三维立体投影显示系统方案

1、一、单通道三维立体投影显示系统单通道三维立体投影显示系统是一套基于高端PC虚拟现实工作站平台的入门级虚拟现实三维投影显示系统，该系统通常以一台图形计算机为实时驱动平台，两台叠加的立体版专业LCD或DLP投影机作为投影主体显示一幅高分辨率的立体投影影像，所以通常又称之为单通道立体投影系统。我们采用成熟的偏振光成像技术或世界最先进的光谱分离立体成像技术来生成单通道立体图像。采用光谱分离立体成像技术最大的优点是三维立体图像色彩饱和度更高、立体感更强，为虚拟仿真用户提供一个有立体感的沉浸式虚拟三维显示和交互环境，同时也可以显示非立体影像，而由于虚拟仿真应用的特性和要求，通常情况下均使用其立体模式。在虚

2、拟现实应用中用以显示实时的虚拟现实仿真应用程序，该系统通常主要包括专业投影显示系统、悬挂系统、成像装置等三部分，在众多的虚拟现实三维显示系统中，单通道立体投影系统是一种低成本、操作简便、占用空间较小（可选择正投或背投）具有极好性能价格比的小型虚拟三维投影显示系统，其集成的显示系统使安装、操作使用更加容易方便，被广泛应用于高等院校和科研院所的虚拟现实实验室中。投影系统是正投或背投，应该依据展示空间面积大小与实际需要来选择。正投系统更为紧凑，占用的空间更小，投影幕墙具有较好的稳定性。背投主要适用于空间比较大，而且投影前需要讲解人的场合。由于光线从另一侧打在投影幕上，讲解人不会挡住光线，也不会被强烈

3、的光线损伤视力。系统结构示意图二、双通道立体投影显示系统为了拓宽观察视角，满足控制室与演示中心多面板现实的需要，我们使用两套立体投影设备拼接成为宽幅面的双通道平板立体显示系统。双通道显示系统的宽度适宜进行平板显示（如果是更大的视角，使用柱面环幕则更有利于产生视野封闭的巨大沉浸感。）对于双通道立体投影显示系统而言，各通道间的亮度与色彩平衡也是至关重要的技术要求。目前通常采用偏振立体成像技术实现被动式三维立体成像,就是在输出左右立体像对的两台高亮度的LCD或DLP投影机前安装具有不同极化方向的偏振片。但其所使用的投影幕必须是具有高增益指数的金属投影幕，而且投影幅面一般应该控制在150英寸范围以内，

4、否则在不同的视点观看时会出现因高增益而引起的“太阳效应”，所以不适用于多通道立体投影显示系统。目前，一种全新的基于光学虑波的技术成功解决了这个问题，它就是来自德国的Infitecplus，Infitecplus是目前世界最先进的立体成像技术，中铭科技推出的多通道虚拟现实系统正是基于该项技术的一套完美的多通道虚拟现实投影显示系统解决方案。偏振技术成像的太阳效应Infitec立体成像技术的效果Infitec技术（干涉滤波技术）采用高质量滤光技术，分离光谱以便适合人的每只眼睛，生成无重像的被动立体图像，所以，无需特殊的具有偏振特性的屏幕或电子眼镜，只需配戴专业Infitec眼镜即可，Infitec眼

5、镜不需要配备电源和复杂的电路，因此舒适感和沉浸感更好，眼镜轻便，由于不需信号同步发射器，所以配戴者的头部可随意移动，配戴者互相之间不会产生干扰，这样Infitec还可以满足有大量观众场合的应用。三、多通道三维立体投影显示系统多通道三维立体投影显示系统是一种沉浸感最好的虚拟仿真环境，系统采用环形的投影屏幕作为仿真应用的显示载体，所以通常又称为环幕投影系统。根据环形幕半径的大小，通常有120、135、180、240、270、360度弧度不等。多通道虚拟三维投影显示系统是目前非常流行的一种具有高度沉浸感的虚拟现实显示系统，该系统以多通道视景同步技术、数字图像边缘融合技术、多通道亮度和色彩平衡技术和多

6、通道视景同步技术为支撑,将三维图形计算机生成的三维数字图像实时地输出并显示在一个超大幅面的环形投影幕墙上，并以立体成像的方式呈现在观看者的眼前，使观看者和参与者获得一种身临其境的虚拟仿真视觉感受。它是整个虚拟现实系统的重要的组成部分。该系统通常用于一些大型的虚拟仿真应用，比如：航空航天、科学可视化、军事模拟、地形地貌、地理信息系统（GIS）、建筑视景与城市规划地震及消防演练仿真、模拟驾驶系统、地质、矿产、石油等大型场景仿真环境。非线性几何校正&边缘融合处理器CompactUTMCompactUTM系列非线性几何校正&边缘融合处理器适用于处理图像在柱幕、球幕或不规则曲面显示幕上投影的问题。Com

7、pactUTM是一种独特的图像处理器，可以使任何输入的图像弯曲、融合并使颜色匹配。图形工作站（信号源）产生的VGA或DVI信号输入到CompactUTM处理器，经过校正后的信号再输出到投影机，通过VGA或DVI信号工作，因此不依赖投影机的类型。CompactUTM百两秤塑号分为:CompactUTMBasic、CompactUTMZer0。其分别在与：CompactUTMZerO实时的零画面延迟和交互式应用CompactUTMBasic3侦的画面延迟和非交互式应用CompactUTM可以利用多个投影机，组成一个无缝、连续、亮度、色度、均匀的显示系统。例如典型的球幕、柱幕、折幕显示系统；投影系统

8、的设计是由随机的CompactControl软件完成，它以人性化的计算机界面而著称。方便的安装使CompactUTM通过电缆即可连接图形工作站和投影仪；支持各种图形工作站及所有数字投影器。主要功能：数字非线性几何校正；数字边缘融合；数字热点补偿；数字伽码校正；多通道立体环幕显示系统构成四、CAVE沉浸式三维显示系统CAVE系统是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术的房间式投影可视协同环境，该系统可提供一个房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备（如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等），

9、从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于投影面几能够覆盖用户的所有视野，所以CAVE系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感受。基于系统这种完全沉浸式显示环境特性，CAVE为科学家带来了种伟大而创新的思考方式，扩展了人类的思维。科学家能直接看到他们的创意和研究对象。比如：大气学家能“钻进”飓风的中心观看空气复杂而混乱无序的结构；生物学家能检查DNA规则排列的染色体链对结构，并虚拟拆开基因染色体进行科学研究；理化学家能深入到物质的微细结构或广袤环境中进行试验探索，可以说，CAVE可以应用于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域，是一种全新的、高级的科学数据可视化手段。通常，我们的系统是以4台或6台高性能连网PC作为一个并行计算集群系统来替代传统CAVE配置中昂贵的UNIX图形工作站，采用高性能的主动或被动式立体显示技术，每台PC工作站分别负责CAVE系统中一个投影面的立体影像绘制工作.并通过网络同步控制技术和变形矫正算法，使每台工作站绘制的场景分别同步无失真地显示输出，并投射在相应的立方体投影面上。从而产生一个完全沉浸的虚拟仿真可