阅读说明：本技术 一种裸眼3d投影显示系统 (Naked eye 3D projection display system ) 是由 苏学艺 于 2018-06-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种裸眼3D投影显示系统,包括光学采集单元、人机交互单元、裸眼3D显示单元、集群服务器单元和三维渲染单元,所述人机交互单元与三维渲染单元连接,集群服务器单元分别与三维渲染单元、光学采集单元和裸眼3D显示单元连接,裸眼3D显示单元包括投影机、投影屏幕、光栅板和菲涅耳透镜。本发明无需佩戴助视设备,便能看到三维的虚拟与现实的融合,并可以借助人机互动单元,使观看者能与裸眼3D显示单元中的展示的三维虚拟物体进行交互,极大增加了显示设备的趣味性和吸引性；通过在投影机和投影屏幕之间设置光栅板和菲涅耳透镜,可以简单有效的实现左右眼图像的分离,而且安装方便。(The invention discloses a naked eye 3D projection display system which comprises an optical acquisition unit, a human-computer interaction unit, a naked eye 3D display unit, a cluster server unit and a three-dimensional rendering unit, wherein the human-computer interaction unit is connected with the three-dimensional rendering unit, the cluster server unit is respectively connected with the three-dimensional rendering unit, the optical acquisition unit and the naked eye 3D display unit, and the naked eye 3D display unit comprises a projector, a projection screen, a grating plate and a Fresnel lens. The invention can see the fusion of three-dimensional virtual and reality without wearing a vision-aiding device, and can enable a viewer to interact with a three-dimensional virtual object displayed in a naked eye 3D display unit by means of a human-computer interaction unit, thereby greatly increasing the interest and the attractiveness of the display device; the grating plate and the Fresnel lens are arranged between the projector and the projection screen, so that the left eye image and the right eye image can be separated simply and effectively, and the installation is convenient.)

一种裸眼3D投影显示系统

技术领域

本发明涉及投影显示系统领域，具体是一种裸眼3D投影显示系统。

背景技术

目前的3D技术主要有两大类，一类是戴眼镜的，一类是裸眼的。戴眼镜的3D技术又分为主动式和被动式。所谓主动式，主要是眼镜本身是有源的，采用快门的方式切换左右眼图像。所谓被动式是指眼镜本身是无源的，采用滤光技术实现左右眼图像的分离，如偏振立体眼镜、红蓝立体眼镜等。裸眼3D技术由于不用戴眼镜，受到越来越多人们的关注，可能是未来3D显示技术的方向。目前的裸眼3D显示屏主要在平板显示屏上实现，可以采用光屏障式(Barrier)技术、柱状透镜(LenticularLens)技术来实现，由于柱状透镜(LenticularLens)技术可以更好地利用光能量，因此被更多的应用。

但是，现有的裸眼3D技术无法看到三维的虚拟与现实的融合，无法与展示的三维虚拟物体进行交互，影响其趣味性和吸引性，而且结构安装不方便，耗费成本高。因此，针对这一现状，迫切需要开发一种裸眼3D投影显示系统，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种裸眼3D投影显示系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种裸眼3D投影显示系统，包括光学采集单元、人机交互单元、裸眼3D显示单元、集群服务器单元和三维渲染单元，所述人机交互单元与三维渲染单元连接，所述集群服务器单元分别与三维渲染单元、光学采集单元和裸眼3D显示单元连接，所述裸眼3D显示单元包括投影机、投影屏幕、光栅板和菲涅耳透镜。

作为本发明进一步的方案：所述投影屏幕与投影机之间靠近投影屏幕的内侧设有用于将投影机投射的左眼和右眼图像分别折射向左眼方向和右眼方向的光栅板，在所述光栅板与投影机之间还设置有菲涅耳透镜，且菲涅尔透镜贴近于光栅板和投影屏幕设置。

作为本发明进一步的方案：所述光栅板上设有用于将左眼图像和右眼图像分别折射向左眼方向和右眼方向的凹凸纹路，且光栅板上的凹凸纹路是竖直方向延伸的。

作为本发明进一步的方案：所述光学采集单元包括多目相机，多目相机与集群服务器单元连接；所述多目相机的硬件参数与软件参数均保持一致，硬件参数包括芯片、相机电路和镜头的参数，软件参数包括分辨率、曝光时间，所述多目相机各个镜头的光心位于同一水平面，并且相邻的相机的间距相等。

作为本发明进一步的方案：所述人机交互单元包括红外投影仪、红外摄像头和分析处理器，所述红外投影仪和红外摄像头分别连接至分析处理器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该裸眼3D投影显示系统，无需佩戴助视设备，便能看到三维的虚拟与现实的融合，并可以借助人机互动单元，使观看者能与裸眼3D显示单元中的展示的三维虚拟物体进行交互，极大增加了显示设备的趣味性和吸引性；通过在投影机和投影屏幕之间设置光栅板和菲涅耳透镜，可以简单有效的实现左右眼图像的分离，而且安装方便。

附图说明

图1为本发明的结构组成框图。

图2为本发明中多目相机的排列结构示意图。

图3为本发明中裸眼3D显示单元的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种裸眼3D投影显示系统，包括光学采集单元30、人机交互单元10、裸眼3D显示单元50、集群服务器单元40和三维渲染单元20，所述人机交互单元10与三维渲染单元20连接，所述集群服务器单元40分别与三维渲染单元20、光学采集单元30和裸眼3D显示单元50连接。

本实施例中，所述裸眼3D显示单元50包括投影机501、投影屏幕502、光栅板503和菲涅耳透镜504，所述投影屏幕502与投影机501之间靠近投影屏幕502的内侧设有用于将投影机501投射的左眼和右眼图像分别折射向左眼方向和右眼方向的光栅板503，在所述光栅板503与投影机501之间还设置有菲涅耳透镜504，所述菲涅尔透镜504贴近于光栅板503和投影屏幕502设置，所述光栅板503上设有用于将左眼图像和右眼图像分别折射向左眼方向和右眼方向的凹凸纹路，所述光栅板503上的凹凸纹路是竖直方向延伸的。

投影机501依据不同的列分别显示左眼图像和右眼图像，一般采取左眼图像和右眼图像采取隔列显示，即一列显示左眼的图像，一列显示右眼的图像，在光栅板503上对应于不同的左眼图像或右眼图像设置不同角度的倾斜面，用以将对应的左眼图像或右眼图像分别折射到左眼的方向或右眼的方向，这些不同角度的倾斜面的倾斜角度可以利用光楔偏折光线的角度计算公式根据入射光的方向和左眼图像或右眼图像的折射方向轻易的计算出来，这些不同角度的倾斜面互相交错排列在光栅板503上即形成了凹凸条纹，由于人类的左右眼通常是水平排列的，因此，光栅板503上的倾斜面或凹凸纹路通常是竖直方向延伸的；光栅板503与菲涅耳透镜504相配合能使折射的左右图像和右眼图像的光线更趋合理，投影屏幕502上图像观看效果更佳，光栅板503的设计更具有周期性，增加光栅板503的制造工艺性，安装方便。

本实施例中，所述光学采集单元30包括多目相机301，多目相机301与集群服务器单元40连接；所述多目相机301的硬件参数与软件参数均保持一致，硬件参数包括芯片、相机电路和镜头的参数，软件参数包括分辨率、曝光时间，所述多目相机301各个镜头的光心位于同一水平面，并且相邻的相机的间距相等。

本实施例中，所述人机交互单元10包括红外投影仪、红外摄像头和分析处理器，所述红外投影仪和红外摄像头分别连接至分析处理器，采集观察者的信息比如位置、动作等信息然后将这些数据发送到三维渲染单元20，这时三维渲染单元20会根据人机交互单元10传过来的信息对光学采集单元30所采集到的各个角度的图像进行渲染，然后将渲染结果和光学采集单元30所采集的数据共同发送至集群服务器单元40，集群服务器单元40将这些数据进行处理并合成，然后输出到裸眼3D显示单元50进行显示。

人机交互单元10与三维渲染单元20协同工作，为渲染提供出发指令和响应指令，三维渲染单元20中存储了三维虚拟物体和场景渲染图像，渲染图像为带透明通道的渲染纹理，即纹理中没有虚拟物体或场景则为透明通道，这便于后续与相机图像的叠加，集群服务器单元40中存储有光学采集单元30所采集的相机图像，在三维渲染单元20将渲染图像传送至集群服务器单元40后，集群服务器单元40开始对图像进行处理并合成，当渲染为透明通道时候则显示相机图像，当渲染为非透明通道时显示渲染图像，处理结束后将最终图像发送至裸眼3D显示单元50进行显示。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。