專利名稱：三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維圖像的顯示方法，特別是涉及一種三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法。
背景技術(shù)：
人在觀察物體時左眼右眼分別獲得不同的信息----兩眼觀察到的物像之間有一些細(xì)微的差別，再經(jīng)人腦處理從而感知被觀察物的遠(yuǎn)近程度。我們的大腦“知道”當(dāng)一個物體在兩眼看來“相同”時，即視野誤差很小時，被觀察物體處于較遠(yuǎn)位置；當(dāng)視野誤差很大時，被觀察物體處于較近位置，由此我們感覺立體空間的存在。視差印像在人的大腦當(dāng)中形成一個景物深度部分，處理技術(shù)復(fù)雜，因?yàn)橐暡钍且粋€非線性的誤差，被觀察物距離遠(yuǎn)近，人眼的視差是不一樣的，視差在一個很小的范圍內(nèi)才是線性的，而在大部分范圍內(nèi)是非線性的，人的視網(wǎng)膜也不是一個理想的球面，使得物體在人腦中的投影上也產(chǎn)生非線性誤差，我們在空間觀測的任何物體，多數(shù)都不可能在平直方向上，投影視差是一個三角函數(shù)的關(guān)系，三角函數(shù)在處理過程中和軟件的無縫連接非常復(fù)雜。
目前現(xiàn)有三維成像技術(shù)領(lǐng)域中，立體電影和立體照片是我們比較熟知的，立體電影和立體照片大多利用兩眼的視覺差的方式制作而成。
早期立體圖像顯示是單色成像，顯示器比較小，隨著科技的發(fā)展，顯示器已發(fā)展為較大型并可實(shí)現(xiàn)多色成像。目前國外的此種多色成像技術(shù)較好，但顯示器必須特制，軟件也需要專門驅(qū)動，總體成本昂貴，國內(nèi)市場大多立體圖像顯示方法，只是人為地將景深拉開，具有一定的層次感，但立體感不強(qiáng)。例如公開號是CN 1750040A，名稱為《三維圖像的生成方法及其顯示系統(tǒng)》的中國發(fā)明專利申請，公開了一種三維圖像的生成方法及其顯示系統(tǒng)。該申請可將三維圖像或指定的照片通過程序處理后既能生成立體照片，又能將生成立體照片處理后生成立體圖像，也可生成用立體相機(jī)無法拍攝的圖像，并對這些圖像進(jìn)行合成處理。
但在《三維圖像的生成方法及其顯示系統(tǒng)》中的技術(shù)方案存在以下不足1.在生成三維圖像時，對物體的處理采用線性處理，未考慮人眼觀察物體時必然存在的非線性誤差并對其進(jìn)行修正；2.對源圖像投影數(shù)目的取值范圍是正數(shù)，數(shù)值越大，為達(dá)到同樣的景深，源圖像必須占有較大的屏幕面積；3.被處理的圖像中心被固定在立體顯示屏幕的中心，無法調(diào)整；4.對圖像的修改，必須是等比例的縮放，顯示效果不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種圖形文件經(jīng)過本發(fā)明數(shù)學(xué)模型變換后，可在任何通用的液晶顯示器上實(shí)現(xiàn)靜態(tài)或動態(tài)的立體圖像顯示，成本低、效果更好的三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，包括以下步驟建立三維變換數(shù)學(xué)模型；在3DMAX或AutoCAD軟件里創(chuàng)建立體圖或?qū)F(xiàn)有圖片導(dǎo)入3DMAX進(jìn)行立體化數(shù)據(jù)處理；引入視覺修正函數(shù)f(Xw)，f(Yw)，f(Zw)，f(Xw，Yw，Zw)，校正視覺誤差；三維變換的數(shù)學(xué)模型是設(shè)Xw、Yw、Zw為任意一幀動畫中組成物體任意一點(diǎn)v在3D max場景中的絕對坐標(biāo)，其坐標(biāo)原點(diǎn)到輸出文件圖像中心的距離分別為X0、Y0；其取值范圍X0、Y0可正、可負(fù)、可為0；Z′w＝f(Zw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]；公式(1)
X′w＝f(Xw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]-N(f(Yw))/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]；公式(2)式中Z′w表示渲染后的BMP圖像的行坐標(biāo)，X′w表示渲染后的BMP圖像的列坐標(biāo)，Yv為瞳孔位置，Yv為正實(shí)數(shù)N為用戶需要設(shè)定動畫文件的投影面的序號；N＝-P、-P+1、……、0、1、……、P-1，PP為自然數(shù)，因此N為整數(shù)，且為負(fù)數(shù)的N值與為正數(shù)的N值一樣多，必有且只有一個N值為0，兩相鄰N值之差的絕對值為1；上述公式的物理意義為令f(Zw)＝(aZw+b)；f(Xw)＝(cXw+d)；f(Xw，Yw，Zw)＝Y(jié)d；則(1)(2)公式具有如下形式Z′w＝(aZw+b)/[1+(Yw-Yd)/Yv] 公式(3)X′w＝(cXw+d)/[1+(Yw-Yd)/Yv]-N(eYw+f)/[1+(Yw-Yd)/Yv]公式(4)其中0≤(Yw-Yd)/Yv≤0.8經(jīng)所述三維變換處理的任何一幀圖像文件將生成2P+1個BMP圖像文件。
選擇模型參數(shù)，經(jīng)過所述三維變換數(shù)學(xué)模型渲染后生成立體化源文件；所述參數(shù)值范圍是a、c∈(0.2，1.8)； e∈(0，1)；b、d∈(-0.2，0.2)；f∈(-0.1，0.1)；Yv為瞳孔位置，Yv為正實(shí)數(shù) Yd為明視距離，與液晶屏幕表面重合。
建立位圖格柵變換數(shù)學(xué)模型，生成三維靜態(tài)顯示文件；所述位圖格柵變換數(shù)學(xué)模型是[R1]＝(∑Rv)/(2P+1)[G1]＝(∑Gv)/(2P+1)[B1]＝(∑Bv)/(2P+1)式中Rv，Gv，Bv是所述三維源文件中的某一行中第v列(v＝1，2，……，2P+1)象素的R，G，B值，而[R1]、[G1]、[B1]則是新生成三維靜態(tài)顯示文件唯一的一列對應(yīng)行的那個象素的R、G、B值。
視頻轉(zhuǎn)換；當(dāng)指定物體的狀態(tài)為連續(xù)運(yùn)動時，對所述指定物體不同的運(yùn)動狀態(tài)，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)處理后生成對應(yīng)的多個BMP格式的三維靜態(tài)顯示文件，并將所述多個三維靜態(tài)顯示文件轉(zhuǎn)換成一個AVI格式的視頻文件，即可得到立體化動態(tài)圖像文件。
通過與計算機(jī)相連的通用液晶顯示器和顯示器前的光柵進(jìn)行三維動態(tài)顯示。
所述顯示器與顯示器前方的光柵之間充入n=(n1*n2)]]>的折射率匹配物質(zhì)；在所述匹配物質(zhì)中摻入氣相二氧化硅顆粒，所述氣相二氧化硅顆粒的粒度為0.5微米，摻入量按體積比為折射率匹配物質(zhì)的10％，可提高圖像的光學(xué)均勻性，擴(kuò)大圖像的視角。
本發(fā)明的有益效果是能夠自動處理圖形文件并生成對應(yīng)的BMP或AVI彩色立體文件，在處理過程中引入了視覺誤差修正函數(shù)，修正了人的視覺誤差，轉(zhuǎn)換后的彩色動態(tài)立體文件的幀刷新率可達(dá)48HZ，可實(shí)現(xiàn)24位真彩色顯示，達(dá)到理想的觀看效果。本發(fā)明由于對投影平面的兩側(cè)都進(jìn)行了處理，每一個物體都是立體的，即使單獨(dú)顯示也是立體的，不需要陪襯或?qū)哟?，立體圖像有更大的景深，使立體感更強(qiáng)，立體圖像凸出或凹入顯示器屏幕的程度可達(dá)顯示器屏幕對角線長度的二分之一；決定圖像中心的X0和Y0可由用戶從用戶界面任意設(shè)定，即圖像的中心可在屏幕上任意調(diào)整，可提高屏幕的利用率；通過a、c兩個參數(shù)的建立，可以對圖像大小進(jìn)行等比例或不等比例的縮放；引入b、d兩個參數(shù)，此時(b≠0、d≠0)使屏幕能夠顯示觀察者從不同角度觀察物體的立體圖像的效果；本發(fā)明還可直接處理大量的圖形文件能夠?qū)崿F(xiàn)半實(shí)時化處理。


圖1是三維透視變換軟件用戶界面示意圖；圖2是位圖柵格變換軟件用戶界面示意圖；圖3是用2P+1個源圖像生成一個合成圖像的示意圖；圖4是圖像顯示裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1是三維透視變換軟件用戶界面示意圖；設(shè)Xw、Yw、Zw為任意一幀動畫中組成物體任意一點(diǎn)v在3D max場景中的絕對坐標(biāo)，其坐標(biāo)原點(diǎn)到輸出文件圖像中心的距離分別為X0、Y0；其取值范圍X0、Y0可正、可負(fù)、可為0，應(yīng)由用戶利用鍵盤在三維變換用戶的界面中輸入，默認(rèn)X0＝Y(jié)0＝0，即坐標(biāo)原點(diǎn)在輸出圖像的中心點(diǎn)。
三維透視變換的數(shù)學(xué)模型包含以下公式Z′w＝f(Zw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]；公式(1)X′w＝f(Xw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]-N(f(Yw))/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]； 公式(2)式中符號意義如下
Z′w表示渲染后的BMP圖像的行坐標(biāo)，X′w表示渲染后的BMP圖像的列坐標(biāo)，Yv為瞳孔位置，Yd為明視距離，Yv、Yd為實(shí)數(shù)(可正，可負(fù)，可為0)Yv、Yd應(yīng)由用戶利用鍵盤在程序的界面中輸入。
N為用戶需要設(shè)定1幀動畫文件的投影面的序號，N＝-P、-P+1、……、0、1、……、P-1、P，P為自然數(shù)，應(yīng)由用戶利用鍵盤在程序的界面中輸入，因此N為整數(shù)，且為負(fù)數(shù)的N值與為正數(shù)的N值一樣多，必有且只有一個N值為0，兩相鄰N值之差的絕對值為1，N的總數(shù)為2P+1個；例如P＝1，N可取-1，0，1三個值，共有三個數(shù)。
P＝2，N可取-2，-1，0，1，2五個值，共有五個數(shù)。N的總數(shù)為2P+1個。
該三維變換軟件處理的任何一幀動畫文件將生成2P+1個BMP圖像文件，即由第0000001號……第000000(2P+1)號組成，在2P+1個BMP圖像文件中，Ph為任意一點(diǎn)v的行坐標(biāo)值，Pw為任意一點(diǎn)v的列坐標(biāo)值，并且在2P+1個BMP圖像文件中該點(diǎn)v在每個BMP文件中的Ph值處的位置均相同，Pw值也相同，但一般Ph≠Pw，將生成2P+1個BMP圖像文件，自動存放在如附圖1中所示的“Output Path”所指定路徑的目錄下。生成后的BMP圖像的文件名按如下格式被自動命名*.BMP。
*＝0…0[N+i(2P+1)-P)]式中i為動畫的幀號，i＝1，2，3，……，q(1≤i≤q)例如[N+i(2P+1)-P]＝5時，*＝0000005；[N+i(2P+1)-P]＝15時，*＝0000015。
下面分析上述公式(1)(2)的物理意義引入視覺修正函數(shù)f(Xw)，f(Yw)，f(Zw)，f(Xw，Yw，Zw)，校正視覺誤差。
在公式Z′w＝f(Zw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]公式(1)X′w＝f(Xw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]-N(f(Yw))/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]； 公式(2)中，令f(Zw)、f(Xw)為如下形式f(Zw)＝(aZw+b)、f(Xw)＝(cXw+d)；并令f(Xw，Yw，Zw)＝Y(jié)d，則上述公式具有如下形式Z′w＝(aZw+b)/[1+(Yw-Yd)/Yv]公式(3)X′w＝(cXw+d)/[1+(Yw-Yd)/Yv]-N(eYw+f)/[1+(Yw-Yd)/Yv]公式(4)而在背景技術(shù)中，坐標(biāo)變換公式為X′2WN＝Xw+NXd[Zw-Zd]/Zv]/1-(Zw-Zd)/Zv 公式(5)Y′2WN＝Y(jié)w/1-(Zw-Zd)/Zv 公式(6)為使坐標(biāo)一致，將背景技術(shù)中的坐標(biāo)系做如下變換，Xw＝Xw0，Zw＝-Yw0，Yw＝Zw0，并令Yd＝-Zd，Yv＝Zv則上述公式將變?yōu)?5)(6)(相應(yīng)的平面投影坐標(biāo)系也變?yōu)閄′w0，Z′w坐標(biāo)系)Z′w＝(Zw0)/[1+(Yw0-Yd)/Yv] 公式(7)X′w＝(Xw0)/[1+(Yw0-Yd0)/Yv]+N(eYw0)/[1+(Yw0-Yd)/Yv]公式(8)式中e＝Xd/Yv，由于上述變換矩陣的行列式等于+1，因此上述變換為正交變換，這樣變換后的坐標(biāo)系仍為空間直角坐標(biāo)系，又因?yàn)樽鴺?biāo)值與坐標(biāo)系的符號無關(guān)，因此上述公式還可寫成Z′w＝(Zw)/[1+(Yw-Yd)/Yv] 公式(9)X′w＝(Xw)/[1+(Yw-Yd)/Yv]+N(eYw)/[1+(Yw-Yd)/Yv] 公式(10)從公式(9)(10)和公式(3)(4)比較不難發(fā)現(xiàn)，在背景技術(shù)中源圖像數(shù)目N＝7時，本發(fā)明N的取值范圍是從負(fù)3到正3，為達(dá)到同樣的景深，N的絕對值越大，則源圖像必須占有較大的屏幕面積。換言之，在相同大小的屏幕面積條件下，本發(fā)明合成的立體圖像有更大的景深，這點(diǎn)在Yw的絕對值較大時更為明顯。
決定圖像中心的X0和Y0可由用戶從界面任意設(shè)定，即圖像的中心可在屏幕上任意調(diào)整，這就更可提高屏幕的利用率。
本發(fā)明中引入了a、c兩個參數(shù)，a、c∈(0.2，1.8)時可對圖像進(jìn)行等比例或不等比例縮放(a＝c時等比例縮放)。
還引入了b、d兩個參數(shù)，b、d∈(-0.2，0.2)，這兩個參數(shù)的引入(b≠0、d≠0)使得物體能夠顯示斜視立體投影，如同機(jī)械圖中的斜二軸側(cè)圖一樣。
用戶界面中其它的參數(shù)的取值范圍為e∈(0，1)，f∈(-0.1，0.1)，P為自然數(shù)，Yd為實(shí)數(shù)。
以上是視覺函數(shù)為線性函數(shù)的情況，實(shí)際上任何一個在其定義域內(nèi)一致收斂的函數(shù)都可表達(dá)為多項(xiàng)式，因此還可把視覺函數(shù)設(shè)為非線性函數(shù)，這時經(jīng)三維變換處理后物體的立體信息將更加豐富。由于非線性函數(shù)分析與線性函數(shù)的分析類同，此處就不再一一贅述。
圖2是位圖柵格變換軟件用戶界面示意圖。圖3是用2P+1個源圖像生成一個合成圖像的示意圖。
如圖2、圖3所示，下面闡述在本發(fā)明三維動態(tài)圖像方法中利用數(shù)學(xué)模型將2P+1個源圖像合成為一個靜態(tài)目標(biāo)圖像的步驟。
位圖柵格變換的數(shù)學(xué)模型是對三維透視變換軟件處理后的BMP文件進(jìn)行再合成，例如設(shè)動畫文件共有q幀，則經(jīng)過三維透視變換處理后共生成(2P+1)q個BMP圖像文件，并保存在三維透視變換指定的目錄內(nèi)。先看最前面的第2P+1個文件，即第一幀圖像，2P+1個文件都是Pw列，Ph行，令Pw＝(2P+1)n+r，式中n和r都是整數(shù)，且n＞r。先從第一幀圖像即第0000001號文件最左端截取2P+1列，對列中每一行的象素進(jìn)行如下公式處理[R1]＝(∑Rv)/(2P+1)[G1]＝(∑Gv)/(2P+1)[B1]＝(∑Bv)/(2P+1)式中Rv，Gv，Bv是某一行中第v列(v＝1，2，……，2P+1)象素的R，G，B值，而[R1]、[G1]、[B1]則是新生成一列(只有一列)對應(yīng)行的所述第V列的那個象素的R、G、B值。此時程序生成一個序號為“0000001”(序號就是文件名)的新文件，并將其放在如附圖2所示“柵格路徑”所指定路徑的目錄(由用戶指定)內(nèi)，而由上述處理生成的一列象素作為本文件的第一列。依次處理附圖1目錄內(nèi)的第一幀圖像生成的第0000002號，第0000003號……第00…0(2P+1)號文件中最左端的2P+1列，所得的各列依次放在“柵格路徑”所指定路徑的目錄中0000001號文件的第2列，……第2P+1列；再依次從附圖1中所示的“Output Path”所指定路徑的目錄內(nèi)的第1號(即序號為0000001.BMP)文件中截取第2P+2列到第4P+2列象素，進(jìn)行處理后，排在新文件的第2P+2列……依次類推，直到最后，新文件已自左至右生成(2P+1)n列象素，這時附圖1中所示的“OutputPath”所指定路徑的目錄內(nèi)的第一幀(2P+1)個文件只有最右端的r(r小于2P+1)列象素未處理，將其做如下處理[Rr]＝(∑Rv)/r[Gr]＝(∑Gv)/r[Br]＝(∑Bv)/rV＝n(2P+1)+1、n(2P+1)+2、……、n(2P+1)+r；依次在新文件(文件名“0000001”)中自左向右排列，排列結(jié)束，新文件“0000001”生成，新文件共有(n+1)(2P+1)列象素，而新文件的象素行數(shù)與生成它的2P+1個文件相同。
通過以上兩種數(shù)學(xué)模型的變換，如果僅僅是對1幀圖像進(jìn)行處理的情況，此時，所生成的三維靜態(tài)BMP圖像文件已能夠通過與計算機(jī)連接的通用顯示器及光柵使觀察者能夠觀看立體圖像了，對q幀圖像進(jìn)行處理的情況，所生成的三維靜態(tài)BMP圖像文件即可組成動態(tài)畫面。
依次對附圖1中所示的“Output Path”所指定路徑的目錄內(nèi)的各幀圖像，如第0…0(2P+2)號、0…0(2P+3)號、……、0…0(4P+2)號文件進(jìn)行同樣處理，在附圖2所示“柵格路徑”所指定路徑的目錄中生成“0000002”號文件，類推……直到生成第“0…0q”號文件為止。處理完成后在附圖2所示“柵格路徑”所指定路徑的目錄內(nèi)共有q個文件，文件名分別為0000001、0000002、……、0…0i、0…0(i+1)、……、0…0q(1≤i≤q)。
經(jīng)上述處理合成后成為q幀靜態(tài)立體的BMP格式圖像文件。
如圖3所示，通過上述步驟完成了本發(fā)明三維動態(tài)圖像的顯示方法中的，將2P+1個源圖像合成為一個靜態(tài)源圖像的步驟，再將上述BMP圖像再用Premiere Pro等標(biāo)準(zhǔn)視頻轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行BMP-AVI格式轉(zhuǎn)換處理后(這種格式轉(zhuǎn)換是自動進(jìn)行的)即可生成動態(tài)AVI視頻文件。
如圖4所示，通過與計算機(jī)4連接的通用液晶顯示器1、顯示器前方的狹縫或柱鏡光柵2，在已有技術(shù)中有機(jī)玻璃板與顯示屏之間充入n=(n1*n2)]]>的折射率匹配物質(zhì)3來消除光學(xué)干擾，本發(fā)明則進(jìn)一步在該物質(zhì)中摻入了氣相二氧化硅顆粒，該顆粒粒度為0.5微米，摻入量按體積比為折射率匹配物質(zhì)的10％，可進(jìn)一步提高圖像的光學(xué)均勻性，擴(kuò)大了圖像的視角；要保證立體圖條紋的周期和所用光柵的光柵條紋的周期相等，通過操縱計算機(jī)就可以看到一種真實(shí)的彩色動態(tài)立體圖像。立體圖像有更大的景深，使立體感更強(qiáng)，立體圖像凸出或凹入顯示器屏幕的程度可達(dá)顯示器屏幕對角線長度的二分之一。
本發(fā)明將茶壺、紐帶模型等3DMAX動畫轉(zhuǎn)換為三維彩色動態(tài)立體圖像并在通用顯示器為VP2290B，顯卡顯存為256MB，服務(wù)器CPU時鐘頻率為3GHz，內(nèi)存為4G(8條512MB)的計算機(jī)系統(tǒng)上顯示取得良好的效果。
實(shí)施例1茶壺的彩色動態(tài)立體圖像顯示，將茶壺的圖片導(dǎo)入3DMAX軟件中或通過3DMAX制作立體圖，茶壺在3DMAX場景中的中心坐標(biāo)位于(0，0，0)點(diǎn)，茶壺繞X軸做整周旋轉(zhuǎn)，在3DMAX菜單中選定參數(shù)，如圖1中所示對話框填入要處理的幀數(shù)為1至9幀；圖像大小為800×600；output paty輸入*.bmp文件的存儲路徑；a＝1b＝0 c＝1d＝0e＝0.5f＝0Yv＝120 Yd＝25cmXo＝0 Yo＝0按下render，通過數(shù)學(xué)公式(1)(2)對茶壺進(jìn)行渲染，生成9幀(2p+1).bmp文件，利用位圖變換的可執(zhí)行文件輸入存儲路徑，將9幀(2p+1).bmp個文件合成為立體的靜態(tài)BMP格式的圖像文件。再將上述BMP圖像用Premiere Pro等標(biāo)準(zhǔn)視頻轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行BMP-AVI格式轉(zhuǎn)換處理后，即可生成動態(tài)AVI視頻文件，通過與計算機(jī)相連的通用液晶顯示器和顯示器前的光柵可以看到茶壺旋轉(zhuǎn)的動態(tài)彩色立體圖像。
實(shí)施例2紐帶的彩色動態(tài)立體圖像顯示，將紐帶圖片導(dǎo)入3DMAX軟件中建立三維動態(tài)圖，對所述三維動態(tài)圖在3DMAX場景中的中心坐標(biāo)位于(0，0，0)點(diǎn)，紐帶繞Z軸旋轉(zhuǎn)一周，通過上述操作將在3DAX中生成含有紐帶的大量3DMAX文件，對含有紐帶的大量3DMAX文件通過本發(fā)明三維變換的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，在3DMAX單中選定參數(shù)，如圖1所示的對話框要處理的幀數(shù)為1至9幀；圖像尺寸為800×600；output paty輸入*.bmp文件的存儲路徑；a＝1.1b＝0.1c＝1.1d＝0.1e＝0.3f＝0.05Yv＝110 Yd＝23cmXo＝0Yo＝0按下render，通過數(shù)學(xué)公式(1)(2)對紐帶進(jìn)行渲染，對應(yīng)P＝4時生成9幀(2p+1).bmp文件，利用位圖變換的可執(zhí)行文件輸入存儲路徑，將9幀(2p+1).bmp個文件合成為立體的靜態(tài)BMP格式的圖像文件。再將上述BMP圖像用Premiere.Pro6.5等標(biāo)準(zhǔn)視頻轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行BMP-AVI格式轉(zhuǎn)換處理后，即可生成動態(tài)AVI視頻文件，通過與計算機(jī)相連的通用液晶顯示器和顯示器前的光柵可以看到紐帶的彩色動態(tài)立體圖像顯示，立體圖像有更大的景深，使立體感更強(qiáng)，立體圖像凸出或凹入顯示器屏幕的程度可達(dá)顯示器屏幕對角線長度的二分之一。
權(quán)利要求
1.一種三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，其特征在于包括以下步驟(1)建立三維變換數(shù)學(xué)模型；(2)選擇模型參數(shù)，生成立體化源文件；(3)建立位圖格柵變換數(shù)學(xué)模型，生成三維靜態(tài)顯示文件；(4)視頻轉(zhuǎn)換；(5)通過與計算機(jī)相連的通用液晶顯示器和顯示器前的光柵進(jìn)行三維動態(tài)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，其特征在于所述三維變換數(shù)學(xué)模型包括以下步驟(1)在3DMAX或AutoCAD軟件里創(chuàng)建立體圖或?qū)F(xiàn)有圖片導(dǎo)入3DMAX進(jìn)行立體化數(shù)據(jù)處理；(2)引入視覺修正函數(shù)f(Xw)，f(Yw)，f(Zw)，f(Xw，Yw，Zw)，校正視覺誤差；(3)三維變換的數(shù)學(xué)模型是設(shè)Xw、Yw、Zw為任意一幀動畫中組成物體任意一點(diǎn)v在3D max場景中的絕對坐標(biāo)，其坐標(biāo)原點(diǎn)到輸出文件圖像中心的距離分別為X0、Y0；其取值范圍X0、Y0可正、可負(fù)、可為0；Z′w＝f(Zw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]；公式(1)X′w＝f(Xw)/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]-N(f(Yw))/[1+(Yw-f(Xw，Yw，Zw))/Yv]； 公式(2)式中Z′w表示渲染后的BMP圖像的行坐標(biāo)，X′w表示渲染后的BMP圖像的列坐標(biāo)，Yv為瞳孔位置，為正實(shí)數(shù)N為用戶需要設(shè)定動畫文件的投影面的序號；N＝-P、-P+1、……、0、1、……、P-1、P，P為自然數(shù)，因此N為整數(shù)，且為負(fù)數(shù)的N值與為正數(shù)的N值一樣多，必有且只有一個N值為0，兩相鄰N值之差的絕對值為1；上述公式的物理意義為令f(Zw)＝(aZw+b)；f(Xw)＝(cXw+d)；f(Xw，Yw，Zw)＝Y(jié)d；則(1)(2)公式具有如下形式Z′w＝(aZw+b)/[1+(Yw-Yd)/Yv]公式(3)X′w＝(cXw+d)/[1+(Yw-Yd)/Yv]-N(eYw+f)/[1+(Yw-Yd)/Yv]公式(4)其中0≤(Yw-Yd)/Yv≤0.8經(jīng)所述三維變換處理的任何一幀文件將生成2P+1個BMP圖像文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，其特征在于所述模型參數(shù)的選擇，是根據(jù)用戶要求的顯示效果輸入?yún)?shù)；經(jīng)過所述三維變換數(shù)學(xué)模型渲染后生成立體化源文件；所述參數(shù)值范圍是a、c∈(0.2，1.8)； e∈(0，1)；b、d∈(-0.2，0.2)；f∈(-0.1，0.1)；Yv為瞳孔位置，Yv為正實(shí)數(shù) Yd為明視距離，與液晶屏幕表面重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，其特征在于所述位圖格柵變換數(shù)學(xué)模型是[R1]＝(∑Rv)/(2P+1)[G1]＝(∑Gv)/(2P+1)[B1]＝(∑Bv)/(2P+1)式中Rv，Gv，Bv是所述三維源文件中的某一行中第v列(v＝1，2，……，2P+1)象素的R，G，B值，而[R1]、[G1]、[B1]則是新生成三維靜態(tài)顯示文件唯一的一列對應(yīng)行的那個象素的R、G、B值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，其特征在于當(dāng)指定物體的狀態(tài)為連續(xù)運(yùn)動時，對所述指定物體不同的運(yùn)動狀態(tài)，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)處理后生成對應(yīng)的多個BMP格式的三維靜態(tài)顯示文件，并將所述多個三維靜態(tài)顯示文件轉(zhuǎn)換成一個AVI格式的視頻文件，即可得到動態(tài)三維圖像文件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，其特征在于所述顯示器與顯示器前方的光柵之間充入n=(n1*n2)]]>的折射率匹配物質(zhì)；在所述匹配物質(zhì)中摻入氣相二氧化硅顆粒，所述氣相二氧化硅顆粒的粒度為0.5微米，摻入量按體積比為折射率匹配物質(zhì)的10％，可提高圖像的光學(xué)均勻性，擴(kuò)大圖像的視角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維彩色動態(tài)圖像的生成及顯示方法，包括以下步驟建立三維變換數(shù)學(xué)模型；選擇模型參數(shù)，生成立體化源文件；建立位圖格柵變換數(shù)學(xué)模型，生成三維靜態(tài)顯示文件；視頻轉(zhuǎn)換；由多幀三維靜態(tài)顯示文件組成動態(tài)畫面；通過與計算機(jī)相連的通用液晶顯示器和顯示器前的光柵進(jìn)行立體化動態(tài)顯示。有益效果是能夠自動處理圖形文件并生成對應(yīng)的動態(tài)彩色立體文件，在處理過程中引入了視覺誤差修正函數(shù)，修正了人的視覺誤差，立體圖像有更大的景深，觀看這種立體動態(tài)AVI格式圖像的立體感更強(qiáng)，無須佩戴立體眼鏡即可達(dá)到理想的觀看效果，立體圖像凸出或凹入顯示器屏幕的程度可達(dá)顯示器屏幕對角線長度的二分之一。
文檔編號H04N7/24GK1845173SQ20061001345
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者李明, 王國謙, 馬國俊, 肖力 申請人:天津市秋宇科工貿(mào)有限公司, 李明