CN203241692U

CN203241692U - 一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统

Info

Publication number: CN203241692U
Application number: CN201320237867.XU
Authority: CN
Inventors: 田丰; 夏雪; 汪浩
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-05-06

Abstract

本实用新型涉及一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统。它包括支架、投影机组、背投幕布、视差图像单元、柱透镜、视差屏障、微机、单路VGA分配器、VGA电缆、USB电缆，投影机组水平放置排成一行，投影机组所在平面的水平与竖直中线分别与背投幕布所在的水平和竖直中线对齐，视差屏障和柱透镜分别偏移背投幕布像素列直至三维图像能完全显示，且柱透镜、背投幕布和视差屏障三者共同固定在支架上；视差图像单元连接微机、和VGA分配器，VGA分配器连接投影机组。本实用新型成本较低、实现容易、三维立体图像的亮度与分辨率都较高。

Description

一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统，属于三维立体显示技术领域。

背景技术

现实世界是一个三维空间。立体显示历经助视立体显示、裸眼立体显示、全息成像到如今基于平板和投影技术的助视与裸眼立体显示。立体显示不但能提供物理深度暗示，也能提供心理深度暗示，以此让观察者感受到图像的深度感，从而营造三维空间。自由立体显示的实现方式有双目视差、自由立体显示、真三维显示、全息成像等。

自由立体显示有视差屏障、柱透镜显示、指向光源显示三种实现方式；其中视差屏障式和柱透镜显示技术是目前最常用的裸视立体显示方式。裸视立体显示技术允许观察者不配戴任何辅助设备就能获得深度信息。视差屏障与柱透镜技术都是依靠双目视差原理和人眼的主动调焦与会聚机制实现立体显示的。视差屏障利用液晶和偏振膜产生一组垂直条纹作为屏障，利用背光模块与屏障条纹将左右眼所见图像分隔使观察者看到三维图像。柱透镜技术利用透镜将图像分为子像素，左右眼从不同方向看到不同子像素从而得到三维图像。

基于视差屏障的自由立体显示系统主要部件包括投影机、成像屏幕、视差屏障等，投影机在成像屏上输出画面，成像屏位于视差屏障之后，观察者通过视差屏障观察图像。

上述方案虽然都实现了自由立体显示，但存在不足。视差屏障成像画面亮度降低，分辨率会随着显示器在同一时间显示影像的增加而降低。而现有柱透镜显示则与现有LCD液晶工艺不兼容，增加了工艺的复杂度和系统成本。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统。该系统可以提高三维显示画面亮度，提高分辨率，构成大尺寸高清的裸视三维成像系统。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统，包括支架、投影机组、背投幕布、视差图像单元、柱透镜、视差屏障、微机、单路VGA分配器、VGA电缆、USB电缆，其特征在于：

1) 所述投影机组并列于同一水平高度并置于视差屏障后侧；

2) 在所述支架上面按顺序放置视差屏障、背投幕布、柱透镜，其中视差屏障最接近投影机组，柱透镜离投影机组最远，背投幕布置于中间且在柱透镜的焦平面上，视差屏障和柱透镜分别与背投幕布上的视差图像像素列偏移直至三维图像能完全显示；

3) 所述投影机组所在平面的水平与竖直几何中线与背投幕布所在平面的水平与竖直中线分别共线；

4) 所述视差图像单元连接单路VGA分配器；所述单路VGA分配器通过VGA电缆连接投影机组；所述视差图像单元通过USB电缆连接微机。

上述背投幕布分辨率达4*1024*768；投影机组跟随旋转同步输出立体画面，投影机组分辨率大于4*1024*768像素，亮度大于300LUX。

上述视差图像单元由CycloneII2C35 FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、SAA7114(A/D模数转换接口)、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，视频图形阵列)、NAND flash(NAND闪存)、VGA接口（Video Graphics Array，高清晰度多媒体接口）和电源管理等模块组成。计算机通过USB接口与视差图像单元进行通信，视差图像单元根据视角变换原理，生成源图像的视差图像。同时在视差图像单元运行时通过VGA接口向投影机组发送视频图像。

与现有技术相比，本实用新型具有如下突出的优点：

本实用新型与基于视差屏障的真三维显示系统相比，由于投影机组同时向背投幕布投射多组图像，且采用透光率高的柱透镜成像，因此同时提高了合成图的分辨率与亮度，最终提高了立体效果。本实用新型成本较低、实现容易、最终三维图像的成像亮度与分辨率高。

附图说明

图1基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统的结构示意图。

图2为视差图像单元结构框图。

具体实施方式

本实用新型的一个优选实施例结合附图说明如下：参见图1，本基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统，包括支架1、投影机组2、背投幕布3、视差图像单元4、柱透镜5、视差屏障6、微机7、单路VGA分配器8、VGA电缆9、USB电缆10：所述投影幕机组2由4个规格相同的投影机组成，其后方一定距离等高放置所述支架1；所述支架1上按顺序固定安装所述柱透镜5、背投幕布3和视差屏障6，使柱透镜5、背投幕布3和视差屏障6三者几何中心点共线；所述微机7通过USB电缆10连接视差图像单元4；所述视差图像单元4连接单路VGA分配器8；所述单路VGA分配器8通过VGA电缆9连接投影机组2。

投影机组中四台投影机规格相同，每台投影机分辨率大于1024*768像素，亮度大于300LUX；视差屏障和柱透镜要与背投幕布上的像素列偏移放置直至三维图像能够完全显示。

投影机组 2通过VGA电缆9从视差图像单元4接收图像，再将图像透过视差屏障6投射到背投幕布3上，背投幕布3经过柱透镜5在观察区域呈现出三维立体图像。

背投幕布3分辨率大于4*1024*768，与投影机组2分辨率对应。

图2示出视差图像单元4的结构。该视差图像单元4 由CycloneII2C35 FPGA、SAA7114、SDRAM、NAND flash、VGA接口和电源管理等模块组成，微机7通过USB电缆10与视差图像单元4进行通讯，视差图像单元4存储图像并在自由立体成像系统运行时，通过VGA电缆9向投影机组传输图像，VGA电缆9输入单路VGA分配器8后变为四路信号，投影机组2通过VGA电缆9接收四路信号同步显示图像。

Claims

1.一种基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统，包括支架（1）、投影机组（2）、背投幕布（3）、视差图像单元（4）、柱透镜（5）、视差屏障（6）、微机（7）、单路VGA分配器（8）、VGA电缆（9）、USB电缆（10），其特征在于：

1) 所述投影机组（2）并列于同一水平高度并置于视差屏障（6）后侧；

2) 在所述支架（1）上面按顺序放置视差屏障（6）、背投幕布（3）、柱透镜（5），其中视差屏障（6）最接近投影机组（2），柱透镜（5）离投影机组（2）最远，背投幕布（3）置于中间且在柱透镜（5）的焦平面上，柱透镜（5）和视差屏障（6）分别与背投幕布（3）上的视差图像像素列偏移放置直至三维图像能完全显示；

3) 所述投影机组（2）所在平面的水平与竖直几何中线与背投幕布（3）所在平面的水平与竖直中线分别共线；

4) 所述视差图像单元（4）连接单路VGA分配器（8）；所述单路VGA分配器（8）通过VGA电缆（9）连接投影机组（2）；所述视差图像单元（4）通过USB电缆（10）连接微机（7）。

2.根据权利要求1所述的基于视差屏障和柱透镜的自由立体显示系统，其特征在于，所述背投幕布（3）分辨率达4*1024*768；投影机组（2）跟随旋转同步输出立体画面，投影机组（2）分辨率大于4*1024*768像素，亮度大于300LUX。