幻影立體實時顯示系統(tǒng)及其顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于三維顯示【技術(shù)領(lǐng)域】。包括圖像采集箱（1）、燈光組件、圖像采集裝置和立體成像裝置，待成像物品（9）放置在圖像采集箱（1）內(nèi)；燈光組件固定在圖像采集箱（1）內(nèi)，為待成像物品（9）提供照明；圖像采集裝置包括四個攝像頭（7），投影儀（3）與計算機圖形信息處理裝置（2）的輸出端口連接，立體成像裝置接收投影儀（3）的投影。顯示方法，包括以下步驟：四個攝像頭（7）分別提取待成像物品（9）四個方位的四幅圖像；利用LABVIEW將四幅圖像裁剪，得到四幅子圖像，拼接四幅子圖像為一個正方形的組合圖像；投影儀（3）將組合圖像投影到立體成像裝置上。具有實時動態(tài)顯示待成像物品、結(jié)構(gòu)簡單、能夠放大顯示等優(yōu)點。
【專利說明】幻影立體實時顯示系統(tǒng)及其顯示方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]幻影立體實時顯示系統(tǒng)及其顯示方法，屬于三維顯示【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的幻影立體顯示系統(tǒng)都是預先對待成像物品進行拍攝，然后拍攝的圖片經(jīng)過處理后在立體成像裝置上成像，無法實時顯示待成像物品，使用不方便，更無法達到動態(tài)顯示待成像物品的效果。目前的立體顯示系統(tǒng)將采集的待成像物品的多個方位的圖像直接投影到立體成像裝置上，待成像物品的立體圖像會非常小，不便于觀察，而且立體感不強。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實時顯示待成像物品的立體圖像、使用方便、結(jié)構(gòu)簡單的幻影立體實時顯示系統(tǒng)及其顯示方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該幻影立體實時顯示系統(tǒng)，包括: 圖像采集箱，是由非透光材質(zhì)制成的封閉箱體，待成像物品放置在圖像采集箱內(nèi)；
燈光組件，固定在圖像采集箱內(nèi)，為待成像物品提供照明；
圖像采集裝置，包括四個同高度固定在圖像采集箱內(nèi)的攝像頭，四個攝像頭對稱分布在待成像物品的四個方位；
計算機圖形信息處理裝置，與攝像頭連接，利用LABVIEW將四個攝像頭提取的四幅圖像裁剪為相同大小的等腰三角形，并拼接為一個正方形的組合圖像；
投影儀，與計算機圖形信息處理裝置的輸出端口連接；
立體成像裝置，接收投影儀的投影。通過圖像采集箱和燈光組件為待成像物品制造一個封閉且明亮的空間，結(jié)構(gòu)簡單，防止外界因素干擾，提高顯示效果，通過四個攝像頭同時提取待成像物品的四個方位的四幅圖像，從而能夠?qū)崟r顯示，而且可以動態(tài)顯示待成像物品的圖像，使用非常方便。
[0005]優(yōu)選的，所述燈光組件包括焊接到電路板上的紅色、綠色和藍色三原色LED燈，LED燈陣列成同心的圓形并固定在圖像采集箱的頂板上。通過三原色的LED燈可以實現(xiàn)全彩效果，增加顯示效果，通過試驗，從頂板上對待成像物品進行照射，能夠減少燈光對攝像頭所拍攝圖像的影響，而且圓形陣列的LED燈燈光分布均勻。
[0006]優(yōu)選的，所述LED燈為貼片5730高亮LED燈，LED燈連接有SB42510芯片和濾波電容。高亮LED燈亮度高，顯示效果更好，但高亮LED燈相較普通LED功率要大很多倍，而且產(chǎn)熱現(xiàn)象明顯，為保證其使用壽命，不能采用直接PWM調(diào)制方案來控制其光強，而是采用PWM調(diào)制經(jīng)驅(qū)動SB42510芯片并加濾波電容進行濾波改變電壓的方式來控制LED陣的亮度，提高LED燈11的使用壽命。
[0007]優(yōu)選的，所述立體成像裝置包括投影幕布和四棱椎體，投影幕布水平固定在反光鏡組件的上方，四棱椎體由四塊等腰三角形的透明玻璃拼接構(gòu)成，四棱椎體倒置在投影幕布的上方，四棱椎體的中心軸線垂直于投影幕布。投影幕布不透明也不透光，有效防止光線直接射過，避免出現(xiàn)重影，立體像清晰，而且成本低。
[0008]上述的幻影立體實時顯示系統(tǒng)的顯示方法，包括以下步驟:
步驟1，四個攝像頭分別提取待成像物品四個方位的四幅圖像；
步驟2，計算機圖形信息處理裝置利用LABVIEW將對四幅圖像進行裁剪，得到四幅包含待成像物品圖像的子圖像，拼接四幅子圖像為一個正方形的組合圖像；攝像頭所拍攝的圖像都是矩形的，如果直接將四個攝像頭所拍攝的四幅圖像拼接到一個正方形中并成像，會造成圖像非常小，立體效果差，通過對圖像進行裁剪后拼接能夠放大后進行投影顯示，而且不會出現(xiàn)重影；
步驟3，投影儀將組合圖像投影到立體成像裝置上。
[0009]優(yōu)選的，圖像采集箱的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)載物臺，待成像物品放置在旋轉(zhuǎn)載物臺上，旋轉(zhuǎn)載物臺帶動待成像物品旋轉(zhuǎn)，重復步驟I?3實時動態(tài)顯示待成像物品。能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)顯示立體圖像，配合燈光組件能夠給人強烈的視覺沖擊。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟2具體包括以下步驟:
步驟201，建立四個空數(shù)組al、a2、a3、a4，利用LABVIEW將待成像物品四個方位圖像按順序存儲在al、a2、a3、a4數(shù)組中；建立一個正方形的空數(shù)組a0 ；
步驟202，在al中裁剪出一個包含待成像物品圖像的等腰直角三角形的數(shù)組all，且數(shù)組all的斜邊位于al在待成像物品圖像的上側(cè)或下側(cè)的第η行，同樣在a2、a3和a4中裁剪出與數(shù)組all大小相同的數(shù)組a21、a31和a41，all、a21、a31、a41對應(yīng)的賦給aO，n是整數(shù)，且I < η < 200。從al的第η行開始實際上就是把沒有待成像物品圖像的前η行裁除，能夠使待成像物品圖像盡可能的布滿整個all，使待成像物品的圖像放大后進行立體顯示，便于觀察，提高顯示效果。
[0011]優(yōu)選的，步驟201所述數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為640X640 ；
步驟202具體包括以下步驟:
步驟20201，將al的第η行像素點提取出來，賦給數(shù)組aO的第一行，將al中第n+i行的第i列至第640-1列像素點提取出，賦給aO中第i行的第i列至第640-1列，依次執(zhí)行直到i=320，i是I?320的整數(shù)，得到all ；
步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2的第480_n列像素點提取出來，賦給數(shù)組aO的第640列，將a2中第480- (n+i)列的第i行至第640_i行像素點提取出，賦給aO中第640-1列的第i行至第640-1行，依次執(zhí)行直到i=320，得到a21，i是I?320的整數(shù)；步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ；
步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ；
步驟20205，all、a21、a31和a41合成640X640的數(shù)組a0，并通過LABVIEW顯示出圖像。在al、a2、a3、a4中分別裁剪出大小相同的等腰直角三角形，并直接賦給a0，計算量少，操作方便。
[0012]優(yōu)選的，步驟201所述數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為640X640 ；
步驟202具體包括以下步驟:
步驟20201，將al中第η行的第e列至640_e列像素點提取出來將al中第n+i行的第i+e列至第640- (i+e)列像素點提取出來，依次執(zhí)行直到i+e=320，得到all，i是從I開始的整數(shù)，e是I?160之間的任意整數(shù)；
步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2中第480_n列的第e行至第640_e行像素點提取出來，將a2中第480- (n+i+e)列的第i+e行至第640- (i+e)行像素點提取出來，依次執(zhí)行直到i+e=320，得到a21 ；
步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ；
步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ；
步驟20205，all、a21、a31和a41拼接為一個像素大小為(640_2e) X (640_2e)的正方形數(shù)組后映射到數(shù)組aO中，并通過LABVIEW顯示出圖像。從al中第η行的第e列至640_e列像素點開始提取，進一步縮小了 all、a21、a31和a41,從而使待成像物品圖像占據(jù)all、a21、a31和a41的比例更大，而且all、a21、a31和a41是與aO中四分之一個等腰直角三角形的數(shù)組是等比例的，通過映射的方法將all、a21、a31和a41等比例的映射到aO相應(yīng)的區(qū)域，進一步放大了待成像物品的圖像，而且因為是等比例放大，不會造成圖像變形。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟2具體包括以下步驟:
步驟201，建立四個空數(shù)組al、a2、a3、a4，利用LABVIEW將待成像物品四個方位圖像按順序存儲在al、a2、a3、a4數(shù)組中；建立一個正方形的空數(shù)組aO ；
步驟202，在al中裁剪出一個包含待成像物品圖像的數(shù)組all，且數(shù)組all的斜邊位于al在待成像物品圖像的上側(cè)或下側(cè)的第η行，同樣在a2、a3和a4中裁剪出與數(shù)組all大小相同的數(shù)組a21、a31和a41，all、a21、a31、a41對應(yīng)的賦給a0，n是整數(shù)，且I彡η彡200 ;
其中步驟201所述數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為640X640 ；
步驟202具體包括以下步驟:
步驟20201，將al的第η行至第n+h行像素點提取出來，得到一個矩形區(qū)域；將al中第n+h+i行的第i列至第640-1列像素點提取出，依次執(zhí)行直到n+h+i=480，得到一個梯形區(qū)域，矩形區(qū)域和梯形區(qū)域構(gòu)成all，i是大于等于I的整數(shù)，h是整數(shù)，且150彡h彡400 ;
步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2的第480_n列至第480_n+h列像素點提取出來，得到一個矩形區(qū)域；將a2中第480-n+h+i列的第i行至第640_i行像素點提取出，依次執(zhí)行直到n+h+i=480，得到一個梯形區(qū)域，矩形區(qū)域和梯形區(qū)域構(gòu)成a21 ；
步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ；
步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ；
步驟20205，all、a21、a31和a41中梯形區(qū)域的斜邊依次重合對接，并將all、a21、a31和a41矩形外側(cè)的長邊延長后構(gòu)成一個邊長為640+2h的正方形，將該正方形等比例縮放并賦給數(shù)組a0，并通過LABVIEW顯示出圖像。通過該方式裁剪的all、a21、a31和a41能夠?qū)^大待成像物品的圖像做充分的放大，同時可以保證待成像物品的圖像包含在all、a21、a31和a41中，滿足對體積較大的待成像物品的放大顯示。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是:
1、實時動態(tài)顯示待成像物品，使用方便，通過圖像采集箱和燈光組件為待成像物品制造一個封閉且明亮的空間，結(jié)構(gòu)簡單，防止外界因素干擾，提高顯示效果，通過四個攝像頭同時提取待成像物品的四個方位的四幅圖像，從而能夠?qū)崟r顯示，而且可以動態(tài)顯示待成像物品的圖像，使用非常方便。
[0015]2、通過三原色的LED燈可以實現(xiàn)全彩效果，增加顯示效果，通過試驗，從頂板上對待成像物品進行照射，能夠減少燈光對攝像頭所拍攝圖像的影響，而且圓形陣列的LED燈燈光分布均勻。
[0016]3、高亮LED燈亮度高，顯示效果更好，但高亮LED燈相較普通LED功率要大很多倍，而且產(chǎn)熱現(xiàn)象明顯，為保證其使用壽命，不能采用直接PWM調(diào)制方案來控制其光強，而是采用PWM調(diào)制經(jīng)驅(qū)動SB42510芯片并加濾波電容進行濾波改變電壓的方式來控制LED陣的亮度，提高LED燈11的使用壽命。
[0017]4、投影幕布不透明也不透光，有效防止光線直接射過，避免出現(xiàn)重影，立體像清晰,而且成本低。
[0018]5、攝像頭所拍攝的圖像都是矩形的，如果直接將四個攝像頭所拍攝的四幅圖像拼接到一個正方形中并成像，會造成圖像非常小，立體效果差，通過對圖像進行裁剪后拼接能夠放大后進行投影顯示，而且不會出現(xiàn)重影。
[0019]6、旋轉(zhuǎn)載物臺帶動待成像物品旋轉(zhuǎn),重復步驟I?3實時動態(tài)顯示待成像物品,配合燈光組件能夠給人強烈的視覺沖擊。
[0020]7、從al的第η行開始實際上就是把沒有待成像物品圖像的前η行裁除，能夠使待成像物品圖像盡可能的布滿整個all，使待成像物品的圖像放大后進行立體顯示，便于觀察，提聞顯不效果。
[0021]8、從al中第η行的第e列至640_e列像素點開始提取，進一步縮小了 all、a21、a31和841，從而使待成像物品圖像占據(jù)&11、&21、&31和a41的比例更大，而且all、a21、a31和a41是與aO中四分之一個等腰直角三角形的數(shù)組是等比例的，通過映射的方法將all、a21、a31和a41等比例的映射到aO相應(yīng)的區(qū)域，進一步放大了待成像物品的圖像，而且因為是等比例放大，不會造成圖像變形。
[0022]9、將all、a21、a31和a41分別裁剪為矩形和等腰梯形的組合，能夠?qū)^大待成像物品的圖像做充分的放大，同時可以保證待成像物品的圖像包含在al 1、a21、a31和a41中，滿足對體積較大的待成像物品的放大顯示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為該緊湊型立體顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖像采集箱的內(nèi)部俯視圖。
[0025]圖3為燈光組件的示意圖。
[0026]圖4為攝像頭的前側(cè)安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為調(diào)整機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為反光鏡組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖7為空數(shù)組al的示意圖。
[0030]圖8為空數(shù)組aO的示意圖。
[0031]圖9為將待成像物品圖像轉(zhuǎn)換成二維數(shù)組存儲在數(shù)組al的示意圖。
[0032]圖10為在al中裁剪all的示意圖。
[0033]圖11為在a2中裁剪a21的示意圖。
[0034]圖12為將all、a21、a31和a41對應(yīng)的賦給aO的示意圖。
[0035]圖13為在al中裁剪a21的實施例2的示意圖。
[0036]圖14為實施例2中all、a21、a31和a41拼接的示意圖。
[0037]圖15為在al中裁剪a21的實施例3的示意圖。
[0038]圖16為實施例3中all、a21、a31和a41拼接的示意圖。
[0039]圖17為圖16中將all、a21、a31和a41矩形外側(cè)的長邊延長后構(gòu)成一個正方形的示意圖。
[0040]其中:1、圖像采集箱2、計算機圖形信息處理裝置3、投影儀4、布景箱體5、投影幕布6、四棱椎體7、攝像頭8、攝像頭固定板9、待成像物品10、旋轉(zhuǎn)載物臺11、LED燈12、第一反光鏡13、第二反光鏡14、第三反光鏡15、螺栓16、彈簧17、攝像頭調(diào)節(jié)板。

【具體實施方式】
[0041]圖f 12是該幻影立體實時顯示系統(tǒng)及其顯示方法的最佳實施例，下面結(jié)合附圖f 17對本發(fā)明做進一步說明。
[0042]參照圖1，該幻影立體實時顯示系統(tǒng)，包括圖像采集箱1、燈光組件、圖像采集裝置、計算機圖形信息處理裝置2、投影儀3和立體成像裝置，圖像采集箱I是由非透光材質(zhì)制成的封閉箱體，待成像物品9放置在圖像采集箱I內(nèi)；燈光組件固定在圖像采集箱I內(nèi)，為待成像物品9提供照明；圖像采集裝置包括四個同高度固定在圖像采集箱I內(nèi)的攝像頭7，四個攝像頭7對稱分布在待成像物品9的四個方位；計算機圖形信息處理裝置2與攝像頭7連接，利用LABVIEW將四個攝像頭7提取的四幅圖像裁剪為相同大小的等腰三角形，并拼接為一個正方形的組合圖像；投影儀3與計算機圖形信息處理裝置2的輸出端口連接，并將組合圖像投影到立體成像裝置上，通過圖像采集箱1、燈光組件和圖像采集裝置實時采集待成像物品9的圖像，對待成像物品9進行實時顯示，使用方便。
[0043]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0044]實施例1
參照圖1，計算機圖形信息處理裝置2為電腦，將圖像存儲在計算機圖形信息處理裝置2內(nèi)，投影儀3通過數(shù)據(jù)線連接計算機圖形信息處理裝置2，立體成像裝置固定在布景箱體4上方。
[0045]立體成像裝置包括投影幕布5和四棱椎體6，投影幕布5水平固定在反光鏡組件的上方，四棱椎體6由四塊等腰三角形的玻璃拼接構(gòu)成，四棱椎體6倒置在投影幕布5的上方，四棱椎體6的中心軸線垂直于投影幕布5,且較佳的四棱椎體6的側(cè)面與投影幕布5的夾角為45°。本發(fā)明的投影幕布5還可以用上側(cè)貼有成像膜的透明玻璃代替，但成像膜的成本高，當然投影幕布5還可以采用磨砂玻璃來代替，但發(fā)明人在用磨砂玻璃實驗后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的立體像出現(xiàn)重影，分析原因后得出的結(jié)論是磨砂玻璃不透明但透光，光線豎直向上的照射到磨砂玻璃上后，會成像并進行漫反射，這是立體成像所要求的，但是還有一部分光不是漫反射，而是直接射過去的，這樣就使得射入人眼的有兩束光，根據(jù)光的可逆原理，會形成兩個虛像，即兩個立體像重影，投影幕布5不透明也不透光，有效防止光線直接射過，避免出現(xiàn)重影，立體像清晰，而且成本低，較佳的，投影幕布5采用白洋布。本實施例中四棱椎體6的玻璃內(nèi)側(cè)分別貼有半透半反膜形成半透半反屏幕，這樣成像更加清晰，因為普通玻璃反射效率只有4%左右，在暗室條件下可以看到，在強光背景下觀察起來就很困難了。四棱椎體6的外側(cè)固定有一個透明的玻璃箱體(圖中未畫出),該玻璃箱體對四棱椎體6進行固定和保護，玻璃箱體的上側(cè)還固定有一個水平的玻璃顯示板(圖中未畫出)，四棱椎體6固定在玻璃顯示板的下側(cè)，利用魚線將四棱椎體6掛放在玻璃顯示板的四角處，隱蔽性好，而且有彈性。
[0046]圖像采集箱I是一個矩形箱體，在圖像采集箱I的四個豎向邊角內(nèi)側(cè)固定有攝像頭固定板8，攝像頭7通過調(diào)整機構(gòu)固定在攝像頭固定板8上，且四個攝像頭7位于同一個高度上，分別提取待成像物品9四個方位的圖像。攝像頭固定板8可以采用電子設(shè)計應(yīng)用中的萬用板，安裝方便。將攝像頭7固定在圖像采集箱I的四個邊角處，能夠使攝像頭7與待成像物品9之間具有足夠的距離，能夠?qū)⒋上裎锲?的圖像完整提取，而且可以利用攝像頭固定板8后側(cè)空間安裝、調(diào)整攝像頭7，使用方便，圖像采集箱I外觀美觀。
[0047]作為進一步的改進，本實施例在圖像采集箱I的底部安裝有一個旋轉(zhuǎn)載物臺10，旋轉(zhuǎn)載物臺10的底部連接有一個驅(qū)動其在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的減速步進電機，待成像物品9放置在旋轉(zhuǎn)載物臺10上。減速步進電機的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度運行的，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的，同時可以控制脈沖頻率來控制減速步進電機的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。
[0048]參照圖3，燈光組件是將LED燈11焊接到電路板上制成，包括紅色、綠色和藍色三原色LED燈11，三原色LED燈11陣列成同心的圓形并固定在圖像采集箱I的頂板上，LED燈11為貼片5730高亮LED燈。燈光組件的制作包括前期的電路板的回執(zhí)，電路板腐蝕和切害I]，繪制PCB版圖后，生成打印圖，并打印在油性A4紙上，將A4紙壓在打磨過的敷銅板上，經(jīng)熨斗反復熨燙，使紙上油墨全部復印到敷銅板上，放入腐蝕液中，電路板腐蝕液為Fecl3+水，較佳的采用溫水，大約20min完成電路板的腐蝕，然后將電路板裁為四塊，將5730高亮LED燈11焊接到電路板上，本實施例中圖像采集箱I的頂板為白色鋁塑板，能夠使燈光更好的反射到下面，使攝像頭7拍攝的圖像更加清晰。
[0049]紅色、綠色和藍色三原色LED燈11能夠得到色彩自由變換的燈光，并通過ARM單片機控制，實現(xiàn)全彩燈效果。LED燈11單元功率為0.5W，相較普通LED功率要大很多倍，而且產(chǎn)熱現(xiàn)象明顯，為保證其使用壽命，而且不能采用直接PWM調(diào)制方案來控制其光強，而是采用PWM調(diào)制經(jīng)驅(qū)動SB42510芯片并加濾波電容進行濾波改變電壓的方式來控制LED陣的亮度，提高LED燈11的使用壽命。
[0050]SB42510是降壓型、PWM控制、功率開關(guān)內(nèi)置的LED驅(qū)動芯片，在寬廣的輸入電壓范圍內(nèi)，輸出電流能達到1A，且內(nèi)置欠壓保護電流、溫度保護電流和限流電路，SB42510采用電流模式控制，電流模式能夠提高快速的瞬態(tài)響應(yīng)，環(huán)路穩(wěn)定性設(shè)計簡單，采用SB42510驅(qū)動IC搭建驅(qū)動電路，最大驅(qū)動電流能夠達到1A，輸入/輸出電壓變化時，負載電流變化范圍在正負1%至內(nèi)。串聯(lián)多個LED時，效率可以達到90%以上，還有過熱保護功能，最為重要的是經(jīng)PWM調(diào)制后的輸出電壓波形穩(wěn)定，能夠提高LED燈11的使用壽命。
[0051]參照圖4?5，調(diào)整機構(gòu)包括螺栓15、彈簧16和攝像頭調(diào)節(jié)板17，攝像頭7固定在攝像頭調(diào)節(jié)板17上，在攝像頭固定板8上開設(shè)有供攝像頭7前端穿過的拍攝孔，螺栓15穿過攝像頭固定板8連接攝像頭調(diào)節(jié)板17，彈簧16套在攝像頭固定板8與攝像頭調(diào)節(jié)板17之間的螺栓15上，可以對攝像頭7進行三維調(diào)節(jié)，使用方便。
[0052]參照圖6，為縮短投影儀3與立體成像裝置之間的距離，以便于在實驗室、教室等空間較小的場所使用，展開待成像物品9，并實時在投影儀3與立體成像裝置之間設(shè)有反光鏡組件，通過反光鏡組件對投影儀3的光線進行多次折射后投影到立體成像裝置上，反光鏡組件固定在布景箱體4內(nèi)。具體的反光鏡組件包括第一反光鏡12、第二反光鏡13和第三反光鏡14,第一反光鏡12與第二反光鏡13相互平行且相向設(shè)置,第一反光鏡12與第二反光鏡13均與水平面成45°角,第三反光鏡14與第二反光鏡13垂直設(shè)置,投影儀3的光線水平到達第一反光鏡12后垂直向下到達第二反光鏡13，然后光線水平到達第三反光鏡14后再次垂直向上到達立體成像裝置。本實施例的第一反光鏡12、第二反光鏡13和第三反光鏡14經(jīng)過了大量的試驗，最終確定其位置，在實驗初期，投影儀3的圖像在投影幕布5上會出現(xiàn)多個重影，經(jīng)過反復查找原因，最終發(fā)現(xiàn)多重影是因為反光鏡的上表面和反光鏡的銀面都進行了反光，而且因為反射角度較大，使得這一現(xiàn)象尤為明顯，所以本實施例中第一反光鏡12、第二反光鏡13和第三反光鏡14的厚度均小于等于3_，從而有效克服了投影幕布5上重影的問題。
[0053]本發(fā)明還提供一種上述幻影立體實時顯示系統(tǒng)的顯示方法。
[0054]該顯示方法包括以下步驟:
步驟1，四個攝像頭7分別提取待成像物品9四個方位的四幅圖像；
攝像頭7初始化，計算機圖形信息處理裝置2中安裝LABVIEW并初始化；
攝像頭7數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C圖形信息處理裝置2是由LABVIEW軟件讀取的，攝像頭7采用USB攝像頭，LABVIEW軟件首先搭建USB總線讀取，打開對應(yīng)的COM 口的攝像頭7，完成USB攝像頭7的數(shù)據(jù)獲取，LABVIEff讀取攝像頭7是通過Acquisit1n Software軟件包。在該軟件包中的VI包含了攝像頭7初始化、開啟、讀取、關(guān)閉和錄像等有關(guān)攝像頭7的管理方面的VI，LABVIEff讀取攝像頭7需要經(jīng)歷的過程是攝像頭7初始化、開啟、圖片格式緩沖的初始化、攝像頭7的讀取和緩存釋放。
[0055]四個攝像頭7對待成像物品9進行拍攝，LABVIEff讀取攝像頭7所拍攝的圖像并存儲；
步驟2，計算機圖形信息處理裝置2利用LABVIEW將對四幅圖像進行裁剪，得到四幅包含待成像物品9圖像的子圖像，拼接四幅子圖像為一個正方形的組合圖像；攝像頭7所拍攝的圖像都是矩形的，如果直接將四個攝像頭7所拍攝的四幅圖像拼接到一個正方形中并成像，會造成圖像非常小，立體效果差。
[0056]步驟3，投影儀3將組合圖像投影到立體成像裝置上。
[0057]步驟2具體包括以下步驟:
步驟201，參照圖7?9，建立四個空數(shù)組al、a2、a3、a4，建立一個正方形的空數(shù)組aO，利用LABVIEW將待成像物品9四個方位圖像轉(zhuǎn)換成二維數(shù)組，并將各二維數(shù)組按順序存儲在數(shù)組al、a2、a3、a4中；二維數(shù)組的每個元素看做為每個像素點,元素值為該像素點RGB值，通過這樣的轉(zhuǎn)變能夠輕易運用LABVIEW中豐富的數(shù)組處理子VI進行各種數(shù)組運算。
[0058]步驟202，在al中裁剪出一個包含待成像物品9圖像的等腰直角三角形的數(shù)組all，且數(shù)組all的斜邊位于al在待成像物品9圖像的上側(cè)或下側(cè)的第η行，同樣在a2、a3和a4中裁剪出與數(shù)組all大小相同的數(shù)組a21、a31和a41，all、a21、a31和a41對應(yīng)的賦給aO，n是整數(shù)，且I < η < 200。η是一個定值，需要根據(jù)待成像物品9圖像在攝像頭7所拍攝圖像中的大小來具體確定，從al的第η行開始實際上就是把沒有待成像物品9圖像的前η行裁除，能夠使待成像物品9圖像盡可能的布滿整個all ;本實施例中all、a21、a31和a41是等腰直角三角形，目的是使待成像物品9圖像元素盡可能的包含在該等腰直角三角形數(shù)組中，如果all是銳角，在拼接all、a21、a31和a41到aO的過程中會出現(xiàn)重疊，容易造成重影，如果all是鈍角，可能會使all無法包含待成像物品9圖像的所有元素，而且拼接后aO中圖像的大小是和等腰直角三角形同樣大小。
[0059]在本實施例中步驟201中數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為 640X640。
[0060]步驟202具體采用以下步驟:
步驟20201，參照圖10，將al的第η行像素點提取出來，賦給數(shù)組aO的第一行，將al中第n+i行的第i列至第640-1列像素點提取出，賦給aO中第i行的第i列至第640_i列，依次執(zhí)行直到i=320，i是I?320的整數(shù)，得到all ；
步驟20202，參照圖11，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2的第480_n列像素點提取出來，賦給數(shù)組aO的第640列，將a2中第480_n+i列的第i行至第640_i行像素點提取出，賦給aO中第640-1列的第i行至第640-1行，依次執(zhí)行直到i=320，得到a21，i是I?320的整數(shù)；
步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ；
步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ；
步驟20205，參照圖12，all、a21、a31和a41合成640X640的數(shù)組aO，并通過LABVIEW顯示出圖像。
[0061]重復步驟I?3，立體成像裝置可以實時顯示待成像物品9的立體形狀，而且通過旋轉(zhuǎn)載物臺10可以實時動態(tài)顯示待成像物品9的形狀，顯示效果更好，更進一步的，通過燈光組件變換不同的色彩，實現(xiàn)全彩燈光效果，可以根據(jù)待成像物品9本身的顏色，燈光組件選擇不同的色彩進行照射，顯示效果好，而且通過燈光組件色彩變換以及旋轉(zhuǎn)載物臺10的旋轉(zhuǎn)，可以看到全彩魔幻轉(zhuǎn)動的物體，給人強烈的視覺沖擊。
[0062]實施例2
本實施例與實施例1的區(qū)別在于上述步驟202中裁剪出數(shù)組all、a21、a31和a41的方法，以及將all、a21、a31和a41合到數(shù)組aO中的方法。
[0063]數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為640X640。
[0064]步驟202具體步驟如下:
步驟20201，參照圖13，將al中第η行的第e列至640_e列像素點提取出來將al中第n+i行的第i+e列至第640- (i+e)列像素點提取出來，依次執(zhí)行直到i+e=320，得到all，i是從I開始的整數(shù)，e是I?160之間的任意整數(shù)；
步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2中第480_n列的第e行至第640_e行像素點提取出來，將a2中第480- (n+i+e)列的第i+e行至第640- (i+e)行像素點提取出來，依次執(zhí)行直到i+e=320，得到a21 ；
步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ；
步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ； 步驟20205，參照圖14，all、a21、a31和a41拼接為一個像素大小為(640_2e) X(640-2e)的正方形后映射到數(shù)組aO中，并通過LABVIEW顯示出圖像。
[0065]本實施例將all、a21、a31和a41裁剪為相對實施例1更加小的數(shù)組，而且該數(shù)組是與aO中四分之一個等腰直角三角形的數(shù)組是等比例的，通過映射的方法將all、a21、a31和a41等比例的映射到aO相應(yīng)的區(qū)域，進一步放大了待成像物品9的圖像，而且因為是等比例放大，不會造成圖像變形。
[0066]實施例3
上述實施例1與實施例2是針對待成像物品9體積較小，待成像物品9的圖像能夠包含在數(shù)組all中的情況，當?shù)妊苯侨切蔚臄?shù)組all無法包含待成像物品9的圖像元素時，步驟202采用以下方法:
在al中裁剪出一個包含待成像物品9圖像的數(shù)組all,數(shù)組all上部為矩形,下部為上寬下窄的等腰梯形，該等腰梯形的長水平邊與所述矩形的下側(cè)長邊等長且重合，等腰梯形的斜邊為45°，矩形的上側(cè)長邊位于al在待成像物品9圖像的上側(cè)的第η行，同樣在a2、a3和a4中裁剪出與數(shù)組all形狀大小相同的數(shù)組a21、a31和a41，將all、a21、a31和a41對應(yīng)的賦給aO。通過待成像物品9圖像裁剪到all中，能夠最大限度的表現(xiàn)待成像物品9，同時不會變形。
[0067]在本實施例中數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為640X640。
[0068]步驟202具體采用以下步驟:
步驟20201，參照圖15，將al的第η行至第n+h行像素點提取出來，得到所述矩形；將al中第n+h+i行的第i列至第640-1列像素點提取出，依次執(zhí)行直到n+h+i=480，得到所述梯形，矩形和梯形構(gòu)成all，i是大于等于I的整數(shù)，h是根據(jù)待成像物品9圖像所需要設(shè)定的一個定值；
步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2的第480_n列至第480_n+h列像素點提取出來，得到矩形；將a2中第480-n+h+i列的第i行至第640_i行像素點提取出，依次執(zhí)行直到n+h+i=480,得到梯形,矩形和梯形構(gòu)成a21 ；
步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ；
步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ；
步驟20205，參照圖16?17，all、a21、a31和a41的梯形斜邊依次重合對接，并將all、a21、a31和a41矩形外側(cè)的長邊延長后構(gòu)成一個邊長為640+2h的正方形，將該正方形等比例縮放至邊長為640并賦給640X640的數(shù)組a0，并通過LABVIEW顯示出圖像。
[0069]實施例3還可以借鑒實施例2將all的矩形豎直邊向al內(nèi)側(cè)移動e的距離，可以進一步放大待成像物品9圖像。以上實施例均是以al、a2、a3、a4像素大小為640X480，a0的像素大小為640X640的例進行說明，熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員知悉al、a2、a3、a4以及aO可以采用任意其他的像素大小的數(shù)組。
[0070]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種幻影立體實時顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括: 圖像采集箱(1)，是由非透光材質(zhì)制成的封閉箱體，待成像物品(9)放置在圖像采集箱(O內(nèi)； 燈光組件，固定在圖像采集箱(I)內(nèi)，為待成像物品(9)提供照明； 圖像采集裝置，包括四個同高度固定在圖像采集箱(I)內(nèi)的攝像頭(7)，四個攝像頭(7)對稱分布在待成像物品(9)的四個方位； 計算機圖形信息處理裝置(2)，與攝像頭(7)連接，利用LABVIEW將四個攝像頭(7)提取的四幅圖像裁剪為相同大小的等腰三角形，并拼接為一個正方形的組合圖像； 投影儀(3)，與計算機圖形信息處理裝置(2)的輸出端口連接； 立體成像裝置，接收投影儀(3)的投影。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幻影立體實時顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述燈光組件包括焊接到電路板上的紅色、綠色和藍色三原色LED燈(11 )，LED燈(11)陣列成同心的圓形并固定在圖像采集箱(I)的頂板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的幻影立體實時顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述LED燈(11)為貼片5730高亮LED燈，LED燈連接有SB42510芯片和濾波電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幻影立體實時顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述立體成像裝置包括投影幕布(5)和四棱椎體(6)，投影幕布(5)水平固定在反光鏡組件的上方，四棱椎體(6)由四塊等腰三角形的透明玻璃拼接構(gòu)成，四棱椎體(6)倒置在投影幕布(5)的上方，四棱椎體(6)的中心軸線垂直于投影幕布(5)。
5.權(quán)利要求1?4任一項所述的幻影立體實時顯示系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，四個攝像頭(7)分別提取待成像物品(9)四個方位的四幅圖像； 步驟2，計算機圖形信息處理裝置(2)利用LABVIEW將對四幅圖像進行裁剪，得到四幅包含待成像物品(9)圖像的子圖像，拼接四幅子圖像為一個正方形的組合圖像； 步驟3，投影儀(3)將組合圖像投影到立體成像裝置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示方法，其特征在于:圖像采集箱(I)的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)載物臺(10)，待成像物品(9)放置在旋轉(zhuǎn)載物臺(10)上，旋轉(zhuǎn)載物臺(10)帶動待成像物品(9)旋轉(zhuǎn)，重復步驟I?3實時動態(tài)顯示待成像物品(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示方法，其特征在于:所述步驟2具體包括以下步驟: 步驟201，建立四個空數(shù)組&1、&2、&3、&4，利用LABVIEW將待成像物品(9)四個方位圖像按順序存儲在al、a2、a3、a4數(shù)組中；建立一個正方形的空數(shù)組a0 ； 步驟202，在al中裁剪出一個包含待成像物品(9)圖像的等腰直角三角形的數(shù)組all，且數(shù)組all的斜邊位于al在待成像物品(9)圖像的上側(cè)或下側(cè)的第η行，同樣在a2、a3和a4中裁剪出與數(shù)組all大小相同的數(shù)組a21、a31和a41，all、a21、a31、a41對應(yīng)的賦給a0，η是整數(shù)，且I彡η彡200。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示方法，其特征在于:步驟201所述數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，a0的像素大小為640X640 ； 步驟202具體包括以下步驟: 步驟20201，將al的第η行像素點提取出來，賦給數(shù)組a0的第一行，將al中第n+i行的第i列至第640-1列像素點提取出，賦給aO中第i行的第i列至第640-1列，依次執(zhí)行直到i=320，i是I?320的整數(shù)，得到all ； 步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2的第480_n列像素點提取出來，賦給數(shù)組aO的第640列，將a2中第480- (n+i)列的第i行至第640_i行像素點提取出，賦給aO中第640-1列的第i行至第640-1行，依次執(zhí)行直到i=320，得到a21，i是I?320的整數(shù)；步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ； 步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ； 步驟20205，all、a21、a31和a41合成640X640的數(shù)組aO,并通過LABVIEff顯示出圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示方法，其特征在于:步驟201所述數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640X480，aO的像素大小為640X640 ； 步驟202具體包括以下步驟: 步驟20201，將al中第η行的第e列至640_e列像素點提取出來將al中第n+i行的第i+e列至第640- (i+e)列像素點提取出來，依次執(zhí)行直到i+e=320，得到all，i是從I開始的整數(shù)，e是I?160之間的任意整數(shù)； 步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2中第480_n列的第e行至第640_e行像素點提取出來，將a2中第480- (n+i+e)列的第i+e行至第640- (i+e)行像素點提取出來，依次執(zhí)行直到i+e=320，得到a21 ； 步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ； 步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ； 步驟20205，all、a21、a31和a41拼接為一個像素大小為(640_2e) X (640_2e)的正方形數(shù)組后映射到數(shù)組aO中，并通過LABVIEW顯示出圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示方法，其特征在于:所述步驟2具體包括以下步驟: 步驟201，建立四個空數(shù)組&1、&2、&3、&4，利用LABVIEW將待成像物品(9)四個方位圖像按順序存儲在al、a2、a3、a4數(shù)組中；建立一個正方形的空數(shù)組aO ； 步驟202，在al中裁剪出一個包含待成像物品(9)圖像的數(shù)組all，且數(shù)組all的斜邊位于al在待成像物品(9)圖像的上側(cè)或下側(cè)的第η行，同樣在a2、a3和a4中裁剪出與數(shù)組a 11大小相同的數(shù)組a21、a31和a41，a 11、a21、a31、a41對應(yīng)的賦給aO，n是整數(shù)，且I彡η彡200 ; 其中步驟201所述數(shù)組al、a2、a3、a4像素大小為640 X 480，aO的像素大小為640X640 ； 步驟202具體包括以下步驟: 步驟20201，將al的第η行至第n+h行像素點提取出來，得到一個矩形區(qū)域；將al中第n+h+i行的第i列至第640-1列像素點提取出，依次執(zhí)行直到n+h+i=480，得到一個梯形區(qū)域，矩形區(qū)域和梯形區(qū)域構(gòu)成all，i是大于等于I的整數(shù)，h是整數(shù)，且150彡h彡400 ; 步驟20202，將a2順時針旋轉(zhuǎn)90度，將a2的第480_n列至第480_n+h列像素點提取出來，得到一個矩形區(qū)域；將a2中第480-n+h+i列的第i行至第640_i行像素點提取出，依次執(zhí)行直到n+h+i=480，得到一個梯形區(qū)域，矩形區(qū)域和梯形區(qū)域構(gòu)成a21 ； 步驟20203，將a3順時針旋轉(zhuǎn)180度，依據(jù)步驟I重復執(zhí)行得到a31 ； 步驟20204，將a4順時針旋轉(zhuǎn)270度，依據(jù)步驟2重復執(zhí)行得到a41 ； 步驟20205，all、a21、a31和a41中梯形區(qū)域的斜邊依次重合對接，并將all、a21、a31和a41矩形外側(cè)的長邊延長后構(gòu)成一個邊長為640+2h的正方形，將該正方形等比例縮放并賦給數(shù)組a0，并通過LABVIEW顯示出圖像。
【文檔編號】G02B27/22GK104317059SQ201410644219
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】魏功祥, 黨寶生, 姜清華 申請人:山東理工大學