本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的前序部分的可視化裝置。

背景技術(shù)：

在廣義上來(lái)講，本發(fā)明屬于借助計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)使物體或材料在屏幕上可視化的領(lǐng)域，其中真實(shí)材料的數(shù)字化表示或真實(shí)物體表面的數(shù)字化表示被應(yīng)用于(渲染到)為任意形式的虛擬物體，然后在用戶選擇的照明條件和用戶選擇的觀察方向的條件下，將按此方式模擬出的虛擬物體的外觀顯示在屏幕上。

材料的外觀應(yīng)理解為意味著表示物理材料(例如物體的表面)的視覺(jué)影像，所述影像在由不同照明和觀察條件下的所有其色彩、結(jié)構(gòu)和材料特性的整體決定。材料特性例如包括半透明。外觀數(shù)據(jù)是材料的外觀的數(shù)字化表示。渲染應(yīng)理解為意味著將描述材料的外觀的數(shù)據(jù)(即外觀數(shù)據(jù))計(jì)算機(jī)圖形化地應(yīng)用于虛擬材料或物體的表面，并顯示該虛擬材料或物體。術(shù)語(yǔ)“外觀”、“外觀數(shù)據(jù)”和“渲染”本身已被限定在相關(guān)專用范圍內(nèi)，因此也被用于本文的語(yǔ)境中。

在舉例來(lái)說(shuō)如產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性應(yīng)用中，需要外觀數(shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。外觀數(shù)據(jù)和/或數(shù)據(jù)集的已知示例包括所謂雙向紋理函數(shù)(btf)以及空間變化雙向反射分布函數(shù)(svbrdf)。為了獲得一組外觀數(shù)據(jù)，舉例來(lái)說(shuō)如真實(shí)材料和/或真實(shí)物體表面的btf或svbrdf，要針對(duì)大量的照明方向和觀察方向?qū)λ懻摰奈矬w的代表性表面區(qū)域逐個(gè)像素地進(jìn)行比色測(cè)量，一般是通過(guò)使用多個(gè)數(shù)字彩色照相機(jī)以及包括數(shù)百個(gè)點(diǎn)光源的綜合照明系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，所述點(diǎn)光源被布置為分布于待測(cè)量材料的上半球和/或下半球。

真實(shí)材料的可獲得的外觀數(shù)據(jù)被用于可視化，也就是，利用將外觀數(shù)據(jù)用作輸入數(shù)據(jù)的數(shù)字渲染技術(shù)，在任意期望的照明條件和任意期望的觀察方向下，以渲染到任意形式的虛擬物體上的形式，將材料圖形化地顯示在屏幕上。適當(dāng)?shù)匿秩炯夹g(shù)和相應(yīng)的軟件在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中是公知的，且不是本發(fā)明的主題。僅需提及的是，這種渲染技術(shù)能夠?qū)τ谌我庠O(shè)定的照明方向和任意設(shè)定的觀察方向，從對(duì)應(yīng)于真實(shí)材料的每個(gè)像素的外觀數(shù)據(jù)中提取顏色值(顏色反射率值)，其中可以通過(guò)對(duì)外觀數(shù)據(jù)中包含的值之間進(jìn)行插值來(lái)計(jì)算出中間值。

在所述可視化技術(shù)的所有實(shí)際應(yīng)用中，尋求在所有照明和觀察條件下，基礎(chǔ)真實(shí)材料和/或物體的外觀與虛擬物體之間的盡可能好的匹配，真實(shí)材料的外觀已被渲染到了所述虛擬物體上。如果假設(shè)所使用的渲染技術(shù)本身足夠強(qiáng)大，則虛擬化的質(zhì)量主要取決于基礎(chǔ)外觀數(shù)據(jù)的質(zhì)量。此外，一些真實(shí)材料相比于其他的而言較不適用于模擬可視化。最終，只能通過(guò)視覺(jué)比較基礎(chǔ)真實(shí)材料和/或物體與虛擬物體來(lái)評(píng)估可視化質(zhì)量，但是其中該視覺(jué)比較應(yīng)當(dāng)盡可能多地在受控的照明和觀察條件下進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)此背景，本發(fā)明的目的是提供一種可視化裝置，其能夠進(jìn)行真實(shí)物體與虛擬物體的直接視覺(jué)評(píng)估和比較，所述虛擬物體通過(guò)該真實(shí)物體的數(shù)字外觀數(shù)據(jù)的基于計(jì)算機(jī)的渲染而顯示在屏幕上。該可視化裝置尤其是意在能夠在受控的照明和觀察條件下進(jìn)行評(píng)估和/或比較。

利用根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，所述可視化裝置的特征在于獨(dú)立權(quán)利要求1的特征。根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的優(yōu)選實(shí)施方式和改進(jìn)方式是從屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明的重點(diǎn)如下。一種可視化裝置包括真實(shí)燈箱，所述真實(shí)燈箱包括照明陣列和限制壁，所述限制壁相對(duì)于觀察者而言是后壁。真實(shí)燈箱的后限制壁被實(shí)現(xiàn)為屏幕，該裝置包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為在屏幕上顯示虛擬燈箱，使得顯示在屏幕上的虛擬燈箱看起來(lái)形成真實(shí)燈箱的連續(xù)向后延伸，從而給觀察者這是一個(gè)連續(xù)的燈箱的印象。此外，計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為在屏幕上顯示至少一個(gè)虛擬物體，使得該虛擬物體看起來(lái)位于虛擬燈箱中。

真實(shí)燈箱和形成了真實(shí)燈箱的虛擬延續(xù)的虛擬燈箱的根據(jù)本發(fā)明的組合，使得觀察者能在非常逼真的條件下以直接與真實(shí)物體比較的方式來(lái)評(píng)估渲染至虛擬物體的數(shù)字外觀數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的綜合方案允許在不受限的情況下評(píng)估材料，同時(shí)利用明確界定且標(biāo)準(zhǔn)化的觀察環(huán)境來(lái)保持對(duì)形狀和光線的影響的完全控制。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，真實(shí)燈箱包括真實(shí)底限制壁和真實(shí)側(cè)限制壁，在真實(shí)底限制壁和兩個(gè)真實(shí)側(cè)限制壁的每個(gè)之間實(shí)現(xiàn)以常數(shù)或多面方式形成圓角的真實(shí)過(guò)渡區(qū)域。此外，虛擬燈箱包括虛擬底限制壁和虛擬側(cè)限制壁，在虛擬底限制壁和兩個(gè)虛擬側(cè)限制壁中的每個(gè)之間實(shí)現(xiàn)以常數(shù)或多面方式形成圓角的虛擬過(guò)渡區(qū)域。此外，在觀察者看來(lái)真實(shí)過(guò)渡區(qū)域和虛擬過(guò)渡區(qū)域彼此無(wú)縫過(guò)渡，其中真實(shí)過(guò)渡區(qū)域有利地向后延伸，并且虛擬過(guò)渡區(qū)域也相應(yīng)地向后延伸。

于是虛擬燈箱有利地包括虛擬后限制壁以及位于虛擬底限制壁和虛擬后限制壁之間的虛擬過(guò)渡區(qū)域，該虛擬過(guò)渡區(qū)域被實(shí)現(xiàn)為以常數(shù)或多面方式形成圓角。

虛擬燈箱適宜地包括位于虛擬后限制壁和虛擬側(cè)限制壁之間的虛擬過(guò)渡區(qū)域，這些虛擬過(guò)渡區(qū)域被實(shí)現(xiàn)為以常數(shù)或多面方式形成圓角。

虛擬后限制壁和虛擬側(cè)限制壁和虛擬底限制壁之間的虛擬過(guò)渡區(qū)域的形狀有利地為回旋曲線。

由于形成圓角(以常數(shù)或多面方式形成圓角)的過(guò)渡區(qū)域，因此在顯示虛擬燈箱時(shí)幾乎沒(méi)有或沒(méi)有明顯的視差誤差(parallaxerror)。

可視化裝置有利地包括第一傳感器陣列，用于檢測(cè)觀察者眼睛的位置。第一傳感器陣列和計(jì)算機(jī)有利地被實(shí)現(xiàn)為確定觀察者眼睛在支撐座區(qū)域上方的高度，且該裝置包括受控于計(jì)算機(jī)的、用于調(diào)節(jié)真實(shí)燈箱在支撐座區(qū)域上方的高度的裝置，其中計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為基于所確定的觀察者眼睛在支撐座區(qū)域上方的高度來(lái)設(shè)置真實(shí)燈箱在支撐座區(qū)域上方的高度。這樣能保證觀察者總是具有最佳的觀察條件，而與其物理高度無(wú)關(guān)。

根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式，第一傳感器陣列和計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為確定觀察者眼睛相對(duì)于真實(shí)燈箱的位置，所述計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為基于所確定的觀察者眼睛位置來(lái)調(diào)節(jié)虛擬燈箱的透視顯示，使得無(wú)論觀察者處于任意位置，在觀察者看起來(lái)虛擬燈箱都顯示為真實(shí)燈箱的連續(xù)延伸。

計(jì)算機(jī)有利地被實(shí)現(xiàn)為將輸入到所述計(jì)算機(jī)的真實(shí)材料或物體的外觀數(shù)據(jù)渲染到虛擬物體上。

計(jì)算機(jī)尤其有利地被實(shí)現(xiàn)為基于所確定的觀察者眼睛的位置來(lái)調(diào)節(jié)虛擬物體的透視顯示。觀察者因此總是從相同的透視視角看到真實(shí)物體和虛擬物體。

根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的另一個(gè)有利的實(shí)施方式，在計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存基于不同的觀察角度的多個(gè)監(jiān)視器配置文件，計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為當(dāng)渲染虛擬燈箱或虛擬物體時(shí)，根據(jù)所確定的觀察者眼睛相對(duì)于真實(shí)燈箱的位置，從儲(chǔ)存的監(jiān)視器配置文件中選擇或計(jì)算出一監(jiān)視器配置文件并使用該監(jiān)視器配置文件。使用與觀察角度相關(guān)的監(jiān)視器配置文件，進(jìn)一步提高了顯示質(zhì)量。

根據(jù)另一個(gè)有利實(shí)施方式，可視化裝置包括第二傳感器陣列，用于檢測(cè)放在真實(shí)燈箱中的一個(gè)或多個(gè)真實(shí)物體的空間取向，且計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為將相應(yīng)的虛擬物體的空間取向調(diào)節(jié)成檢測(cè)到的真實(shí)物體的空間取向。

有利的是，真實(shí)燈箱中的照明條件是可調(diào)的，且計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為在虛擬燈箱內(nèi)復(fù)制真實(shí)燈箱的照明條件并相應(yīng)地調(diào)節(jié)虛擬物體的渲染。觀察者因此總是在相同的照明條件下觀察真實(shí)物體和虛擬物體。

根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式，屏幕為具有在2500至5000cd/m²范圍內(nèi)的高照度的屏幕。根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式，屏幕為自動(dòng)立體(autostereoscopic)屏幕。

根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式，可視化裝置包括第三傳感器陣列，用于檢測(cè)環(huán)境光，計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為基于所檢測(cè)到的環(huán)境光來(lái)調(diào)節(jié)虛擬物體的渲染。這樣能夠保證真實(shí)物體與虛擬物體的客觀比較，與環(huán)境光無(wú)關(guān)。

根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式，可視化裝置包括第四傳感器陣列，用于檢測(cè)真實(shí)燈箱的照明光，計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為基于所檢測(cè)到的照明光來(lái)調(diào)節(jié)虛擬物體的渲染。

可視化裝置適宜地包括與第四傳感器陣列協(xié)作的補(bǔ)償裝置，以補(bǔ)償照明陣列和/或其光源中的變化，尤其是因老化引起的變化。這樣能夠提供和/或改善可視化裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

在根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的一個(gè)變形中，照明陣列由受控于計(jì)算機(jī)的屏幕形成。這樣能使照明光在較大的限制范圍內(nèi)以簡(jiǎn)單的方式根據(jù)各個(gè)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在另一個(gè)變形中，真實(shí)燈箱的側(cè)限制壁及還可以有其底限制壁被實(shí)現(xiàn)為受控于計(jì)算機(jī)的屏幕。這樣一方面允許照亮真實(shí)物體，另一方面允許以完全半球的環(huán)境來(lái)顯示虛擬物體，其中優(yōu)選地將光導(dǎo)材料布置在每?jī)蓚€(gè)相鄰的屏幕之間，以避免產(chǎn)生直角邊緣的印象。另外的或可選的是，屏幕可包括位于其側(cè)邊的圓角過(guò)渡區(qū)域。

附圖說(shuō)明

下面將基于附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖顯示為：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的示例性實(shí)施方式的基本布置的總體概覽示圖；

圖2是圖1中的可視化裝置的更詳細(xì)的示圖；

圖3是圖1中的可視化裝置的基于計(jì)算機(jī)的控制框圖。

圖4是圖1中的可視化裝置的詳細(xì)示圖；

圖5是沿圖4中的v-v線的詳細(xì)虛擬截面；

圖6是沿圖4中的vi-vi線的詳細(xì)虛擬截面；

圖7是沿圖4中的vii-vii線的詳細(xì)虛擬截面；

圖8是闡述了如何調(diào)節(jié)透視視角的框圖；以及

圖9是根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的第二示例性實(shí)施方式的示意性草圖。

具體實(shí)施方式

以下規(guī)則適用于下文中對(duì)附圖的描述：無(wú)論何處的單個(gè)附圖標(biāo)記沒(méi)有存在于圖中，則就這方面來(lái)說(shuō)參考其他的附圖和說(shuō)明書(shū)的相應(yīng)部分。

根據(jù)圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置包括安裝框架1，所述安裝框架1在實(shí)際操作中位于支撐座區(qū)域且容納裝置的所有部件。朝向面對(duì)觀察者b的前方開(kāi)口的真實(shí)燈箱100被布置在安裝框架1的頂部。真實(shí)燈箱100通過(guò)屏幕140封閉其后側(cè)。虛擬燈箱200顯示于屏幕上。真實(shí)物體or置于真實(shí)燈箱100中，而虛擬物體ov顯示在屏幕上，即，在虛擬燈箱200中。觀察者b能同時(shí)看到物體or和ov并從視覺(jué)上比較它們。

圖2和4更詳細(xì)地顯示了可視化裝置。向前方開(kāi)口的真實(shí)燈箱100具有底限制壁110、兩個(gè)側(cè)限制壁120和130以及由屏幕140形成的后限制壁(圖4)。照明陣列150位于燈箱100的頂側(cè)，且包括多個(gè)光源151、152以及用于照明陣列和/或其光源的控制器153，所述多個(gè)光源151、152在其照度和色溫和/或光譜范圍方面是不同的并產(chǎn)生散射光和/或點(diǎn)光?？蛇x的是，照明陣列150也可以由計(jì)算機(jī)控制的屏幕形成。

真實(shí)燈箱100實(shí)際上根據(jù)與已知的該類型燈箱相同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此不需要進(jìn)行很詳細(xì)的描述。其照明陣列150在可選的且特別是標(biāo)準(zhǔn)化的照明條件下(例如具有期望的且特別是標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量的散射光和/或點(diǎn)光)照亮位于燈箱內(nèi)的真實(shí)物體。

計(jì)算機(jī)300設(shè)置為與真實(shí)燈箱100側(cè)向相鄰，并控制可視化裝置的所有組件和/或功能。在真實(shí)燈箱100下方設(shè)置有可拉出的抽屜，在所述抽屜中設(shè)有計(jì)算機(jī)300的用戶接口160。舉例來(lái)說(shuō)，用戶接口可實(shí)現(xiàn)為具有觸摸感應(yīng)屏幕的平板電腦。計(jì)算機(jī)300還配備有數(shù)據(jù)接口170(圖3)，通過(guò)該數(shù)據(jù)接口可以從外部輸入數(shù)據(jù)尤其是外觀數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)300包括作為其最重要的元件的渲染引擎350(圖3)，用于顯示虛擬燈箱200并將外觀數(shù)據(jù)應(yīng)用于虛擬物體并在屏幕140上顯示該虛擬物體。

由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)且能受控于計(jì)算機(jī)300的旋轉(zhuǎn)和/或傾斜工作臺(tái)180被布置在真實(shí)燈箱100的底限制壁110中，所述工作臺(tái)180用于放置在其上的真實(shí)物體。

根據(jù)圖2，可視化裝置還包括與計(jì)算機(jī)300協(xié)作的多種傳感器陣列，下面將對(duì)其進(jìn)行描述。

第一傳感器陣列包括兩組傳感器311和312，并與計(jì)算機(jī)300一起形成身體和頭部/臉部識(shí)別系統(tǒng)。第一傳感器陣列311-312和計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為確定觀察者的眼睛的位置。眼睛的位置應(yīng)理解為意味著一方面是觀察者的眼睛在支撐座區(qū)域s上方的高度，而另一方面是觀察者的眼睛相對(duì)于真實(shí)燈箱100的位置。舉例來(lái)說(shuō)，兩個(gè)傳感器陣列以本身已知的方式配備有一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)和紅外傳感器。

安裝框架1被提供有可以通過(guò)液壓或電力馬達(dá)拉長(zhǎng)或收回的腿11，利用所述腿11，可以根據(jù)所檢測(cè)和/或計(jì)算出的觀察者眼睛的高度，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置190(僅象征性地顯示，且受控于計(jì)算機(jī)300)將真實(shí)燈箱100在支撐座區(qū)域s上方的高度(以及因此當(dāng)然還有虛擬燈箱200的高度)自動(dòng)設(shè)置為最優(yōu)值，其中，高度的最優(yōu)值應(yīng)理解為意味著這樣的高度，在此高度觀察者已經(jīng)暢通無(wú)阻地看到燈箱，但不能直接看到照明陣列150的光源。

觀察者的眼睛相對(duì)于真實(shí)燈箱100的位置提供了觀察者看向真實(shí)燈箱100中的空間方向(透視視角(perspective))。計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為基于所檢測(cè)到的觀察者的眼睛相對(duì)于真實(shí)燈箱100的位置，調(diào)節(jié)虛擬燈箱200以及其中所顯示的虛擬物體ov的透視顯示(perspectivedisplay)，從而使觀察者從與看真實(shí)物體or相同的透視視角看到虛擬燈箱200和其中所顯示的虛擬物體ov。

第二傳感器陣列由多個(gè)照相機(jī)形成，在本方案中為四個(gè)照相機(jī)321、322、323和324。它用于檢測(cè)放在真實(shí)燈箱100中的真實(shí)物體or的空間定向。計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為將顯示在屏幕140上的虛擬物體ov的空間定向調(diào)節(jié)成所檢測(cè)到的真實(shí)物體or的空間定向。

第三傳感器陣列331包括用于檢測(cè)環(huán)境光的傳感器。該傳感器可被實(shí)現(xiàn)為提供環(huán)境光測(cè)量功能的顏色測(cè)量裝置。借助于傳感器331和計(jì)算機(jī)300，可以基于所檢測(cè)到的環(huán)境光來(lái)調(diào)節(jié)虛擬燈箱200中的虛擬物體ov的渲染。

第四傳感器陣列341監(jiān)控照明陣列150所產(chǎn)生的光，并與控制器153協(xié)作，補(bǔ)償照明陣列150中的變化，例如由老化引起的變化，以確保照明的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。可以按照與傳感器331類似或相同的方式實(shí)現(xiàn)第四傳感器陣列341。此外，計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為在渲染虛擬物體ov時(shí)，還考慮第四傳感器陣列341所檢測(cè)到的照明光和/或所述照明光的變化。

圖3為顯示剛才已描述的可視化裝置的組件如何與計(jì)算機(jī)300交互的框圖。

根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的最重要的特征是虛擬燈箱200，所述虛擬燈箱200能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)300空間地顯示在屏幕140上，從而使得其對(duì)于觀察者b來(lái)說(shuō)顯示成真實(shí)燈箱100的向后延伸，即給觀察者一種印象，認(rèn)為站在一個(gè)(進(jìn)一步向后延伸的)燈箱的前方。虛擬燈箱200在某種程度上是真實(shí)燈箱100的虛擬復(fù)制，且數(shù)字地儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)300中。計(jì)算機(jī)300可以根據(jù)觀察者b(的眼睛)的位置來(lái)改變和/或調(diào)節(jié)虛擬燈箱200在屏幕上的空間顯示。為此，計(jì)算機(jī)300與由第一傳感器陣列311-312形成的眼睛跟蹤系統(tǒng)協(xié)作，確定觀察者的眼睛相對(duì)于真實(shí)燈箱100的位置。這個(gè)位置限定了觀察透視視角，且用于根據(jù)觀察者眼睛的位置來(lái)調(diào)節(jié)虛擬燈箱200的透視顯示。為此，如圖8的框圖所示，觀察者眼睛的位置(方框401)被用于重新計(jì)算所需的投影(方框402)，然后計(jì)算虛擬燈箱的新的合成圖像(方框403)，最后在屏幕上顯示該合成圖像(方框404)?？梢源_定，虛擬物體ov的透視顯示可以根據(jù)同樣的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

如圖4所示，舉例來(lái)說(shuō)，真實(shí)燈箱100的兩個(gè)水平底部側(cè)邊緣并非呈直角，而是呈圓角。為此，在真實(shí)燈箱100的底限制壁110與兩個(gè)側(cè)限制壁120和130中的每個(gè)之間分別實(shí)現(xiàn)圓角的真實(shí)過(guò)渡區(qū)域121至131，且優(yōu)選的——但并非必須——從前向后延伸。兩個(gè)真實(shí)過(guò)渡區(qū)域的曲率半徑的尺寸在前部是例如約55mm，在后部就在屏幕140處是例如約105mm。在此顯示的兩個(gè)過(guò)渡區(qū)域121和131為圓錐形。過(guò)渡區(qū)域原則上也可以由將相互傾斜的多個(gè)平坦的區(qū)域或面并置而形成。于是在橫截面中過(guò)渡區(qū)域的曲率不會(huì)是常數(shù)，而是線性部分的組合。以此方式實(shí)現(xiàn)的過(guò)渡區(qū)域在下文中稱為“以多面方式形成圓角”。

虛擬燈箱200包括虛擬底限制壁210、兩個(gè)虛擬側(cè)限制壁220和230以及虛擬后限制壁240。類似于真實(shí)燈箱100，在虛擬底限制壁210與兩個(gè)虛擬側(cè)限制壁220和230中的每個(gè)之間分別設(shè)置有(以常數(shù)或多面方式)形成圓角的虛擬過(guò)渡區(qū)域221或231，其中虛擬過(guò)渡區(qū)域優(yōu)選為同樣向后延伸并分別與真實(shí)燈箱100的真實(shí)過(guò)渡區(qū)域121和131無(wú)縫連接。如上所述，虛擬燈箱200的透視顯示(perspectivedisplay)是一直由計(jì)算機(jī)300調(diào)節(jié)成由觀察者(的眼睛)的位置所限定的透視視角。這樣可以給觀察者只看到一個(gè)燈箱的印象。

由于分別的形成圓角(以常數(shù)或多面方式形成)的真實(shí)過(guò)渡區(qū)域121和131以及虛擬過(guò)渡區(qū)域221和231，觀察者不會(huì)注意到虛擬燈箱200的投影中的(較小的)視差，這進(jìn)一步增強(qiáng)了連續(xù)燈箱的錯(cuò)覺(jué)。

在一種改進(jìn)方式中，虛擬燈箱200的虛擬后限制壁240與虛擬底限制壁210和虛擬側(cè)限制壁220和230之間的虛擬過(guò)渡區(qū)域241、242和243也可以實(shí)現(xiàn)為圓角，如圖5至7中概要所示，其中三個(gè)過(guò)渡區(qū)域241、242和243的形狀優(yōu)選為回旋曲線。

所有的真實(shí)和/或虛擬過(guò)渡區(qū)域或單個(gè)的真實(shí)和/或虛擬過(guò)渡區(qū)域原則上也可以由將相互傾斜的多個(gè)平坦的區(qū)域或面并置而形成。于是在橫截面中過(guò)渡區(qū)域的曲率不會(huì)是常數(shù)，而是線性部分的組合。

計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為在屏幕140上顯示至少一個(gè)任意種類的虛擬物體ov。為此，描述虛擬物體的物理外形的相應(yīng)數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中和/或從外部輸入計(jì)算機(jī)中，其中可以以任意取向來(lái)顯示虛擬物體ov。此外，計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為將輸入計(jì)算機(jī)中或儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中的真實(shí)物體或材料的外觀數(shù)據(jù)渲染至虛擬物體ov，其中計(jì)算機(jī)300按照與在真實(shí)燈箱100中獲取的相同的照明條件下執(zhí)行渲染。同樣地，以與真實(shí)燈箱100中的真實(shí)物體or的觀察者的透視視角匹配的投影(透視視角)來(lái)顯示虛擬物體ov。如果真實(shí)燈箱100中的照明條件改變，則虛擬燈箱200中的照明條件也自動(dòng)改變，并且在渲染時(shí)考慮改變后的照明條件，其中利用傳感器331所檢測(cè)到的環(huán)境光也考慮在內(nèi)。

可以利用照相機(jī)321-324和/或由它們形成的第二傳感器陣列(與計(jì)算機(jī)300協(xié)作)來(lái)檢測(cè)放置在真實(shí)燈箱100中的真實(shí)物體or的空間位置和/或取向。此外，計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為將屏幕140上所顯示的虛擬物體ov的空間取向調(diào)節(jié)為實(shí)時(shí)檢測(cè)到的真實(shí)物體or的空間取向，即，按照與真實(shí)燈箱100中的真實(shí)物體or的取向相同的取向在虛擬燈箱200中顯示虛擬物體ov。

通常會(huì)使用監(jiān)視器配置文件來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳屏幕顯示質(zhì)量。屏幕所顯示的顏色和/或亮度或多或少取決于觀察的角度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)，所使用的用于屏幕140的多個(gè)不同的監(jiān)視器配置文件被儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)300中，其中在以不同的豎直和水平的觀察角度校準(zhǔn)屏幕時(shí)，產(chǎn)生了這些監(jiān)視器配置文件。計(jì)算機(jī)300實(shí)現(xiàn)為根據(jù)觀察者(的眼睛)的位置選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)視器配置文件，并在渲染虛擬燈箱以及首先是虛擬物體時(shí)考慮該監(jiān)視器配置文件。如果監(jiān)視器配置文件不適合于觀察者眼睛的位置所確定的觀察角度，則計(jì)算機(jī)300還能計(jì)算出適用的監(jiān)視器配置文件，例如通過(guò)對(duì)鄰近真實(shí)觀察角度的多個(gè)已所儲(chǔ)存的觀察角度相對(duì)應(yīng)的監(jiān)視器配置文件進(jìn)行插值來(lái)計(jì)算。

圖9為顯示根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的另一個(gè)典型實(shí)施方式的草圖。

在該典型實(shí)施方式中，真實(shí)燈箱100a的頂限制壁、底限制壁和側(cè)限制壁被實(shí)現(xiàn)為受控于計(jì)算機(jī)300的屏幕150a、110a、120a和130a。為了避免或至少減少每?jī)蓚€(gè)相鄰屏幕之間的直角過(guò)渡印象，可以在這些過(guò)渡區(qū)域布置光導(dǎo)材料l。在一個(gè)變形中，只有真實(shí)燈箱的頂限制壁和兩個(gè)側(cè)限制壁是由屏幕形成的。

這些屏幕可以實(shí)現(xiàn)為曲面和/或可包括在其邊緣的圓角過(guò)渡區(qū)域，從而避免直角過(guò)渡。

頂部屏幕150a和兩個(gè)側(cè)部屏幕120a和130a以及也可適用的底部屏幕110a一方面用于照亮真實(shí)物體，另一方面用于以完全半球的環(huán)境或“場(chǎng)景”(預(yù)先記錄的)顯示虛擬物體，其中半球被相應(yīng)地投影至屏幕相對(duì)于彼此的直角布置中，其中通過(guò)利用選擇出的環(huán)境照亮虛擬物體來(lái)執(zhí)行渲染。

實(shí)時(shí)同步和調(diào)節(jié)的外觀渲染(照明光、環(huán)境光、觀察者的位置、真實(shí)物體的取向和位置)保證給予觀察者非常深的印象，并能保證精確且有意義地評(píng)估外觀數(shù)據(jù)以及基于所述外觀數(shù)據(jù)的渲染的質(zhì)量，并使真實(shí)燈箱中的真實(shí)材料或物體能與虛擬燈箱中的虛擬物體進(jìn)行比較。