專利名稱：三維彩色動(dòng)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(dòng)態(tài)圖像的生成及顯示方法。
背景技術(shù)：
人在觀察物體時(shí)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(gè)物體在兩眼看來(lái)“相同”時(shí)，即視野誤差很小時(shí)，被觀察物體處于較遠(yuǎn)位置；當(dāng)視野誤差很大時(shí)，被觀察物體處于較近位置，由此我們感覺(jué)立體空間的存在。視差印像在人的大腦當(dāng)中形成一個(gè)景物深度部分，處理技術(shù)復(fù)雜，因?yàn)橐暡钍且粋€(gè)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(gè)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(gè)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?cè)诳臻g觀測(cè)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(gè)三角函數(shù)的關(guān)系，三角函數(shù)在處理過(guò)程中和軟件的無(wú)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(jué)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(guó)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(mén)驅(qū)動(dòng)，總體成本昂貴，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大多立體圖像顯示方法，只是人為地將景深拉開(kāi)，具有一定的層次感，但立體感不強(qiáng)。例如公開(kāi)號(hào)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(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種三維圖像的生成方法及其顯示系統(tǒng)。該申請(qǐng)可將三維圖像或指定的照片通過(guò)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(wú)法拍攝的圖像，并對(duì)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(shí)，對(duì)物體的處理采用線性處理，未考慮人眼觀察物體時(shí)必然存在的非線性誤差并對(duì)其進(jìn)行修正；2.對(duì)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(wú)法調(diào)整；4.對(duì)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(wèn)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(guò)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(dòng)態(tài)的立體圖像顯示，成本低、效果更好的三維彩色動(dòng)態(tài)圖像的生成及顯示方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是三維彩色動(dòng)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(jué)修正函數(shù)f(Xw)，f(Yw)，f(Zw)，f(Xw，Yw，Zw)，校正視覺(jué)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(dòng)畫(huà)中組成物體任意一點(diǎn)v在3D max場(chǎng)景中的絕對(duì)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(dòng)畫(huà)文件的投影面的序號(hào)；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(gè)N值為0，兩相鄰N值之差的絕對(duì)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(gè)BMP圖像文件。
選擇模型參數(shù)，經(jīng)過(guò)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(duì)應(yīng)行的那個(gè)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(dòng)時(shí)，對(duì)所述指定物體不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)處理后生成對(duì)應(yīng)的多個(gè)BMP格式的三維靜態(tài)顯示文件，并將所述多個(gè)三維靜態(tài)顯示文件轉(zhuǎn)換成一個(gè)AVI格式的視頻文件，即可得到立體化動(dòng)態(tài)圖像文件。
通過(guò)與計(jì)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(dòng)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(dòng)處理圖形文件并生成對(duì)應(yīng)的BMP或AVI彩色立體文件，在處理過(guò)程中引入了視覺(jué)誤差修正函數(shù)，修正了人的視覺(jué)誤差，轉(zhuǎn)換后的彩色動(dòng)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(duì)投影平面的兩側(cè)都進(jìn)行了處理，每一個(gè)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(duì)角線長(zhǎng)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(guò)a、c兩個(gè)參數(shù)的建立，可以對(duì)圖像大小進(jìn)行等比例或不等比例的縮放；引入b、d兩個(gè)參數(shù)，此時(shí)(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(shí)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(gè)源圖像生成一個(gè)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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(dòng)畫(huà)中組成物體任意一點(diǎn)v在3D max場(chǎng)景中的絕對(duì)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(pán)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(hào)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(pán)在程序的界面中輸入。
N為用戶需要設(shè)定1幀動(dòng)畫(huà)文件的投影面的序號(hào)，N＝-P、-P+1、……、0、1、……、P-1、P，P為自然數(shù)，應(yīng)由用戶利用鍵盤(pán)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(gè)N值為0，兩相鄰N值之差的絕對(duì)值為1，N的總數(shù)為2P+1個(gè)；例如P＝1，N可取-1，0，1三個(gè)值，共有三個(gè)數(shù)。
P＝2，N可取-2，-1，0，1，2五個(gè)值，共有五個(gè)數(shù)。N的總數(shù)為2P+1個(gè)。
該三維變換軟件處理的任何一幀動(dòng)畫(huà)文件將生成2P+1個(gè)BMP圖像文件，即由第0000001號(hào)……第000000(2P+1)號(hào)組成，在2P+1個(gè)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(gè)BMP圖像文件中該點(diǎn)v在每個(gè)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(gè)BMP圖像文件，自動(dòng)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(dòng)命名*.BMP。
*＝0…0[N+i(2P+1)-P)]式中i為動(dòng)畫(huà)的幀號(hào)，i＝1，2，3，……，q(1≤i≤q)例如[N+i(2P+1)-P]＝5時(shí)，*＝0000005；[N+i(2P+1)-P]＝15時(shí)，*＝0000015。
下面分析上述公式(1)(2)的物理意義引入視覺(jué)修正函數(shù)f(Xw)，f(Yw)，f(Zw)，f(Xw，Yw，Zw)，校正視覺(jué)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(hào)無(wú)關(guān)，因此上述公式還可寫(xiě)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(shí)，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(duì)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(duì)值較大時(shí)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(gè)參數(shù)，a、c∈(0.2，1.8)時(shí)可對(duì)圖像進(jìn)行等比例或不等比例縮放(a＝c時(shí)等比例縮放)。
還引入了b、d兩個(gè)參數(shù)，b、d∈(-0.2，0.2)，這兩個(gè)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(jué)函數(shù)為線性函數(shù)的情況，實(shí)際上任何一個(gè)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(jué)函數(shù)設(shè)為非線性函數(shù)，這時(shí)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(gè)源圖像生成一個(gè)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(dòng)態(tài)圖像方法中利用數(shù)學(xué)模型將2P+1個(gè)源圖像合成為一個(gè)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(duì)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(dòng)畫(huà)文件共有q幀，則經(jīng)過(guò)三維透視變換處理后共生成(2P+1)q個(gè)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(gè)文件，即第一幀圖像，2P+1個(gè)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(hào)文件最左端截取2P+1列，對(duì)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(duì)應(yīng)行的所述第V列的那個(gè)象素的R、G、B值。此時(shí)程序生成一個(gè)序號(hào)為“0000001”(序號(hào)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(hào)，第0000003號(hào)……第00…0(2P+1)號(hào)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(hào)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(hào)(即序號(hào)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(shí)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(gè)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(gè)文件相同。
通過(guò)以上兩種數(shù)學(xué)模型的變換，如果僅僅是對(duì)1幀圖像進(jìn)行處理的情況，此時(shí)，所生成的三維靜態(tài)BMP圖像文件已能夠通過(guò)與計(jì)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(duì)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(dòng)態(tài)畫(huà)面。
依次對(duì)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(hào)、0…0(2P+3)號(hào)、……、0…0(4P+2)號(hào)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(hào)文件，類推……直到生成第“0…0q”號(hào)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(gè)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(guò)上述步驟完成了本發(fā)明三維動(dòng)態(tài)圖像的顯示方法中的，將2P+1個(gè)源圖像合成為一個(gè)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(dòng)進(jìn)行的)即可生成動(dòng)態(tài)AVI視頻文件。
如圖4所示，通過(guò)與計(jì)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(lái)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(guò)操縱計(jì)算機(jī)就可以看到一種真實(shí)的彩色動(dòng)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(duì)角線長(zhǎng)度的二分之一。
本發(fā)明將茶壺、紐帶模型等3DMAX動(dòng)畫(huà)轉(zhuǎn)換為三維彩色動(dòng)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(shí)鐘頻率為3GHz，內(nèi)存為4G(8條512MB)的計(jì)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(dòng)態(tài)立體圖像顯示，將茶壺的圖片導(dǎo)入3DMAX軟件中或通過(guò)3DMAX制作立體圖，茶壺在3DMAX場(chǎng)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(duì)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(chǔ)路徑；a＝1b＝0 c＝1d＝0e＝0.5f＝0Yv＝120 Yd＝25cmXo＝0 Yo＝0按下render，通過(guò)數(shù)學(xué)公式(1)(2)對(duì)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(chǔ)路徑，將9幀(2p+1).bmp個(gè)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(dòng)態(tài)AVI視頻文件，通過(guò)與計(jì)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(dòng)態(tài)彩色立體圖像。
實(shí)施例2紐帶的彩色動(dòng)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(dòng)態(tài)圖，對(duì)所述三維動(dòng)態(tài)圖在3DMAX場(chǎng)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(guò)上述操作將在3DAX中生成含有紐帶的大量3DMAX文件，對(duì)含有紐帶的大量3DMAX文件通過(guò)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(duì)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(chǔ)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(guò)數(shù)學(xué)公式(1)(2)對(duì)紐帶進(jìn)行渲染，對(duì)應(yīng)P＝4時(shí)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(chǔ)路徑，將9幀(2p+1).bmp個(gè)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(dòng)態(tài)AVI視頻文件，通過(guò)與計(jì)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(dòng)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(duì)角線長(zhǎng)度的二分之一。
權(quán)利要求
1.一種三維彩色動(dòng)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(guò)與計(jì)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(dòng)態(tài)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動(dòng)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(jué)修正函數(shù)f(Xw)，f(Yw)，f(Zw)，f(Xw，Yw，Zw)，校正視覺(jué)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(dòng)畫(huà)中組成物體任意一點(diǎn)v在3D max場(chǎng)景中的絕對(duì)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(dòng)畫(huà)文件的投影面的序號(hào)；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(gè)N值為0，兩相鄰N值之差的絕對(duì)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(gè)BMP圖像文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維彩色動(dòng)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(guò)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(dòng)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(duì)應(yīng)行的那個(gè)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(dòng)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(dòng)時(shí)，對(duì)所述指定物體不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)處理后生成對(duì)應(yīng)的多個(gè)BMP格式的三維靜態(tài)顯示文件，并將所述多個(gè)三維靜態(tài)顯示文件轉(zhuǎn)換成一個(gè)AVI格式的視頻文件，即可得到動(dòng)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(dòng)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(kāi)了一種三維彩色動(dòng)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(dòng)態(tài)畫(huà)面；通過(guò)與計(jì)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(dòng)態(tài)顯示。有益效果是能夠自動(dòng)處理圖形文件并生成對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)彩色立體文件，在處理過(guò)程中引入了視覺(jué)誤差修正函數(shù)，修正了人的視覺(jué)誤差，立體圖像有更大的景深，觀看這種立體動(dòng)態(tài)AVI格式圖像的立體感更強(qiáng)，無(wú)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(duì)角線長(zhǎng)度的二分之一。
文檔編號(hào)H04N7/24GK1845173SQ20061001345
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)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(guó)謙, 馬國(guó)俊, 肖力 申請(qǐng)人:天津市秋宇科工貿(mào)有限公司, 李明