cinema 8350 as supplied by Epson.
In een uitvoeringsvorm omvat de volumetrische weergave-inrichting een bewerkingseenheid, bijvoorbeeld een personal computer of grafisch werkstation 13. De personal computer 13 is voorzien een toetsenbord 15, een beeldweergave-eenheid 17, 25 een geheugeneenheid 19, welke bijvoorbeeld een harde schijf omvat voor het opslaan van beeldinformatie en meerdere videoweergave-eenheden 14. De projector 1 kan via de aansluiting 11 aangesloten zijn op de videoweergave-eenheid 14 van de personal computer. In werking, wekt de lichtbron 3 een lichtbundel 4 op, die op de lichtmodulator 7 is gericht. De lichtmodulator 7 moduleert een afbeelding 30 overeenkomstig de ontvangen beeldsignalen in een dwarsdoorsnede van de lichtbundel 4 en laat de gemoduleerde lichtbundel 8 door naar een optische system 5. Het optische system 5 zet de gemoduleerde lichtbundel 8 om in een gemoduleerde lichtbundel 9 met een eerste openingshoek Θ1 en laat de gemoduleerde lichtbundel 9 door naar een 7 lichtverstrooiend medium. Bijvoorbeeld aanwezige stofdeeltjes, waternevel (mist) of rookdeeltjes in lucht.In one embodiment, the volumetric display device comprises a processing unit, for example a personal computer or graphic workstation 13. The personal computer 13 is provided with a keyboard 15, an image display unit 17, a memory unit 19, which comprises, for example, a hard disk for storing image information and multiple video display units 14. The projector 1 can be connected via the connection 11 to the video display unit 14 of the personal computer. In operation, the light source 3 generates a light beam 4 which is directed at the light modulator 7. The light modulator 7 modulates an image 30 corresponding to the received image signals in a cross-section of the light beam 4 and passes the modulated light beam 8 to an optical system 5. The optical system 5 converts the modulated light beam 8 into a modulated light beam 9 with a first opening angle Θ1 and pass the modulated light beam 9 to a 7 light-scattering medium. For example, dust particles present, water spray (fog) or smoke particles in air.
In een uitvoeringsvorm kan in plaats van een actieve modulator 7 een diatransparant gebruikt worden, waarop de beeldinformatie van een afbeelding is gezet 5 door middel van een fotografische proces of een printer, waardoor voor de weergave van de driedimensionale afbeelding op zichzelf geen computer nodig is voor het sturen van de beeldinformatie naar de projector 1. De projector 1 kan dan een eenvoudige diaprojector omvatten.In one embodiment, instead of an active modulator 7, a slide transparent can be used, on which the image information of an image is set by means of a photographic process or a printer, so that for the representation of the three-dimensional image itself a computer is not required for sending the image information to the projector 1. The projector 1 can then comprise a simple slide projector.
Voor een verbetering van de zichtbaarheid van de lichtbundel 9 van de projector 10 1 kan in een uitvoeringsvorm het aantal lichtverstrooiende deeltjes in het medium worden vergroot door middel van een rookgenerator 18 of een mistgenerator. Een dergelijke rookgenerator 18 is op zichzelf bekend en verkrijgbaar in de handel. Bijvoorbeeld het type Fog Storm zoals geleverd wordt door American DJ.To improve the visibility of the light beam 9 of the projector 10 1, in one embodiment the number of light-scattering particles in the medium can be increased by means of a smoke generator 18 or a fog generator. Such a smoke generator 18 is known per se and is available commercially. For example the Fog Storm type as supplied by American DJ.
Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm van de volumetrische weergave inrichting 20, 15 waarin de projectors 1 in een cirkel zijn opgesteld. De inrichting 20 voor het volumetrisch afbeelden van een driedimensionaal object omvat een aantal N projectoren van de hierboven beschreven soort en de bewerkingseenheid, bijvoorbeeld de personal computer 13, welke is voorzien van eenzelfde aantal N video weerga ve-eenheden 14, die verbonden zijn met de respectievelijke projectors 1 via de 20 aansluitingen 11. In fig. 2 zijn de aansluitingen 11 van drie projectors 1 getekend.FIG. 2 shows an embodiment of the volumetric display device 20, 15 in which the projectors 1 are arranged in a circle. The device 20 for volumetrically imaging a three-dimensional object comprises a number of N projectors of the type described above and the processing unit, for example the personal computer 13, which is provided with the same number of N video display units 14, which are connected to the respective projectors 1 via the 20 connections 11. In Fig. 2 the connections 11 of three projectors 1 are shown.
Verder is in deze uitvoeringsvorm het aantal N gelijk aan 24. Andere aantallen dan 24 zijn mogelijk bijvoorbeeld 4, 8 of 16. Afhankelijk van het aantal projectoren 1 zal de intensiteit en de kwaliteit van de driedimensionale afbeelding variëren, waarbij een kleiner aantal projectoren een lagere intensiteit en resolutie van de driedimensionale 25 afbeelding opleveren. In deze uitvoeringsvorm is de configuratie, zoals de posities en oriëntaties, van de projectors 1 zodanig dat de hoofdstralen 21 van de lichtbundels 9 elkaar snijden in het middelpunt 23 van de cirkel en de lichtbundels 9 van de projectoren 1 elkaar overlappen in een primaire beeldruimte 25.Furthermore, in this embodiment the number N is equal to 24. Numbers other than 24 are possible, for example 4, 8 or 16. Depending on the number of projectors 1, the intensity and quality of the three-dimensional image will vary, with a smaller number of projectors having a lower intensity and resolution of the three-dimensional image. In this embodiment, the configuration, such as the positions and orientations, of the projectors 1 is such that the main rays 21 of the light beams 9 intersect in the center 23 of the circle and the light beams 9 of the projectors 1 overlap each other in a primary image space 25 .
De personal computer 13 heeft de respectievelijke afbeeldingen voor de 24 projectors 30 opgeslagen in het geheugen 19. De afbeeldingen kunnen door de personal computer 13 zijn bepaald door middel van een perspectiefprojectie van een driedimensionale representatie van het driedimensionale object 31 in een met de primaire beeldruimte overeenkomstige objectruimte 30, waarbij de richting van de perspectiefprojectie ten op 8 zichte van het driedimensionale object 31 correspondeert met een richting van de, met die afbeelding te moduleren, lichtbundel 9. De driedimensionale representatie kan bijvoorbeeld een driedimensionaal model bevatten, welke ook een textuur en belichting omvat. Het driedimensionale model kan bijvoorbeeld polygonen omvatten die het 5 object beschrijven, welke polygonen op hun beurt driehoeken omvatten.The personal computer 13 has the respective images for the 24 projectors 30 stored in the memory 19. The images can be determined by the personal computer 13 by means of a perspective projection of a three-dimensional representation of the three-dimensional object 31 in a space corresponding to the primary image space object space 30, wherein the direction of the perspective projection with respect to the three-dimensional object 31 corresponds to a direction of the light beam 9 to be modulated with that image. The three-dimensional representation can for instance comprise a three-dimensional model, which also has a texture and exposure includes. The three-dimensional model may, for example, comprise polygons describing the object, which polygons in turn comprise triangles.
Ook is het mogelijk de afbeeldingen offline door middel van een extern werkstation te laten bepalen, zodat de berekeningen voor alle afbeeldingen uitgevoerd kunnen worden en voor het uitvoeren van de lichtprojectie in een digitale vorm naar de personal computer 13 van de inrichting 20 worden overgedragen.It is also possible to have the images determined offline by means of an external workstation, so that the calculations for all images can be carried out and transferred to the personal computer 13 of the device 20 for carrying out the light projection in a digital form.
10 In werking, transporteert de personal computer 13 de beeldinformatie van de opgeslagen afbeeldingen van het geheugen 19 naar de respectievelijke projectors 1 via de videoweergave-eenheden 14 en de projectoraansluitingen 11. De respectievelijke projectors 1 moduleren de lichtbundels 4 met de beeldinformatie van de respectievelijke afbeeldingen. Een waarnemer die naar de primaire beeldruimte 25 kijkt 15 zal nu een driedimensionale afbeelding 27 van het driedimensionale object 31 waarnemen. In een uitvoeringsvorm kan in plaats van een enkele afbeelding de respectievelijke projectors de lichtbundels 4 ook achtereenvolgens moduleren met een serie in de tijd op elkaar volgende afbeeldingen, zodat dynamische driedimensionale scènes verkregen kunnen worden.In operation, the personal computer 13 transports the image information of the stored images from the memory 19 to the respective projectors 1 via the video display units 14 and the projector terminals 11. The respective projectors 1 modulate the light beams 4 with the image information of the respective images . An observer looking at the primary image space 25 will now observe a three-dimensional image 27 of the three-dimensional object 31. In one embodiment, instead of a single image, the respective projectors can also successively modulate the light beams 4 with a series of time-consecutive images, so that dynamic three-dimensional scenes can be obtained.
20 Voor een verbetering van de zichtbaarheid van de gemoduleerde lichtbundels 9 van de projectors 1, en daarmee van driedimensionale afbeelding 27 kan in een uitvoeringsvorm het aantal lichtverstrooiende deeltjes in het medium worden vergroot door middel van de rookgenerator 18.For an improvement of the visibility of the modulated light beams 9 of the projectors 1, and hence of three-dimensional image 27, in one embodiment the number of light-scattering particles in the medium can be increased by means of the smoke generator 18.
Fig. 3 toont diagrammatisch een pcrspecticfprojcctie voor het bepalen van een 25 respectievelijke afbeelding van een driedimensionaal object 31 op een tweedimensionale afbeelding in het afbeeldingsvenster 35. De perspectiefprojectie wordt bepaald door een observatiepunt 33, een afbeeldingsvenster 35 tussen het observatiepunt 33 en het driedimensionale object 31 en de oriëntatie van het afbeeldingsvenster 35 ten opzichte van het observatiepunt 33 en het driedimensionale 30 object 31 in een objectruimte 30. Het observatiepunt 33 en het afbeeldingsvenster 35 bepalen een virtuele camera C. Een tweede openingshoek Θ2 van de projectie of de virtuele camera C wordt bepaald door een hoek tussen een eerste primaire straal 37 van het observatiepunt 33 naar het middelpunt 37 van het afbeeldingsvenster 35 en een 9 tweede primaire straal van het observatiepunt 31 naar het een punt 39 op de rand van het afbeeldingsvenster 35 van welk punt 39 de afstand tot het middelpunt 37 het grootst is.FIG. 3 is a diagrammatic perspective view for determining a respective image of a three-dimensional object 31 on a two-dimensional image in the image window 35. The perspective projection is determined by an observation point 33, an image window 35 between the observation point 33 and the three-dimensional object 31 and the orientation of the display window 35 relative to the observation point 33 and the three-dimensional object 31 in an object space 30. The observation point 33 and the display window 35 define a virtual camera C. A second opening angle Θ2 of the projection or the virtual camera C is determined by an angle between a first primary radius 37 from the observation point 33 to the center point 37 of the display window 35 and a second primary radius from the observation point 31 to a point 39 on the edge of the display window 35 from which point 39 is the distance to the center 37 is the largest.
In een uitvoeringsvorm is de tweede openingshoek Θ2 van de projecties gelijk aan de 5 eerste openingshoek Θ1 van de respectievelijke lichtbundels van de projectors 1 van de inrichting 20. Verder corresponderen de observatiepunten en de oriëntatie van de afbeeldingsvensters in de objectruimte 30 met de respectievelijke posities aan de oriëntaties van de projectors 1 in de primaire beeldruimte 25. Hierdoor komt de driedimensionale afbeelding van het object in de primaire beeldruimte overeen met het 10 driedimensionale obj eet 31.In one embodiment, the second aperture angle Θ2 of the projections is equal to the first aperture angle Θ1 of the respective light beams of the projectors 1 of the device 20. Furthermore, the observation points and the orientation of the image windows in the object space 30 correspond to the respective positions on the orientations of the projectors 1 in the primary image space 25. As a result, the three-dimensional image of the object in the primary image space corresponds to the three-dimensional object 31.
In een uitvoeringsvorm omvat de projectie het afbeelden van de beeldelementen van de driedimensionale representatie van het driedimensionale object D die een hogere voorrang bezitten, welke voorrang proportioneel is met de afstand van het beeldelement tot het observatiepunt.In one embodiment, the projection comprises imaging the pixels of the three-dimensional representation of the three-dimensional object D which have a higher priority, which priority is proportional to the distance of the pixel from the observation point.
15 In een uitvoeringsvorm wordt de projectie door middel van een raytracing- bewerking of straaltrekbewerking bepaald. Conventionele raytracing is op zichzelf bekend uit, onder andere, het boek “Computer Graphics: Principles and Practice”, door James D.Foley, Andries van Dam , Steven K. Feiner en John F. Hughes, ISBN: 0201121107 en is een manier om een driedimensionaal object op een 20 tweedimensionale afbeeldingsinrichting weer te geven door middel van een perspectiefprojectie van een driedimensionale representatie van het driedimensionale object naar een tweedimensionaal vlak. De in deze uitvoeringsvorm beschreven raytracing wijkt af van de conventionele raytracing. De raytracing-werkwijze volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van Fig. 4 en omvat: a) het opspannen van 25 een hulpvlak 41 in de objectruimte 30, welk hulpvlak 41 gezien in de richting naar het observatiepunt 33 voor het driedimensionale object 31 ligt, b) het bepalen van een primaire straal 43 vanaf een beginpunt 42 in het hulpvlak 41 naar het observatiepunt 33 via het driedimensionale object 31 en het afbeeldingsvenster 35, c) het bepalen van een objectpunt Pi langs de primaire straal 43 in de driedimensionale representatie van het 30 driedimensionale object 31, waarvan de afstand tot het observatiepunt 33 het grootst is, en d) het bepalen van de intensiteit van het beeldpunt Qi in de afbeelding, waarbij de intensiteit in eerste instantie gelijk is aan de intensiteit van het objectpunt P; op de primaire straal 43 in het driedimensionale object 31. Waarbij de positie van het 10 beeldpunt Qi in de afbeelding bepaald wordt door het snijpunt 44 van de primaire straal 43 met het afbeeldingsvenster 35. Het aantal beeldpunten Qi hangt af van de resolutie van de afbeelding. De stappen b) en c) worden herhaald tot alle beeldpunten Qi van de afbeelding zijn bepaald. Verder wordt de intensiteit mede bepaald door een toegepast 5 belichtingsmodel van het driedimensionale object 31.In one embodiment, the projection is determined by means of a ray-tracing operation or a jet-drawing operation. Conventional raytracing is known per se from, among others, the book "Computer Graphics: Principles and Practice", by James D.Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner and John F. Hughes, ISBN: 0201121107 and is a way to display a three-dimensional object on a two-dimensional imaging device by means of a perspective projection of a three-dimensional representation of the three-dimensional object to a two-dimensional plane. The raytracing described in this embodiment differs from the conventional raytracing. The ray-tracing method according to the invention is explained with reference to Figs. 4 and comprises: a) clamping an auxiliary surface 41 in the object space 30, which auxiliary surface 41, viewed in the direction towards the observation point 33 for the three-dimensional object 31, b) determining a primary radius 43 from a starting point 42 in the auxiliary plane 41 to the observation point 33 via the three-dimensional object 31 and the display window 35, c) determining an object point Pi along the primary ray 43 in the three-dimensional representation of the three-dimensional object 31, the distance to the observation point 33 being the greatest and d) determining the intensity of the pixel Qi in the image, wherein the intensity is initially equal to the intensity of the object point P; on the primary ray 43 in the three-dimensional object 31. Where the position of the pixel Qi in the image is determined by the intersection point 44 of the primary ray 43 with the display window 35. The number of pixels Qi depends on the resolution of the image . Steps b) and c) are repeated until all pixels Qi of the image have been determined. Furthermore, the intensity is partly determined by an applied exposure model of the three-dimensional object 31.
In een uitvoeringsvorm wordt de projectie bepaald door een rasterisatie. Rasterisatie is het bepalen van de beeldpunten van een tweedimensionale afbeelding uit een driedimensionale representatie van het driedimensionale object, waarbij de driedimensionale representatie een verzameling driehoeken omvat, welke het 10 driedimensionale object beschrijven. Rasterisatie is op zichzelf bekend uit, onder andere, het eerder genoemde boek “Computer Graphics: Principles and Practice”. De in deze uitvoeringsvorm wijkt af van de conventionele rasterisatie en wordt toegelicht aan de hand van Fig. 5 en Fig. 6.In one embodiment, the projection is determined by a rasterization. Rasterization is the determination of the pixels of a two-dimensional image from a three-dimensional representation of the three-dimensional object, the three-dimensional representation comprising a set of triangles describing the three-dimensional object. Rasterization is known per se from, among other things, the aforementioned book "Computer Graphics: Principles and Practice". The method in this embodiment deviates from the conventional rasterization and is explained with reference to Figs. 5 and FIG. 6.
Fig.5 toont een afbeelding van een driedimensionaal object 31 dat beschreven wordt 15 door de driehoeken 51,53,55 en 57. Fig. 6 toont de perspectiefprojectie van een driehoek 51 met hoekpunten 63 naar een driehoek 67 met respectievelijke hoekpunten 65 in het afbeeldingsvenster 35 en het observatiepunt 33. De rasterisatie omvat a) het beschrijven van het object 31 door middel van een tweede veelvoud driehoeken, waarvan driehoeken 51, 53, 55 en 57 alleen getekend zijn in Fig. 5, b) het projecteren 20 van de respectievelijke driehoeken 51, 53, 55, 57 op het afbeeldingsvenster 35, waarbij een respectievelijk hoekpunt 63 van de driehoeken 51, 53, 55, 57 naar het observatiepunt 33 wordt afgebeeld via een projectielijn 62 door het snijpunt 65 van de projectielijn 62 met het afbeeldingsvenster 35, c) het bepalen van de afstand van het midden van de respectievelijke driehoeken 51, 53, 55, 57 van de driedimensionale 25 representatie tot het observatiepunt 33, en d) het bepalen van de intensiteit van beeldpunten binnen de geprojecteerde driehoeken in de afbeelding, uit de intensiteiten van de beeldpunten van overeenkomstige driehoeken 51, 53, 55, 57 van de driedimensionale representatie van welke driehoeken de afstand tot het observatiepunt 33 het grootst is. Verder worden op deze wijze de beeldelementen afgebeeld die 30 overeenkomen met de driehoeken in de objectruimte die het verst verwijderd liggen van het observatiepunt 33. Verder kan in de rasterisatie rekening gehouden worden met de belichting en textuur van het object 31.Fig. 5 shows an image of a three-dimensional object 31 described by the triangles 51, 53, 55 and 57. 6 shows the perspective projection of a triangle 51 with angular points 63 to a triangle 67 with respective angular points 65 in the display window 35 and the observation point 33. The rasterization comprises a) describing the object 31 by means of a second plurality of triangles, of which triangles 51 53, 55 and 57 are only shown in FIG. 5, b) projecting the respective triangles 51, 53, 55, 57 onto the display window 35, wherein a respective angular point 63 of the triangles 51, 53, 55, 57 is mapped to the observation point 33 via a projection line 62 through the intersection point 65 of the projection line 62 with the imaging window 35, c) determining the distance from the center of the respective triangles 51, 53, 55, 57 of the three-dimensional representation to the observation point 33, and d) determining the intensity of pixels within the projected triangles in the image, from the intensities of the pixels of corresponding triangles 51, 53, 55, 57 of the three-dimensional representation of which triangles the distance to the observation point 33 is greatest. Furthermore, in this way the picture elements corresponding to the triangles in the object space that are furthest away from the observation point 33 are displayed. Furthermore, the exposure and texture of the object 31 can be taken into account in the rasterization.
In een uitvoeringsvorm wordt de intensiteit van de beeldpunten Qi van de 11 afbeelding gecorrigeerd voor de verstrooiing van het licht in het medium. Deze verstrooiing is niet homogeen maar hangt af van de voortplantingsrichting van het licht in de lichtbundel. Deze correctie wordt toegelicht aan de hand van Fig. 7. Fig. 7 toont een volumetrische weergave-inrichting 20 met een waarnemer A en een waarnemer B.In one embodiment, the intensity of the pixels Qi of the 11 image is corrected for the scattering of light in the medium. This scattering is not homogeneous but depends on the direction of propagation of the light in the light beam. This correction is explained with reference to Figs. 7. FIG. 7 shows a volumetric display device 20 with an observer A and an observer B.
5 Waarnemer A kijkt in de richting van de projector 70 waaruit de lichtbundel 9 komt en Waarnemer B kijkt dwars op de lichtbundel 9. Door de mate van verstrooiing in het medium zal de intensiteit van een oppervlak van de afbeelding 71 van welk oppervlak de normaal 73 in de richting van de waarnemer A is gericht, naar de waarnemer A groter zijn dan de intensiteit in de richting van de waarnemer B. Dit effect kan worden 10 gereduceerd met een correctie Ic welke wordt bepaald door Ic = Io 2/(cos ai + 1) (1) waarinObserver A looks in the direction of the projector 70 from which the light beam 9 comes and Observer B looks transversely of the light beam 9. Due to the degree of scattering in the medium, the intensity of a surface of the image 71 of which surface the normal 73 in the direction of the observer A, to the observer A be greater than the intensity in the direction of the observer B. This effect can be reduced with a correction Ic which is determined by Ic = Io 2 / (cos ai + 1) (1) wherein
Io de volgens de projectie bepaalde intensiteit van een punt Qi voorstelt, en a; de invalshoek voorstelt van een projectielijn vanuit het observatiepunt 33 15 naar het met het beeldpunt punt Qi overeenkomende punt Pi op het oppervlak van de driedimensionale representatie van het object 31 met de normaal door dat punt Pi op dat oppervlak.I 0 represents the intensity of a point Q 1 determined according to the projection, and a; represents the angle of incidence of a projection line from the observation point 33 to the point Pi corresponding to the pixel point Qi on the surface of the three-dimensional representation of the object 31 with the point normal on that surface through that point Pi.
In een uitvoeringsvorm wordt de intensiteit gecorrigeerd voor de kwadratische afname van de intensiteit van een lichtbundel met de afgelegde afstand. Deze correctie 20 wordt toegelicht aan de hand van Fig. 8. Fig. 8 toont twee objecten 80 en 81 in de objectruimte 30. Het eerste object 80 bevindt zich op een eerste afstand SI van de het observatiepunt 33. Het tweede object 81 bevindt zich op een tweede afstand S2 van het observatiepunt 33, waarbij de afstand S2 tweemaal zo groot is dan de afstand SI.In one embodiment, the intensity is corrected for the quadratic decrease in the intensity of a light beam with the distance traveled. This correction 20 is explained with reference to Figs. 8. FIG. 8 shows two objects 80 and 81 in the object space 30. The first object 80 is located at a first distance S1 from the observation point 33. The second object 81 is located at a second distance S2 from the observation point 33, the distance S2 being twice the distance SI is thus large.
Indien beide objecten met een zelfde intensiteit worden afgebeeld in de primaire object 25 ruimte zonder correctie, dan zal de intensiteit van de geprojecteerde lichtbundel op de locatie van de afbeelding van het tweede object 81 viermaal lager zijn dan de intensiteit van de geprojecteerde lichtbundel op de locatie van de afbeelding van het eerste object 80. Dit effect wordt gereduceerd met een correctie IC2 welke wordt bepaald door Ic2 = Io | T-Pi I2 (2) 30 waarinIf both objects are imaged with the same intensity in the primary object space without correction, then the intensity of the projected light beam at the location of the image of the second object 81 will be four times lower than the intensity of the projected light beam at the location of the image of the first object 80. This effect is reduced with a correction IC2 which is determined by Ic2 = Io | T-Pi I 2 (2) wherein
Io de volgens de projectie bepaalde intensiteit van een punt Qi, voorstelt en 12 |T-Pi| de afstand voorstelt tussen het observatiepunt en een met het beeldpunt Qi corresponderende punt Pi op een oppervlak van de driedimensionale representatie van het object.Io represents the intensity of a point Qi, determined according to the projection, and 12 | T-Pi | represents the distance between the observation point and a point Pi corresponding to the image point Qi on a surface of the three-dimensional representation of the object.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze kunnen de correcties volgens formule (1) en 5 (2) gecombineerd worden tot de gecorrigeerde intensiteit Iu voor de zowel de effecten van verstrooiing als de kwadratische afname volgens de formule Iu = (I02/(cosai+l))|T-Pi|2 (3).In one embodiment of the method, the corrections according to formula (1) and 5 (2) can be combined to the corrected intensity Iu for both the effects of scattering and the quadratic decrease according to the formula Iu = (I02 / (cosai + 1) ) | T-Pi | 2 (3).
In verdere uitvoeringsvormen van de volumetrische weergave-inrichting kan door 10 verschillende afstanden en oriëntaties van de projectoren 1 te kiezen een schaalfactor worden ingesteld tussen het driedimensionale object 31 in de objectruimte 30 en de driedimensionale afbeelding 23 in de primaire beeldruimte 25 en de grootte van de driedimensionale afbeelding ingesteld worden ten opzichte van een waarnemer. Verder hangt de intensiteit van de beeldelementen Qi af van het toegepaste belichtingsmodel 15 van het driedimensionale object 31. De implementatie van de hier beschreven uitvoeringsvormen kan met behulp van 3ds Max, Maya of Blender in de personal computer 13 uitgevoerd worden.In further embodiments of the volumetric display device, by choosing 10 different distances and orientations of the projectors 1, a scale factor can be set between the three-dimensional object 31 in the object space 30 and the three-dimensional image 23 in the primary image space 25 and the size of the three-dimensional image can be set with respect to an observer. Furthermore, the intensity of the pixels Qi depends on the applied exposure model 15 of the three-dimensional object 31. The implementation of the embodiments described here can be carried out with the aid of 3ds Max, Maya or Blender in the personal computer 13.
Fig. 9 toont een eerste tweedimensionale representatie 90 van een tweede configuratie van de projectors 1 van een verdere uitvoeringsvorm van de weergave-20 inrichting voor het volumetrisch afbeelden van een driedimensionaal object. In deze eerste configuratie zijn de projectors op de dragers 91 gemonteerd die overeenkomen met de ribben van een kubus, waarbij de afstand tussen twee naast elkaar gelegen naburige projectors 1 op een drager 91 gelijk is.FIG. 9 shows a first two-dimensional representation 90 of a second configuration of the projectors 1 of a further embodiment of the display device for volumetrically imaging a three-dimensional object. In this first configuration, the projectors are mounted on the carriers 91 corresponding to the ribs of a cube, the distance between two adjacent neighboring projectors 1 on a carrier 91 being equal.
Fig. 10 toont een tweede tweedimensionale representatie 100 van een derde 25 configuratie van de projectors 1 van een andere uitvoeringsvorm van de weergave-inrichting voor het volumetrisch afbeelden van een driedimensionaal object. In deze tweede configuratie zijn de projectors 1 gemonteerd op het oppervlak van een transparante bol 101, die is opgehangen in een draagconstructie 102. De bol kan bijvoorbeeld van perspex vervaardigd zijn. In deze uitvoeringsvorm zijn de afstanden 30 tussen twee naast elkaar gelegen naburige projectors 1 op een omtrekscirkel op de transparante bol 101 gelijk.FIG. 10 shows a second two-dimensional representation 100 of a third configuration of the projectors 1 of another embodiment of the display device for volumetrically imaging a three-dimensional object. In this second configuration, the projectors 1 are mounted on the surface of a transparent sphere 101, which is suspended in a support structure 102. The sphere can for instance be made of perspex. In this embodiment, the distances 30 between two adjacent neighboring projectors 1 on a circumferential circle on the transparent sphere 101 are equal.
De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de hierin beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden veeleer bepaald 13 door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.The present invention is not limited to the preferred embodiments thereof described herein. The rights sought are rather determined by the following claims, within the scope of which many modifications are conceivable.
55
Claims (15)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2006111A NL2006111C2 (en) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | METHOD AND APPARATUS FOR VOLUMETRIC IMAGE OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT IN A LIGHT-SCattering MEDIUM. |
| PCT/NL2012/050048 WO2012105830A1 (en) | 2011-02-01 | 2012-01-30 | Method and device for the volumetric imaging of a three-dimensional object in a light-diffusing medium. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2006111A NL2006111C2 (en) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | METHOD AND APPARATUS FOR VOLUMETRIC IMAGE OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT IN A LIGHT-SCattering MEDIUM. |
| NL2006111 | 2011-02-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2006111C2 true NL2006111C2 (en) | 2012-08-02 |
Family
ID=43901139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2006111A NL2006111C2 (en) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | METHOD AND APPARATUS FOR VOLUMETRIC IMAGE OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT IN A LIGHT-SCattering MEDIUM. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2006111C2 (en) |
| WO (1) | WO2012105830A1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019206454A1 (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | Linde Aktiengesellschaft | Method for depicting a positioning line in space |
| JP6731084B1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-07-29 | 鈴木 直樹 | 3D image display system |
| JP7563939B2 (en) * | 2020-10-16 | 2024-10-08 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | Volumetric Image Display System |
| JP7521998B2 (en) | 2020-10-16 | 2024-07-24 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | Volumetric Image Display System |
| DE102021120114A1 (en) | 2021-08-03 | 2023-02-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Display device for displaying an image and method for displaying an image |
| EP4510560A1 (en) * | 2023-08-18 | 2025-02-19 | Andreas Tormin | Method and apparatus for spatial representation of a holistic volume image |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006047487A2 (en) * | 2004-10-25 | 2006-05-04 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for displaying three-dimensional images |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004053589A1 (en) | 2002-12-11 | 2004-06-24 | New York University | Volumetric display with dust as the participating medium |
-
2011
- 2011-02-01 NL NL2006111A patent/NL2006111C2/en not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-01-30 WO PCT/NL2012/050048 patent/WO2012105830A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006047487A2 (en) * | 2004-10-25 | 2006-05-04 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for displaying three-dimensional images |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012105830A1 (en) | 2012-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL2006111C2 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR VOLUMETRIC IMAGE OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT IN A LIGHT-SCattering MEDIUM. | |
| CN104298065B (en) | 360-degree three-dimensional display device and method based on splicing of multiple high-speed projectors | |
| EP0580354B1 (en) | Stereoscopic display apparatus and method | |
| CN101558655A (en) | Three dimensional projection display | |
| US9081194B2 (en) | Three-dimensional image display apparatus, method and program | |
| CN101644884A (en) | Splicing view field stereoscopic three-dimensional display device and method thereof | |
| CN101656857A (en) | Projection display apparatus and display method | |
| US20160156899A1 (en) | Three-dimensional measurement apparatus and control method for the same | |
| BR112013008313A2 (en) | depth data generation method, depth data generation device and system for depth data generation | |
| US20210373336A1 (en) | Systems and methods for providing mixed-reality experiences under low light conditions | |
| US11711502B2 (en) | Method of outputting three-dimensional image and electronic device performing the method | |
| JP2011197675A (en) | Projection system | |
| CN110930877B (en) | Display device | |
| US20230350344A1 (en) | Information processing device, information processing method, program, and hologram display system | |
| US20220277710A1 (en) | Piecewise progressive and continuous calibration with coherent context | |
| Hilaire et al. | Electronic display system for computational holography | |
| CN107483915B (en) | Three-dimensional image control method and device | |
| JP2010054917A (en) | Naked-eye stereoscopic display device | |
| US11924401B2 (en) | System and method for displaying a 3D image with depths | |
| CN108377383A (en) | A kind of mostly projection 3D systems light field setting contrast method and its system | |
| CN108061972A (en) | A kind of curved surface light field display system | |
| US10852561B2 (en) | Display device and method | |
| KR102716744B1 (en) | Method for forming an image of an object, computer program product and image forming system for carrying out the method | |
| Song et al. | Reflection-type three-dimensional screen using retroreflector | |
| KR101567002B1 (en) | Computer graphics based stereo floting integral imaging creation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20180301 |