專利名稱：一種顯示三維圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)三維圖形處理和數(shù)字圖像顯示領(lǐng)域，更確切地說(shuō)是涉及該領(lǐng)域中的一種顯示三維圖像的方法。
背景技術(shù)：
基于平面顯示的三維圖像與人們工作和生活的關(guān)系越來(lái)越密切，人們對(duì)三維圖像質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，尤其在游戲和展覽方面顯得更為突出。
隨著計(jì)算機(jī)和圖形顯示卡性能的日益提高，三維圖像的生成和顯示已經(jīng)做得越來(lái)越好。目前的游戲或計(jì)算機(jī)三維圖像的生成大都使用三種技術(shù)，一種是視差阻隔技術(shù)，一種是空間透視圖技術(shù)，還有一種是三維建模技術(shù)。
視差阻隔技術(shù)利用了圖像在眼睛中暫留的現(xiàn)象，該技術(shù)通過(guò)把圖像的光線分成兩個(gè)部分，使這兩部分分別進(jìn)入觀眾的左眼和右眼，從而使圖像在人的眼睛中顯示為立體圖像，采用這種技術(shù)最為典型的例子就是立體眼鏡。中國(guó)專利號(hào)為88107697.X、89104038.2、94191252.3的專利都與該技術(shù)相關(guān)。
空間透視圖技術(shù)運(yùn)用的是繪畫(huà)中的基本技能，該技術(shù)采用在顯示視點(diǎn)確定后，將平面展示中的立體圖像按照近大遠(yuǎn)小、近處遮蓋遠(yuǎn)處或消失點(diǎn)等繪畫(huà)中的一些規(guī)則生成。中國(guó)專利號(hào)為96191009.7的專利的技術(shù)即為空間透視圖技術(shù)。對(duì)于該技術(shù)來(lái)說(shuō)，目前采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的游戲中有相當(dāng)一部分是采用45度視角來(lái)展示景物、人物及其光影，但實(shí)際上所實(shí)現(xiàn)的都是固定顯示視點(diǎn)的二維圖像，而且在計(jì)算機(jī)的圖像顯示中一般都是采用固定顯示視點(diǎn)的空間透視技術(shù)，即顯示視點(diǎn)由程序事先設(shè)定，如此實(shí)現(xiàn)的圖像會(huì)讓觀眾覺(jué)得生硬和不協(xié)調(diào)。
三維建模技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)繪圖產(chǎn)生三維的景物，然后依據(jù)所選擇的顯示視點(diǎn)而把三維圖像投影到顯示平面，顯示視點(diǎn)可以利用計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)、操縱桿等輔助操作設(shè)備按照設(shè)定的角度進(jìn)行選擇，計(jì)算機(jī)中的三維圖像隨著輔助操作設(shè)備的移動(dòng)而進(jìn)行移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。對(duì)于該技術(shù)來(lái)說(shuō)，基于該技術(shù)完成的三維圖像實(shí)際上是一系列的二維圖像依靠觀眾的想象力而合成的，雖然三維建模真實(shí)地構(gòu)建了一個(gè)立體的場(chǎng)景，但是幾乎沒(méi)有顯示視點(diǎn)的變化，且同樣是通過(guò)程序來(lái)確定固定顯示視點(diǎn)的方法。
目前生成三維圖像所采用的這幾種現(xiàn)有技術(shù)的中心都在于圖像的處理和生成，這幾種技術(shù)共同的不足就是都只關(guān)注物體距離感的產(chǎn)生，都是預(yù)先設(shè)定三維圖像所處場(chǎng)景空間的顯示視點(diǎn)，將三維圖像按照所設(shè)定的顯示視點(diǎn)進(jìn)行顯示，而沒(méi)有將三維圖像的顯示與觀眾觀察角度和位置的變化聯(lián)系起來(lái)。所以在目前的游戲和計(jì)算機(jī)的三維圖像顯示中，三維圖像都不隨著觀眾觀察角度和位置的變化而變化，而實(shí)際生活中，景物與觀眾同時(shí)處在變化中，觀眾視點(diǎn)的變化會(huì)改變觀看景物的視角，從而觀察到景物的不同側(cè)面，同樣，景物的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于觀眾視點(diǎn)也展示不同的側(cè)面，因此，目前觀眾看到的游戲或計(jì)算機(jī)中的三維圖像總是與實(shí)際生活中的視覺(jué)感受不一樣，對(duì)于這一點(diǎn)，目前還沒(méi)有好的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的就是提供一種顯示三維圖像的方法，使顯示的三維圖像隨著觀眾視點(diǎn)的變化而同步調(diào)整其顯示視點(diǎn)，顯示出其不同側(cè)面及對(duì)應(yīng)的投影面。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種顯示三維圖像的方法，其特征在于至少包括A.在控制器上連接一個(gè)用于檢測(cè)觀眾視點(diǎn)變化的感應(yīng)器，控制器設(shè)定感應(yīng)器的捕捉頻率，感應(yīng)器將觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)實(shí)時(shí)地傳送給控制器；B.控制器確定以原始觀眾視點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)的視點(diǎn)空間及三維圖像的顯示視點(diǎn)，并計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景；
C.控制器計(jì)算觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的偏移量，并根據(jù)該偏移量調(diào)整三維圖像的顯示視點(diǎn)，根據(jù)三維圖像的顯示視點(diǎn)調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
所述步驟B中，控制器將感應(yīng)器啟動(dòng)后所捕捉到的觀眾視點(diǎn)的第一個(gè)位置參數(shù)作為原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景。
所述步驟B中，控制器將感應(yīng)器啟動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)所捕捉到的觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)的平均值作為原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景。
所述步驟B中，控制器預(yù)先設(shè)置原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景。
所述步驟B中可以設(shè)置三維圖像的顯示視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線與觀眾視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線重合。
所述步驟B中還可以設(shè)置三維圖像的顯示視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線與觀眾視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線有一個(gè)固定夾角。
所述設(shè)置固定夾角通過(guò)將原始觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)增加一個(gè)固定值實(shí)現(xiàn)。
所述設(shè)置固定夾角通過(guò)將視點(diǎn)空間傾斜一個(gè)固定角度實(shí)現(xiàn)。
所述步驟B中預(yù)先設(shè)置三維圖像的原始顯示中心。
所述步驟C可以進(jìn)一步包括保存當(dāng)前觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并判斷是否收到停止信息，如果沒(méi)有收到，則返回步驟C，否則，結(jié)束處理。
所述步驟C還可以進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)置一個(gè)偏移量的放大值，控制器根據(jù)放大后的偏移量調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
所述步驟C還可以進(jìn)一步包括設(shè)置觀眾視點(diǎn)的某個(gè)偏移量為零，控制器根據(jù)偏移量調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
所述步驟C還可以進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)置縱深方向的比例值，控制器根據(jù)該比例值調(diào)整三維圖像顯示視點(diǎn)縱深方向的坐標(biāo)值，并根據(jù)調(diào)整后的顯示視點(diǎn)顯示三維圖像的顯示場(chǎng)景。
所述的控制器是中央處理器(CPU)或者圖形處理器(GPU)，或者是CPU與GPU的組合。
步驟A中所述的感應(yīng)器是傳感器、攝像機(jī)或虹膜檢測(cè)裝置等。
所述的顯示裝置是液晶顯示器、平面顯示器、等離子顯示器、投影儀、背投顯示器或數(shù)字電視機(jī)等。
所述的顯示裝置可以是作環(huán)形投影顯示，還可以是作球幕投影顯示。
所述的顯示裝置是多個(gè)顯示裝置從不同角度拼接得到，每個(gè)顯示裝置根據(jù)觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的變化調(diào)整其三維圖像的顯示視點(diǎn)，并根據(jù)顯示視點(diǎn)調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
本發(fā)明方法根據(jù)視點(diǎn)空間中觀眾視點(diǎn)的變化來(lái)改變場(chǎng)景空間中的顯示視點(diǎn)，使場(chǎng)景空間中的三維圖像隨著觀眾視點(diǎn)的改變而變換角度，從而使顯示的三維圖像更為逼真，觀眾觀看三維圖像與觀看實(shí)體的感受相同，觀眾可以以更為自然的方式來(lái)觀看三維圖像，尤其適合游戲玩家。
采用本發(fā)明所需要投入的新設(shè)備少，可以保持原有顯示設(shè)備基本不變，觀眾觀看三維圖像時(shí)可以不需要佩帶設(shè)備，減少了操作的不便，且本發(fā)明的


圖1為視點(diǎn)空間坐標(biāo)圖；圖2為場(chǎng)景空間坐標(biāo)圖；圖3為視線形成的示意圖；圖4為三維圖像作不同顯示的示意圖；圖5為本發(fā)明根據(jù)觀眾視點(diǎn)變化改變?nèi)S圖像顯示視點(diǎn)的操作流程圖；
圖6為本發(fā)明將觀眾視點(diǎn)的改變作放大處理，并根據(jù)放大處理結(jié)果改變?nèi)S圖像顯示視點(diǎn)的操作流程圖；圖7為本發(fā)明固定觀眾視點(diǎn)在y’軸上的坐標(biāo)值，而根據(jù)觀眾視點(diǎn)變化改變?nèi)S圖像顯示視點(diǎn)的操作流程圖；圖8為本發(fā)明固定觀眾視點(diǎn)在y’軸上的坐標(biāo)值，而將觀眾視點(diǎn)的改變作放大處理，并根據(jù)放大處理結(jié)果改變?nèi)S圖像顯示視點(diǎn)的操作流程圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例中在視點(diǎn)空間和場(chǎng)景空間的縱深線重合情況下三維長(zhǎng)方體的顯示示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例中觀眾視點(diǎn)在a點(diǎn)時(shí)觀眾觀察到的三維長(zhǎng)方體的顯示狀態(tài)；圖11為本發(fā)明實(shí)施例中觀眾視點(diǎn)在b點(diǎn)時(shí)觀眾觀察到的三維長(zhǎng)方體的顯示狀態(tài)；圖12為本發(fā)明實(shí)施例中感應(yīng)器設(shè)置在顯示器上的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
人們希望在觀看三維圖像時(shí)的感覺(jué)能與觀看實(shí)物一樣，即觀眾在觀看三維圖像時(shí)通過(guò)觀眾自身位置的移動(dòng)能夠同步觀察到三維圖像中物體的其他側(cè)面，這就需要充分考慮人體立體視覺(jué)形成的原因。把觀眾觀察景物的位置稱為觀眾視點(diǎn)，以兩眼連線的中心點(diǎn)為準(zhǔn)，人體立體視覺(jué)的形成在很大程度上表現(xiàn)為觀眾視點(diǎn)的不斷變化，觀眾視點(diǎn)的變化可以表現(xiàn)為觀眾轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)頭部等，觀眾視點(diǎn)的移動(dòng)會(huì)改變觀眾觀看景物的視角，從而使人眼可以觀察到景物的不同側(cè)面，觀眾對(duì)景物的距離和景深的感覺(jué)通過(guò)觀眾視點(diǎn)變化時(shí)觀眾兩只眼睛所形成的視差而形成。
本發(fā)明將觀眾視點(diǎn)所處的空間作為視點(diǎn)空間，將三維圖像所處的空間作為場(chǎng)景空間，首先結(jié)合

與視點(diǎn)空間和場(chǎng)景空間相關(guān)的概念。
圖1所示的為以原始觀眾視點(diǎn)為中心的視點(diǎn)空間坐標(biāo)圖，o’點(diǎn)為原始觀眾視點(diǎn)，為方便實(shí)際操作過(guò)程，常常以觀眾的頭部作為觀眾視點(diǎn)，x’、y’、z’分別為視點(diǎn)水平線、視點(diǎn)垂直線和視點(diǎn)縱深線，分別沿著原始觀眾視點(diǎn)形成。圖2所示的為以三維圖像顯示的原始基準(zhǔn)點(diǎn)為中心的場(chǎng)景空間坐標(biāo)圖，o點(diǎn)為三維圖像顯示的原始基準(zhǔn)點(diǎn)，即為原始顯示中心，x、y、z分別為顯示水平線、顯示垂直線和顯示縱深線，分別沿著原始顯示中心形成。視線為觀眾視點(diǎn)與三維圖像顯示中心的連線，如圖3中虛線所示，其中A點(diǎn)為觀眾視點(diǎn)，B點(diǎn)為三維圖像的顯示中心。
如果景物是一個(gè)真實(shí)的實(shí)物，則觀眾觀察景物的角度或位置不同，景物在觀眾眼中的顯示也就不同，如果在平面顯示中能將三維圖像的顯示視點(diǎn)根據(jù)觀眾視點(diǎn)的變化而對(duì)應(yīng)變化，這樣就可以使觀眾觀察三維圖像的感覺(jué)與觀察實(shí)物的感覺(jué)一致。以一個(gè)方塊作為平面顯示中的三維圖像，如果該方塊保持位置不變，觀眾視點(diǎn)在視點(diǎn)水平線和視點(diǎn)垂直線所形成的平面上作上下或左右移動(dòng)時(shí)，觀眾如果能夠看到方塊的不同側(cè)面，即達(dá)到了觀眾觀察實(shí)物時(shí)的效果。
圖4為一個(gè)場(chǎng)景空間坐標(biāo)圖，圖中的方塊表示一個(gè)三維圖像，存在于一個(gè)場(chǎng)景空間中，要使觀眾觀看該方塊的感覺(jué)與觀察實(shí)物時(shí)一樣，則需要該方塊根據(jù)觀眾的變化而呈現(xiàn)出其不同的側(cè)面。如果方塊的顯示中心與觀眾視點(diǎn)形成的視線與場(chǎng)景空間坐標(biāo)圖中的顯示縱深線不形成角度，則方塊在觀眾眼中所顯示的是圖4中的X，如果觀眾視點(diǎn)與方塊之間的縱深長(zhǎng)度保持不變，讓觀眾視點(diǎn)在視點(diǎn)水平線與視點(diǎn)垂直線所形成的平面上左右移動(dòng)，則方塊需要作相應(yīng)的角度變化以顯示出其不同的側(cè)面，即圖中與方塊X處于同一水平面的方塊h和d，觀眾因此會(huì)看到方塊左右側(cè)的不同側(cè)面；同理，如果讓觀眾視點(diǎn)上下移動(dòng)，則方塊需要顯示出其不同的側(cè)面，即圖中與方塊X處于同一垂直面的方塊b和f，觀眾因此會(huì)看到方塊上下側(cè)的不同側(cè)面；如果觀眾視點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行上下和左右移動(dòng)，則方塊需要對(duì)應(yīng)顯示的為a、c、g或e，以使觀眾能夠看到相應(yīng)的變化。
在實(shí)際生活中，一般是場(chǎng)景空間的三維圖像與視點(diǎn)空間的觀眾視點(diǎn)同時(shí)處于變化中，這比僅是觀眾視點(diǎn)變化的情況更為復(fù)雜，這種情況下需要觀眾所觀察到的三維圖像隨著觀察角度和距離的改變而同步變化，這個(gè)變化可以理解為隨著觀眾的變化而要求場(chǎng)景空間中的三維圖像的顯示視點(diǎn)作相應(yīng)的變化，并保證顯示視點(diǎn)與觀眾視點(diǎn)共線，這樣就能夠使觀眾觀察三維圖像與觀察實(shí)際景物的感受一致。本發(fā)明即提供一種將場(chǎng)景空間中顯示視點(diǎn)與視點(diǎn)空間中的觀眾視點(diǎn)協(xié)同調(diào)整的技術(shù)方案。也就是說(shuō)，場(chǎng)景空間中的顯示視點(diǎn)與視點(diǎn)空間中的觀眾視點(diǎn)不再彼此孤立存在，而是場(chǎng)景空間中的顯示視點(diǎn)可以根據(jù)視點(diǎn)空間中的觀眾視點(diǎn)的變化對(duì)應(yīng)地變化。對(duì)于這個(gè)技術(shù)方案，最直觀的例子是場(chǎng)景空間中的顯示視點(diǎn)與視點(diǎn)空間中的觀眾視點(diǎn)重合，這只是上述兩個(gè)視點(diǎn)協(xié)同調(diào)整的一種特例。
下面對(duì)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明。
首先確定視點(diǎn)空間的位置，該檢測(cè)方法即為在觀眾位置附近安裝一個(gè)用于檢測(cè)觀眾視點(diǎn)變化的感應(yīng)器，感應(yīng)器按照設(shè)定的采樣頻率來(lái)檢測(cè)觀眾視點(diǎn)的變化，該變化即為觀眾視點(diǎn)在視點(diǎn)空間中位置參數(shù)的變化，并將該位置參數(shù)上報(bào)給與之連接的控制器。控制器計(jì)算兩次采樣間觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的差值，所計(jì)算出的差值即為觀眾視點(diǎn)的變化量，控制器依據(jù)該變化量來(lái)調(diào)整三維景物的顯示角度，使三維景物的顯示視點(diǎn)在視線上，并將調(diào)整后的三維景物實(shí)時(shí)地在顯示裝置中顯示出來(lái)。
控制器根據(jù)觀眾視點(diǎn)的不斷變化來(lái)改變顯示視點(diǎn)的操作流程參見(jiàn)圖5，其具體操作步驟如下步驟501、控制器設(shè)定感應(yīng)器的捕捉頻率，感應(yīng)器將觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)實(shí)時(shí)地傳送給控制器，控制器根據(jù)接收到的觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該位置參數(shù)計(jì)算三維場(chǎng)景，由此產(chǎn)生第一場(chǎng)三維場(chǎng)景。
原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)可以由控制器預(yù)先設(shè)置，也可以通過(guò)感應(yīng)器檢測(cè)得到，具體有兩種檢測(cè)方法，一種是首次操作法，即控制器將感應(yīng)器啟動(dòng)后所捕捉到的觀眾視點(diǎn)的第一個(gè)位置參數(shù)作為原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)；另一種是平均確定法，即控制器將感應(yīng)器啟動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)所捕捉到的觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的平均值作為原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，這段時(shí)間的長(zhǎng)短可以預(yù)先設(shè)定。
根據(jù)不同的需要，可以將場(chǎng)景空間的顯示視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線與視點(diǎn)空間的觀眾視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線設(shè)置為重合，也可以設(shè)置為有一個(gè)固定夾角。如果希望三維圖像的顯示與人們觀察景物的效果一致，則將場(chǎng)景空間的顯示視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線與視點(diǎn)空間的觀眾視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線保持一致，比如設(shè)置視點(diǎn)空間的z，軸與場(chǎng)景空間的z軸完全共線。如果希望觀看三維圖像的效果與人們正常觀看景物的視角有一個(gè)偏差，比如需要產(chǎn)生俯視或斜視等效果時(shí)，則可以根據(jù)偏斜的角度將視點(diǎn)空間中原始觀眾視點(diǎn)的坐標(biāo)值在感應(yīng)器獲得的原始觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)固定值，或者將某個(gè)視點(diǎn)坐標(biāo)軸增加一個(gè)固定的傾斜角度。
步驟502、感應(yīng)器在控制器設(shè)定的捕捉頻率下產(chǎn)生觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并將所產(chǎn)生的位置參數(shù)傳送給控制器，控制器計(jì)算兩次位置參數(shù)的差值，該差值即代表了觀眾視點(diǎn)位置的偏移量，控制器依據(jù)該差值對(duì)三維場(chǎng)景的顯示進(jìn)行調(diào)整，從而保證三維場(chǎng)景的顯示與視點(diǎn)的變化保持同步。
步驟503、保存目前觀眾視點(diǎn)的位置信息，并判斷是否收到停止信息，如果沒(méi)有收到，則跳至步驟502，否則，結(jié)束本流程。
在實(shí)際觀看效果中，由于觀眾的頭部及身體的偏移有限，為了加強(qiáng)顯示效果，可以對(duì)采集到的觀眾視點(diǎn)位置的偏移量進(jìn)行放大處理，然后按照放大后的值對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行該放大處理時(shí)需要預(yù)先設(shè)定一個(gè)偏移量的放大值，并將該放大值與計(jì)算出的偏移量相乘，將其乘積作為新的偏移量，并用該新的偏移量調(diào)整場(chǎng)景，進(jìn)行該放大處理的操作流程參見(jiàn)圖6，其具體操作步驟即為在圖5對(duì)應(yīng)的上述步驟中增加一些內(nèi)容，在上述步驟501中設(shè)定一個(gè)偏移量的放大值，并在步驟502中將偏移量與放大值相乘，計(jì)算出新的偏移量，并將場(chǎng)景根據(jù)該新的偏移量進(jìn)行調(diào)整。
以上方法中觀眾視點(diǎn)位置的偏移量都包括x、y、z三個(gè)方向，即考慮了觀眾所有的變化，其實(shí)人們觀察事物時(shí)，可能只關(guān)注一個(gè)或兩個(gè)方向，因此在實(shí)際操作中可以不都考慮所有方向的變化。比如，通常人們只是向前后或左右轉(zhuǎn)變位置來(lái)觀察事物，而很少上下轉(zhuǎn)變位置，因此觀眾視點(diǎn)上下的位置變化可以忽略，對(duì)于這種情況，可以在操作時(shí)只考慮觀眾視點(diǎn)在x’和z’軸上的位置變化，而不考慮y’軸的變化，即將觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)在y’軸上的值保持不變。其具體操作步驟即為在圖5或圖6對(duì)應(yīng)的步驟中將原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)在y’軸上的值作為觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)在y’軸上的固定值，這種情況下的操作流程圖分別參見(jiàn)圖7和圖8。
一般來(lái)說(shuō)，場(chǎng)景空間中顯示的景物要小于實(shí)際的景物，因此可以根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)沿著縱深方向的比例值，在根據(jù)視點(diǎn)空間的觀眾視點(diǎn)調(diào)整場(chǎng)景空間的顯示視點(diǎn)之后，根據(jù)該比例值對(duì)場(chǎng)景空間的顯示視點(diǎn)進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。如果需要對(duì)三維圖像進(jìn)行放大，則根據(jù)比例值縮短場(chǎng)景空間的顯示視點(diǎn)縱深方向的值，反之，則增大縱深方向的值，由此可以保證觀眾看到的場(chǎng)景空間中的景物具有高度的真實(shí)性。
下面舉例說(shuō)明采用本發(fā)明方法進(jìn)行三維圖像顯示的實(shí)際效果。
參見(jiàn)圖9，根據(jù)原始觀眾視點(diǎn)設(shè)定x’y’z’視點(diǎn)空間和xyz場(chǎng)景空間，將場(chǎng)景空間的z軸設(shè)置為與視點(diǎn)空間的z’軸重合，同時(shí)穿過(guò)三維長(zhǎng)方體1234面的中心，用1、2、3、4、5、6分別表示長(zhǎng)方體外側(cè)的六個(gè)頂角。觀眾視點(diǎn)在x’y’z’視點(diǎn)空間的x’軸上從a點(diǎn)向b點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)觀眾視點(diǎn)在a點(diǎn)時(shí)，觀眾可以觀察到的長(zhǎng)方體參見(jiàn)圖10，當(dāng)觀眾視點(diǎn)開(kāi)始從a點(diǎn)向b點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)方體將根據(jù)觀眾視點(diǎn)的變化逐漸變化，在觀眾視點(diǎn)移動(dòng)到長(zhǎng)方體的3465面的平行位置及之前，長(zhǎng)方體顯示為一個(gè)略微拉長(zhǎng)的矩形，12邊逐漸變短，34邊逐漸拉長(zhǎng)，當(dāng)觀眾視點(diǎn)的移動(dòng)超過(guò)3465面的平行位置后，長(zhǎng)方體的3465面開(kāi)始出現(xiàn)，并且隨著觀眾視點(diǎn)向b點(diǎn)的移動(dòng)逐步變大，當(dāng)觀眾視點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，所顯示的三維長(zhǎng)方體圖像參見(jiàn)圖11。隨著觀眾視點(diǎn)的不斷變化，在圖像顯示中出現(xiàn)的將是一個(gè)從圖10到圖11的漸變的圖像，變化的速率與觀眾視點(diǎn)移動(dòng)的速率一致。只要所用的感應(yīng)器的采樣頻率與顯示器的刷新頻率足夠高，那么該三維圖像的顯示將會(huì)是平滑和連貫的。
應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行三維圖像顯示時(shí)，所用的顯示裝置的控制器可以是中央處理器(CPU)，也可以是圖像處理器(GPU)，還可以是CPU與GPU的組合；所用的感應(yīng)器需要與控制器連接，可以是傳感器或攝像機(jī)等，還可以是虹膜檢測(cè)裝置，感應(yīng)器可以安裝在顯示裝置上，參見(jiàn)圖12，也可以設(shè)置在顯示裝置的周?chē)€可以佩帶在用戶身上；所用的顯示裝置可以是液晶顯示器、平面顯示器、等離子顯示器、背投顯示器和投影儀等，還可以是作環(huán)形或球幕投影顯示的顯示裝置等。顯示裝置可以只有一個(gè)，也可以是多個(gè)顯示裝置從不同角度拼接而得，如果是多個(gè)顯示裝置的情況，則需要針對(duì)每個(gè)顯示裝置設(shè)置一個(gè)調(diào)整該顯示裝置三維圖像顯示視點(diǎn)的流程，從而保證固定角度擺放的顯示裝置可以依據(jù)觀眾視點(diǎn)的變化來(lái)同步調(diào)整其顯示畫(huà)面。
本發(fā)明的三維圖像顯示方法可以用于計(jì)算機(jī)對(duì)三維圖像的顯示上，還可以用于電視機(jī)對(duì)三維圖像的顯示上。只要保證感應(yīng)器的采樣頻率和顯示裝置的刷新頻率足夠高，就可以保證顯示的圖像隨著觀眾視點(diǎn)的變化而平滑地變化。
采用本發(fā)明方法顯示三維圖像時(shí)所需的設(shè)備投入小，可以保持原有設(shè)備不變，因此該方法簡(jiǎn)單易行；觀眾不需要佩帶設(shè)備就可以觀看三維圖像，且三維圖像與觀眾視點(diǎn)的變化一致。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯示三維圖像的方法，其特征在于至少包括A.在控制器上連接一個(gè)用于檢測(cè)觀眾視點(diǎn)變化的感應(yīng)器，控制器設(shè)定感應(yīng)器的捕捉頻率，感應(yīng)器將觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)實(shí)時(shí)地傳送給控制器；B.控制器確定以原始觀眾視點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)的視點(diǎn)空間及三維圖像的顯示視點(diǎn)，并計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景；C.控制器計(jì)算觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的偏移量，并根據(jù)該偏移量調(diào)整三維圖像的顯示視點(diǎn)，根據(jù)三維圖像的顯示視點(diǎn)調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中，控制器將感應(yīng)器啟動(dòng)后所捕捉到的觀眾視點(diǎn)的第一個(gè)位置參數(shù)作為原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中，控制器將感應(yīng)器啟動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)所捕捉到的觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)的平均值作為原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中，控制器預(yù)先設(shè)置原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并根據(jù)該原始觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)確定三維圖像原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)，根據(jù)該原始顯示視點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中設(shè)置三維圖像的顯示視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線與觀眾視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中設(shè)置三維圖像的顯示視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線與觀眾視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視線有一個(gè)固定夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置固定夾角通過(guò)將原始觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)增加一個(gè)固定值實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置固定夾角通過(guò)將視點(diǎn)空間傾斜一個(gè)固定角度實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中預(yù)先設(shè)置三維圖像的原始顯示中心。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括保存當(dāng)前觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)，并判斷是否收到停止信息，如果沒(méi)有收到，則返回步驟C，否則，結(jié)束處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)置一個(gè)偏移量的放大值，控制器根據(jù)放大后的偏移量調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括設(shè)置觀眾視點(diǎn)的某個(gè)偏移量為零，控制器根據(jù)偏移量調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)置縱深方向的比例值，控制器根據(jù)該比例值調(diào)整三維圖像顯示視點(diǎn)縱深方向的坐標(biāo)值，并根據(jù)調(diào)整后的顯示視點(diǎn)顯示三維圖像的顯示場(chǎng)景。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的控制器是中央處理器(CPU)或者圖形處理器(GPU)，或者是CPU與GPU的組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A中所述的感應(yīng)器是傳感器、攝像機(jī)或虹膜檢測(cè)裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的顯示裝置是液晶顯示器、平面顯示器、等離子顯示器、投影儀、背投顯示器或數(shù)字電視機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的顯示裝置作環(huán)形投影顯示或球幕投影顯示。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的顯示裝置是多個(gè)顯示裝置從不同角度拼接得到，每個(gè)顯示裝置根據(jù)觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的變化調(diào)整其三維圖像的顯示視點(diǎn)，并根據(jù)顯示視點(diǎn)調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種顯示三維圖像的方法，該方法在控制器上連接一個(gè)用于檢測(cè)觀眾視點(diǎn)變化的感應(yīng)器，控制器設(shè)定感應(yīng)器的捕捉頻率，感應(yīng)器將觀眾視點(diǎn)的位置參數(shù)實(shí)時(shí)地傳送給控制器；控制器確定以原始觀眾視點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)的視點(diǎn)空間及三維圖像的顯示視點(diǎn)，并計(jì)算出三維圖像的第一場(chǎng)顯示場(chǎng)景；控制器計(jì)算觀眾視點(diǎn)位置參數(shù)的偏移量，并根據(jù)該偏移量調(diào)整三維圖像的顯示視點(diǎn)，根據(jù)三維圖像的顯示視點(diǎn)調(diào)整三維圖像的顯示場(chǎng)景。該方法解決了原有三維圖像的顯示與觀眾觀察實(shí)物不一致的問(wèn)題，使三維圖像隨著觀眾視點(diǎn)的改變而改變顯示角度。
文檔編號(hào)G06F9/00GK1512456SQ02158909
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者姜珊, 姜 珊 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司