專利名稱：一種展現(xiàn)三維圖像的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于數(shù)字三維多媒體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種展示三維圖像的裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字沙盤作為一種新型的模型表現(xiàn)形式已受到越來越多的關(guān)注，其相對于傳統(tǒng)的 物理沙盤具備如下特點(1)數(shù)字沙盤可以無縫地放大和縮小比例尺物理沙盤的比例尺是固定的，對于1 25萬比例尺的沙盤來講，最高的珠穆朗瑪 峰在沙盤上也只有35cm高。北京規(guī)劃館中的北京市城市總體模型，面積達600平米左右， 比例尺為1 750。但其中最高的250米的國貿(mào)三期也只有33cm高，普通的建筑就更小了， 30米的建筑也只有4cm高。其他的大面積模型情況也類似，而且由于人無法走入模型中，模 型中間的核心區(qū)域往往看不清楚。數(shù)字沙盤可以動態(tài)的加載不同比例尺的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無縫的放大縮小?？梢詮囊粋€ 緩緩旋轉(zhuǎn)的地球開始，放大到中國，再放大到華北，放大到省，再到市，甚至可以展現(xiàn)到建筑 單體的三維模型。圍繞著核心區(qū)域，數(shù)字沙盤可以緩緩旋轉(zhuǎn)，充分展現(xiàn)沙盤的各個角度，免 去讓人繞沙盤走動。(2)數(shù)字沙盤可以充分展現(xiàn)信息數(shù)據(jù)。物理沙盤采用標牌等方式標記道路、河流、建筑等名稱，不能再進一步展現(xiàn)更詳細 的信息數(shù)據(jù)。對于數(shù)字沙盤，沙盤空間上的每個圖元，其豐富的屬性數(shù)據(jù)都可以根據(jù)需要詳 盡的查詢和展現(xiàn)。(3)數(shù)字沙盤場地可以多功能使用。物理沙盤固定占據(jù)了相當(dāng)面積的場地，同時，落上灰塵后還不易打掃。而數(shù)字沙盤 是個投影空白區(qū)域，地面上鋪上地毯后，可以作為多功能廳使用。投影機還可以塑造舞臺特 效，立面投影幕可以作為演出屏幕。但目前數(shù)字沙盤由于各方面的原因也存在如下缺陷(1)目前市面上大多數(shù)數(shù)字沙盤的顯示方式為多個顯示屏組成單屏進行顯示，這 種顯示結(jié)構(gòu)一方面由于多個小屏幕組成一個大屏幕，從而在物理上無可避免的造成屏幕間 的物理縫隙，從而使得投影屏幕顯示圖象無法保持整幅完整，存在人為分割；另一方面由于 投影機組在投影過程中存在延時、信號干擾等因素，從而造成顯示屏上存在一定程度的化 學(xué)縫隙；在數(shù)字沙盤顯示過程中，縫隙的存在易造成圖像顯示污染，容易使觀察人員把顯示 的圖像線條和拼接系統(tǒng)本身的線條誤為一體，從而導(dǎo)致決策和研究失誤。(2)單屏顯示結(jié)構(gòu)由于只有一個顯示屏幕，使得其信息表達能力存在很大的瓶頸， 參觀者在同一時間只能接受二維象限內(nèi)的信息，這種信息表達方式在日益飛速發(fā)展的信息 時代已表現(xiàn)中越來越局限的缺點。(3)大多是數(shù)字沙盤觀看模式都是從水平面上進行觀看，對于水平設(shè)置的大尺寸 屏幕，觀看者如果從水平方向去看，很難看到全貌。
3[0014](4)在高空中對三維顯示屏幕進行觀看時，為了防止視線被遮擋，觀察點一般都不 會在地幕的正上方，從頂視圖上看，觀察點往往在地幕某個邊緣的中心，這就造成了觀察點 和地幕構(gòu)成了一個斜視錐。如果我們把一副正常的三維圖像投到地幕上，看到的畫面就會 產(chǎn)生一個透視變形，一個正常的建筑看起來可能變得很矮，建筑的立面看起來也會傾斜，原 本是立方體的模型看起來成了一個很矮的棱臺。

實用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是改善目前多維圖像的顯示表現(xiàn)形式以及觀看模 式、消除投影過程中圖像一直存在的縫隙問題以及在高空觀看過程中斜視狀態(tài)下存在圖像 有斜視錐失真的問題，使得圖像播放過程中，給用戶提供更為生動、形象的的三維立體圖像 觀看體驗。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種展現(xiàn)三維圖像的裝置，包括顯示系統(tǒng)， 用于接受投影并進行三維圖像數(shù)據(jù)信息顯示；投影系統(tǒng)，用于根據(jù)控制命令進行圖像投影； 主控機，用于生成三維圖像投影參數(shù)，三維圖像投影參數(shù)包括顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)、用戶觀 察點位置參數(shù)以及單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)，主控機并將三維圖像投影參數(shù)分發(fā)給節(jié)點 機；節(jié)點機，所述節(jié)點機為若干臺，每臺節(jié)點機對應(yīng)控制若干臺投影機，所述節(jié)點機用于根 據(jù)接收到來自主控機的三維圖像投影參數(shù)生成待顯示的三維圖像數(shù)據(jù)，同時用于控制若干 臺投影機投射所述三維圖像數(shù)據(jù)至顯示系統(tǒng)；各節(jié)點機對應(yīng)控制投射的三維圖像數(shù)據(jù)在顯 示屏幕上共同匯聚組合成三維圖像整體；其特征在于，所述顯示系統(tǒng)包括地幕顯示屏；所述地幕顯示屏呈水平方向設(shè)置；所述地幕顯示屏為整塊屏幕。所述顯示系統(tǒng)還包括信息顯示屏；所述信息顯示屏在所述地幕顯示屏的一端呈豎直方向設(shè)置；所述信息顯示屏為整塊屏幕。所述投影系統(tǒng)中投影機數(shù)量大于三臺。所述節(jié)點機包括無縫融合系統(tǒng)，所述無縫融合系統(tǒng)具體包括投影區(qū)域確定系統(tǒng)，用于根據(jù)其所接受的單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)確定每一臺投 影機的投影區(qū)域；重疊區(qū)域生成系統(tǒng)，用于在投影過程中，對相鄰?fù)队皺C投影區(qū)域所形成的重疊區(qū) 域進行位置確認；重疊區(qū)域顯示內(nèi)容一致化系統(tǒng)，用于對重疊區(qū)域中的顯示內(nèi)容進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使 顯示內(nèi)容保持一致；重疊區(qū)域羽化系統(tǒng)，用于對投影重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域的亮度進行調(diào)節(jié)，確保亮 度保持一致；幾何變形校正系統(tǒng)，用于糾正投影圖像變形效果，確保投影重疊區(qū)域的圖像匹配 拼接；
4[0032]顏色校正系統(tǒng)，用于在各節(jié)點機相互之間協(xié)調(diào)確保全屏圖像顯示的色溫以及色域
保持一致；多通道協(xié)調(diào)處理系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)上述各系統(tǒng)之間的操作，調(diào)整上述各系統(tǒng)輸出通 道的拼接、融合、變形以及顏色參數(shù)。所述節(jié)點機包括透視校正系統(tǒng)，所述透視校正系統(tǒng)具體包括斜視狀態(tài)模型構(gòu)造系統(tǒng)，用于根據(jù)顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)及用戶觀察點位置參數(shù)模 擬出觀察點不在投影區(qū)域正上方時斜視狀態(tài)下的觀看狀態(tài)三維模型；投影矩陣校正系統(tǒng)，用于根據(jù)所述模擬得到的斜視狀態(tài)下的觀看狀態(tài)三維模型計 算得到校正投影矩陣方程結(jié)果，并根據(jù)校正方程對投影圖像進行校正后發(fā)送給其所對應(yīng)的 投影機。(三)有益效果本實用新型所提供的技術(shù)方案對比現(xiàn)有技術(shù)，存在如下幾點特征1、由于顯示屏采用整幅屏幕，所以消除了傳統(tǒng)拼接存在的屏幕間的物理縫隙，從 而使得投影屏幕顯示圖象整幅保持完整，無人為分割。而采用無縫融合處理技術(shù)后，更消除 了光學(xué)縫隙，這樣和普通硬拼接系統(tǒng)相比，在技術(shù)水平和顯示效果上，就有了質(zhì)的差異和提 高，從而使顯示的圖像完全一致，無任何物理或光學(xué)分割，保證了顯示圖像的完整性和美觀 性；2、采用多塊屏幕同時顯示，支持多屏同步顯示結(jié)構(gòu)，真正實現(xiàn)突破了傳統(tǒng)的數(shù)字 沙盤的使用方式，跳出了有限的顯示方式和顯示空間，拓展了數(shù)字沙盤使用方式，大大提高 了數(shù)字沙盤在城市規(guī)劃設(shè)計展覽展現(xiàn)等方面的應(yīng)用；3、通過透視校正系統(tǒng)對輸出到地幕上的畫面進行一個斜視錐的矯正，從而真正實 現(xiàn)投影出的圖像是三維透視效果，用戶從高處看可以明顯體會從高空往下看的三維體驗；4、通過人機交互系統(tǒng)的交互模式，為用戶提供全方位、多功能的操作體驗。

圖1為本實用新型實施例1所提供的展現(xiàn)三維圖像的方法步驟示意圖；圖2為本實用新型實施例1所提供的三維圖像邊緣融合處理步驟的示意圖；圖3為本實用新型實施例1所提供的三維圖像透視校正步驟的示意圖；圖4為本實用新型實施例1所提供的展現(xiàn)三維圖像的方法中用戶與裝置之間的相 對位置的示意圖圖5為本實用新型實施例2所提供的展現(xiàn)三維圖像的裝置的結(jié)構(gòu)特征示意圖；圖6為本實用新型實施例2所提供的展現(xiàn)三維圖像的裝置的結(jié)構(gòu)特征細節(jié)以及功 能示意圖；圖7為本實用新型實施例2所提供的節(jié)點機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型實施例2所提供的展現(xiàn)三維圖像的裝置中顯示系統(tǒng)以及投影系 統(tǒng)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實用新型實施例2所提供的展現(xiàn)三維圖像的裝置中雙屏顯示系統(tǒng)示意 圖；圖10為本實用新型實施例2所提供的展現(xiàn)三維圖像的裝置中多屏顯示系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實 用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。實施例1本實施例具體描述本實用新型技術(shù)方案所提供的一種展現(xiàn)三維圖像的方法。所述方法借助三維圖像展現(xiàn)系統(tǒng)完成三維圖像的展現(xiàn)，所述三維圖像展現(xiàn)系統(tǒng)包 括數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)用戶指令存儲以及輸出給待投影的三維圖像數(shù)據(jù)；主控機，用于生成 三維圖像投影參數(shù)，具體包括根據(jù)顯示屏幕和用戶觀察點的位置信息確定相機參數(shù)及投影 參數(shù)，再確定影像、模型及地形等GIS參數(shù)，并分發(fā)給節(jié)點機；節(jié)點機，所述節(jié)點機為若干 臺，每臺節(jié)點機對應(yīng)控制若干臺投影機，所述節(jié)點機用于根據(jù)接收到來自主控機的三維圖 像投影參數(shù)生成待顯示的三維圖像數(shù)據(jù)，同時用于控制若干臺投影機投射所述三維圖像數(shù) 據(jù)至顯示屏幕；各節(jié)點機對應(yīng)控制投射的三維圖像數(shù)據(jù)在顯示屏幕上共同匯聚組合成三維 圖像整體；如圖1所示，所述方法包括顯示屏方位設(shè)置以及用戶觀察點設(shè)置步驟如圖4所示，在展現(xiàn)空間的地面上，地 幕屏401呈水平方向設(shè)置，信息顯示屏402在地幕屏的一端呈豎直方向設(shè)置，地幕屏投影機 系統(tǒng)403設(shè)置于地幕屏401正上方，信息屏投影機系統(tǒng)404設(shè)置于信息顯示屏對側(cè)；用戶的 觀察點位置設(shè)置在空中，用戶在該處從上往下觀看地幕并在水平方向上觀看信息屏。由于 數(shù)字沙盤依然是沙盤，所以依然遵從物理沙盤的特性，人在欣賞物理沙盤的時候都是俯看， 在投影面積比較大的情況下，需要高視角才能看全圖象全景；由于投影出的圖象是透視效 果，人從高處看仿佛有從高空向下看的感覺。數(shù)字沙盤結(jié)構(gòu)上分為空間屏和信息屏，從高處 看可以同時看清楚兩個屏幕上的成象；三維圖像投影參數(shù)確定及發(fā)送步驟主控機確定三維圖像投影參數(shù)，并將三維圖 像投影參數(shù)分發(fā)給若干臺節(jié)點機；三維圖像投影步驟每臺節(jié)點機根據(jù)接收到的三維圖像投影參數(shù)提取三維圖像數(shù) 據(jù)，并對三維圖像數(shù)據(jù)進行投影前處理后指示若干臺投影機進行投影。所述投影系統(tǒng)中投影機數(shù)量大于等于三臺。所述三維圖像投影參數(shù)包括顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)、用戶觀察點位置參數(shù)以及單臺 投影機投影區(qū)域參數(shù)；所述三維圖像參數(shù)確定及發(fā)送步驟具體包括三維圖像投影參數(shù)提取步驟主控機提取顯示屏位置參數(shù)以及用戶觀察點位置參 數(shù)，并根據(jù)顯示屏位置和用戶觀察點位置確定顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)、相機參數(shù)以及單臺投 影機投影區(qū)域參數(shù)；并根據(jù)當(dāng)前投影方案確定待投影的三維圖像數(shù)據(jù)參數(shù)；三維圖像投影參數(shù)分配步驟主控機將所述用戶觀察點位置參數(shù)、顯示屏顯示區(qū) 域參數(shù)、相機參數(shù)、單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)以及三維圖像數(shù)據(jù)參數(shù)分配給節(jié)點機；所述三維圖像投影步驟具體包括
6[0067]三維圖像數(shù)據(jù)提取步驟節(jié)點機根據(jù)從主控機收到的三維圖像投影數(shù)據(jù)參數(shù)，從 數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的三維圖像數(shù)據(jù)；三維圖像數(shù)據(jù)處理及投影步驟節(jié)點機對三維圖像數(shù)據(jù)進行投影前處理，然后發(fā) 送指令來控制多臺投影機進行投影操作以生成三維圖像；所述節(jié)點機對三維圖像數(shù)據(jù)進行投影前處理包括三維圖像邊緣融合處理步驟節(jié)點機根據(jù)三維圖像投影參數(shù)對投影機投影重疊區(qū) 域的圖像進行邊緣融合拼接操作；三維圖像透視效果校正步驟節(jié)點機對投影圖像斜視狀態(tài)下的三維透視效果進行 校正處理。具體包括對輸出到地幕上的畫面進行一個斜視錐的矯正，這種變形的方法就是 模擬實際投影環(huán)境中的斜視錐進行三維渲染，不管是影片的渲染還是實時交互的渲染。具 體方法就是根據(jù)每個投影機投影到地幕上的區(qū)域和觀察點的位置，計算出一個非對稱視 錐，求出投影矩陣，利用OpenGl或者Direct3D進行繪制。如圖2所示，所述三維圖像邊緣融合處理步驟具體包括單臺投影機投影區(qū)域確定步驟節(jié)點機根據(jù)接收到的單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)確 定每一臺投影機的投影區(qū)域；重疊區(qū)域生成步驟節(jié)點機對相鄰?fù)队皺C投影區(qū)域所形成的重疊區(qū)域進行位置確 認；重疊區(qū)域顯示內(nèi)容一致化步驟節(jié)點機對重疊區(qū)域中的顯示內(nèi)容進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一， 使顯示內(nèi)容保持一致；重疊區(qū)域羽化步驟節(jié)點機對所述重疊區(qū)域與其余的非重疊區(qū)域的亮度進行一致 化操作處理；幾何變形校正步驟節(jié)點機糾正投影圖像變形效果，確保投影重疊區(qū)域內(nèi)的圖像 匹配拼接；顏色校正步驟節(jié)點機相互之間對全屏圖像顯示的色溫以及色域進行一致化操作處理。如圖3所示，所述三維圖像透視效果校正步驟具體包括斜視狀態(tài)模型構(gòu)造步驟節(jié)點機根據(jù)顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)及用戶觀察點位置參數(shù) 模擬出觀察點不在顯示區(qū)域正上方時斜視狀態(tài)下的觀看狀態(tài)三維模型；投影矩陣校正步驟節(jié)點機根據(jù)所述模擬得到的斜視狀態(tài)下的觀看狀態(tài)三維模型 計算得到校正投影矩陣方程結(jié)果，并根據(jù)校正方程對投影圖像進行校正后發(fā)送給其所對應(yīng) 的投影機。實施例2本實施例具體描述本實用新型技術(shù)方案所提供的一種展現(xiàn)三維圖像的裝置。如圖5所示，所述裝置包括顯示系統(tǒng)，連接所述投影系統(tǒng)，用于接收所述投影系統(tǒng)的三維圖像投影并進行信 息顯不；投影系統(tǒng)，用于根據(jù)控制命令進行圖像投影；所述投影機組包括至少一臺投影 機；人機交互系統(tǒng)，用于提供人機交互界面，接收用戶所提供的指令并將其發(fā)送給所
7述控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)，用于生成三維圖像投影參數(shù)，三維圖像投影參數(shù)包括顯示屏顯示區(qū)域 參數(shù)、用戶觀察點位置參數(shù)以及單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)，控制系統(tǒng)并將三維圖像投影參 數(shù)發(fā)送給節(jié)點機組；連接所述人機交互系統(tǒng)，用于根據(jù)所述人機交互系統(tǒng)的指令對所述圖 像展現(xiàn)裝置的整體進行控制操作；包括主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)包括主控機；節(jié)點機組，用于將收到的三維圖像投影參數(shù)分發(fā)給其所包含的每一臺節(jié)點機；所述節(jié)點機為若干臺，每臺節(jié)點機對應(yīng)控制若干臺投影機，所述節(jié)點機用于根據(jù) 接收到來自控制系統(tǒng)主控機的三維圖像投影參數(shù)生成待顯示的三維圖像數(shù)據(jù)，同時用于控 制若干臺投影機投射所述三維圖像數(shù)據(jù)至顯示系統(tǒng)；各節(jié)點機對應(yīng)控制投射的三維圖像數(shù) 據(jù)在顯示屏幕上共同匯聚組合成三維圖像整體；其中，如圖9所示，所述顯示系統(tǒng)至少包括地幕顯示屏及信息顯示屏，所述地幕顯 示屏即主屏，所述信息顯示屏即輔屏；所述地幕顯示屏呈水平方向設(shè)置，所述信息顯示屏在所述地幕顯示屏的一端呈豎 直方向設(shè)置；所述地幕顯示屏以及所述信息顯示屏均為整塊屏幕。信息屏幕圖像內(nèi)容為1臺或 多臺投影機無縫拼接而成，信息屏幕材料可以是普通投影屏幕或者透明幕等，形狀可以是 平幕或各種曲幕等；地幕圖像內(nèi)容為1臺或多臺投影機無縫拼接而成，地幕材料一般是高 級材料噴涂而成，形狀一般是平幕。如圖10所示，所示顯示系統(tǒng)還可根據(jù)具體需要由更多塊顯示屏組成；輔屏，即信 息顯示屏，可采用單塊兒或者多塊兒透明幕布錯落懸掛的形式。不播映的時候，空間上看不 到幕布的存在，不影響整個室內(nèi)的美觀，或者說即使隱約可見也是空間上的一種裝飾。播放 的時候圖象會呈現(xiàn)出來，視覺上圖象仿佛呈現(xiàn)在空中。輔屏和主屏顯示內(nèi)容的同步更新，信息屏和地幕的影片相輔相成，地幕為主體，輔 屏則根據(jù)主屏內(nèi)容同步顯示相應(yīng)的信息文字和圖片說明，甚至是輔屏顯示2Dgis系統(tǒng)，輔 屏顯示3Dgis系統(tǒng)。由于采用多塊屏幕同時顯示，支持多屏同步顯示結(jié)構(gòu)，真正實現(xiàn)了突破了傳統(tǒng)的 數(shù)字沙盤的使用方式，跳出了有限的顯示方式和顯示空間，拓展了數(shù)字沙盤使用方式，大大 提高了數(shù)字沙盤在城市規(guī)劃設(shè)計展覽展現(xiàn)等方面的應(yīng)用。如圖6所示，所述投影系統(tǒng)至少包括地幕投影機組及信息屏投影機組；數(shù)量至少 為三臺；通過以太網(wǎng)分別接受各自主控系統(tǒng)的指令進行播放等相應(yīng)操作，并且都對應(yīng)1臺 或者多臺節(jié)點機，每臺節(jié)點機對應(yīng)1個或多個通道，每個通道對應(yīng)一臺投影機。如圖8所示，為所述地幕主屏以及所述信息顯示輻屏與所述投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意，所述地幕投影機組位于所述地幕顯示屏上方；所述信息屏投影機組位于所述信息顯示 屏所對應(yīng)的一側(cè)；所述地幕投影機組及信息屏投影機組均至少包括一臺投影機；所述投影機用于對其所對應(yīng)的顯示屏進行投影操作。其中圖8-1為所述地幕主屏與其所對應(yīng)的投影系統(tǒng)所構(gòu)成結(jié)構(gòu)的主視圖，801為 投影機，802為地幕主屏；圖8-2為所述地幕主屏與投影系統(tǒng)所構(gòu)成結(jié)構(gòu)的俯視圖，803為地 幕主屏，804為投影機；地幕主屏所對應(yīng)的投影系統(tǒng)采用30臺6000流明投影機—FreeMediaU30系統(tǒng)組成，主屏面積298. 6平方米，吊頂距舞臺8. 37米，可提供13. 73米*21. 75米的數(shù)
字沙盤展現(xiàn)空間。圖8-3為所述信息顯示輔屏與其所對應(yīng)的投影系統(tǒng)所構(gòu)成結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，805為 投影機，806為信息顯示輔屏；圖8-4為所述信息顯示輔屏與投影系統(tǒng)所構(gòu)成結(jié)構(gòu)的俯視 圖，807為投影機，808為信息顯示輔屏；地幕主屏所對應(yīng)的投影系統(tǒng)采用5臺6000流明投 影機—FreeMedia U5系統(tǒng)組成，輔屏面積62. 8平方米，可提供3. 43米*18. 314米的數(shù)字沙 盤展現(xiàn)空間。如圖6所示，所述節(jié)點機組至少包括地幕屏節(jié)點機組以及信息屏節(jié)點機組；所述地幕屏節(jié)點機組以及信息屏節(jié)點機組均至少包括一臺節(jié)點機，所述節(jié)點機連 接若干臺投影機；所述地幕屏節(jié)點機組用于根據(jù)主控系統(tǒng)的指令控制所述地幕投影機組對所述地 幕顯示屏進行投影；所述信息屏節(jié)點機組用于根據(jù)主控系統(tǒng)的指令控制所述信息屏投影機組對所述 信息顯示屏進行投影。所述節(jié)點機用于根據(jù)從主控機收到的三維圖像投影參數(shù)，從數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的 三維圖像數(shù)據(jù)，然后對三維圖像數(shù)據(jù)進行三維圖像邊緣融合處理及三維圖像透視效果校正 處理，然后發(fā)送指令來控制多臺投影機進行投影操作以生成三維圖像。如圖7所示，所述節(jié)點機包括無縫融合系統(tǒng)，所述無縫融合系統(tǒng)具體包括投影區(qū)域確定系統(tǒng)，用于根據(jù)其所接受的單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)確定每一臺投 影機的投影區(qū)域；重疊區(qū)域生成系統(tǒng)，用于在投影過程中，對相鄰?fù)队皺C投影區(qū)域所形成的重疊區(qū) 域進行位置確認；重疊區(qū)域顯示內(nèi)容一致化系統(tǒng)，用于對重疊區(qū)域中的顯示內(nèi)容進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使 顯示內(nèi)容保持一致；重疊區(qū)域羽化系統(tǒng)，用于對投影重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域的亮度進行調(diào)節(jié)，確保亮 度保持一致；幾何變形校正系統(tǒng)，用于糾正投影圖像變形效果，確保投影重疊區(qū)域的圖像匹配 拼接；顏色校正系統(tǒng)，用于在各節(jié)點機相互之間協(xié)調(diào)確保全屏圖像顯示的色溫以及色域
保持一致；多通道協(xié)調(diào)處理系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)上述各系統(tǒng)之間的操作，調(diào)整上述各系統(tǒng)輸出通 道的拼接、融合、變形以及顏色參數(shù)。由于顯示屏采用整幅屏幕，所以消除了傳統(tǒng)拼接存在的屏幕間的物理縫隙，從而 使得投影屏幕顯示圖象整幅保持完整，無人為分割。而采用無縫融合處理技術(shù)后，更消除 了光學(xué)縫隙，這樣和普通硬拼接系統(tǒng)相比，在技術(shù)水平和顯示效果上，就有了質(zhì)的差異和提 高，從而使顯示的圖像完全一致，無任何物理或光學(xué)分割，保證了顯示圖像的完整性和美觀 性；所述節(jié)點機還包括透視校正系統(tǒng)，所述透視校正系統(tǒng)具體包括斜視狀態(tài)模型構(gòu)造系統(tǒng)，用于根據(jù)顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)及用戶觀察點位置參數(shù)模
9擬出觀察點不在投影區(qū)域正上方時斜視狀態(tài)下的觀看狀態(tài)三維模型；投影矩陣校正系統(tǒng)，用于根據(jù)所述模擬得到的斜視狀態(tài)下的觀看狀態(tài)三維模型計 算得到校正投影矩陣方程結(jié)果，并根據(jù)校正方程對投影圖像進行校正后發(fā)送給其所對應(yīng)的 投影機。通過透視校正系統(tǒng)對輸出到地幕上的畫面進行一個斜視錐的矯正，從而真正實現(xiàn) 投影出的圖像是三維透視效果，用戶從高處看可以明顯體會從高空往下看的三維體驗。如圖6所示，所述控制系統(tǒng)包括燈光音響系統(tǒng)、主控系統(tǒng)以及中央控制平臺；所述中央控制平臺連接所述人機交互系統(tǒng)，包括一個總的中央控制軟件，通過以 太網(wǎng)與人機交互系統(tǒng)、燈光音響系統(tǒng)、信息屏主控系統(tǒng)、地幕主控系統(tǒng)連接。中央控制系統(tǒng) 主要用于對信息屏和地幕系統(tǒng)進行開關(guān)機、啟動程序、播片、采集、互動、3D數(shù)字沙盤顯示等 同步操作。而信息屏主控系統(tǒng)和地幕主控系統(tǒng)則根據(jù)中央控制系統(tǒng)的命令或者人機交互系 統(tǒng)的命令進行相應(yīng)操作，并控制各自節(jié)點機完成相應(yīng)命令，同步投影機輸出等。所述主控系統(tǒng)至少包括地幕屏主控系統(tǒng)以及信息屏主控系統(tǒng)；所述主控系統(tǒng)提取顯示屏位置以及用戶觀察點位置信息，并根據(jù)顯示屏位置和用 戶觀察點位置確定相機參數(shù)及投影參數(shù)；并根據(jù)所述相機參數(shù)及投影參數(shù)確定當(dāng)前投影過 程的影像、模型及地形等GIS參數(shù)信息；并將所述相機參數(shù)、投影參數(shù)、影像參數(shù)、模型參數(shù) 及地形等GIS參數(shù)分配給節(jié)點機組。所述地幕主控系統(tǒng)根據(jù)中央控制平臺的命令控制其所對應(yīng)的地幕屏節(jié)點機組執(zhí) 行相應(yīng)操作；從而地幕屏節(jié)點機控制無縫融合系統(tǒng)對地幕屏投影機組進行投影圖像的邊緣 融合拼接操作；控制透視校正系統(tǒng)對地幕屏投影機組進行投影圖像的三維圖像斜視錐的矯 正操作；所述信息屏主控系統(tǒng)根據(jù)中央控制平臺的命令控制其所對應(yīng)的信息屏節(jié)點機組 執(zhí)行相應(yīng)操作；從而信息屏節(jié)點機控制無縫融合系統(tǒng)對信息屏投影機組進行投影圖像的邊 緣融合拼接操作；控制透視校正系統(tǒng)對信息屏投影機組進行投影圖像的三維圖像斜視錐的 矯正操作；所述中央控制平臺通過對所述地幕屏主控系統(tǒng)以及信息屏主控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制 操作，確保所述地幕顯示屏以及信息顯示屏的顯示圖像保持關(guān)聯(lián)一致。所述展現(xiàn)三維圖像的裝置還包括數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)分別連接所述 投影系統(tǒng)以及人機交互系統(tǒng)；用于根據(jù)所述人機交互系統(tǒng)的指令存儲以及輸出給所述投影系統(tǒng)所要進行投影 的圖像數(shù)據(jù)。所述人機交互系統(tǒng)包括外設(shè)裝置；所述外設(shè)裝置至少包括觸摸屏、觸摸幕、3D鼠標或激光筆，用于結(jié)合所述計算機系 統(tǒng)提供人機交互界面，接受并實施其所接受到的指令；所述觸摸屏和觸摸幕用于所述裝置的整體工作模式切換、顯示區(qū)域切換(區(qū)域1， 區(qū)域2等)以及圖層切換；所述3D鼠標用于在所述裝置中實現(xiàn)投影信號的自由漫游，平移，拉近拉遠操作；所述激光筆用于進行點擊操作及漫游操作，通過多個激光筆的應(yīng)用來實現(xiàn)多點模 擬觸摸功能。[0135]此外，外設(shè)還可包括3D立體眼鏡，可以在立體模式下觀看到數(shù)字沙盤模型的3D立 體效果。通過人機交互系統(tǒng)的交互模式，為用戶提供全方位、多功能的操作體驗。綜上所述，基于實施例1以及實施例2的描述，本實用新型所提供的技術(shù)方案對比 現(xiàn)有技術(shù)，存在如下幾點特征1、由于顯示屏采用整幅屏幕，所以消除了傳統(tǒng)拼接存在的屏幕間的物理縫隙，從 而使得投影屏幕顯示圖象整幅保持完整，無人為分割。而采用無縫融合處理技術(shù)后，更消除 了光學(xué)縫隙，這樣和普通硬拼接系統(tǒng)相比，在技術(shù)水平和顯示效果上，就有了質(zhì)的差異和提 高，從而使顯示的圖像完全一致，無任何物理或光學(xué)分割，保證了顯示圖像的完整性和美觀 性；2、采用多塊屏幕同時顯示，支持多屏同步顯示結(jié)構(gòu)，真正實現(xiàn)了突破了傳統(tǒng)的數(shù) 字沙盤的使用方式，跳出了有限的顯示方式和顯示空間，拓展了數(shù)字沙盤使用方式，大大提 高了數(shù)字沙盤在城市規(guī)劃設(shè)計展覽展現(xiàn)等方面的應(yīng)用；3、通過透視校正系統(tǒng)對輸出到地幕上的畫面進行一個斜視錐的矯正，從而真正實 現(xiàn)投影出的圖像是三維透視效果，用戶從高處看可以明顯體會從高空往下看的三維體驗；4、通過人機交互系統(tǒng)的交互模式，為用戶提供全方位、多功能的操作體驗。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改 進和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
1權(quán)利要求一種展現(xiàn)三維圖像的裝置，包括顯示系統(tǒng)，用于接受投影并進行三維圖像數(shù)據(jù)信息顯示；投影系統(tǒng)，用于根據(jù)控制命令進行圖像投影；主控機，用于生成三維圖像投影參數(shù)，三維圖像投影參數(shù)包括顯示屏顯示區(qū)域參數(shù)、用戶觀察點位置參數(shù)以及單臺投影機投影區(qū)域參數(shù)，主控機并將三維圖像投影參數(shù)分發(fā)給節(jié)點機；節(jié)點機，所述節(jié)點機為若干臺，每臺節(jié)點機對應(yīng)控制若干臺投影機，所述節(jié)點機用于根據(jù)接收到來自主控機的三維圖像投影參數(shù)生成待顯示的三維圖像數(shù)據(jù)，同時用于控制若干臺投影機投射所述三維圖像數(shù)據(jù)至顯示系統(tǒng)；各節(jié)點機對應(yīng)控制投射的三維圖像數(shù)據(jù)在顯示屏幕上共同匯聚組合成三維圖像整體；其特征在于，所述顯示系統(tǒng)包括地幕顯示屏；所述地幕顯示屏呈水平方向設(shè)置；所述地幕顯示屏為整塊屏幕。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像展現(xiàn)裝置，其特征在于，所述顯示系統(tǒng)還包括信息顯示屏； 所述信息顯示屏在所述地幕顯示屏的一端呈豎直方向設(shè)置；所述信息顯示屏為整塊屏幕。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像展現(xiàn)裝置，其特征在于，所述投影系統(tǒng)中投影機數(shù)量大于二臺。
專利摘要本實用新型涉及一種展現(xiàn)三維圖像的裝置，屬于數(shù)字三維多媒體技術(shù)領(lǐng)域。為改善目前數(shù)字沙盤的表現(xiàn)及觀看模式、消除顯示縫隙及斜視錐失真的問題，本實用新型提供一種展現(xiàn)三維圖像的裝置，包括顯示系統(tǒng)，包括地幕顯示屏及信息顯示屏；所述地幕顯示屏呈水平方向設(shè)置，所述信息顯示屏在所述地幕顯示屏的一端呈豎直方向設(shè)置；所述地幕顯示屏以及所述信息顯示屏均為整塊屏幕。該技術(shù)方案保證了顯示圖像的完整性和美觀性，拓展了數(shù)字沙盤的使用方式，真正實現(xiàn)投影出的圖像是三維透視效果，大大提高了數(shù)字沙盤在城市規(guī)劃設(shè)計展覽展現(xiàn)等方面的應(yīng)用能力。
文檔編號H04N5/74GK201757829SQ20102016142
公開日2011年3月9日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者吳昊, 徐琳, 朱旭平, 朱杰, 遲偉, 遲華 申請人:北京偉景行數(shù)字城市科技有限公司