具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

沉浸式虚拟现实显示系统可以应用于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域，目前多以LCD 3D拼接屏或大尺寸LCD 3D屏代替投影显示的技术，搭建沉浸式虚拟现实显示系统。现有技术中两种常见的沉浸式虚拟现实显示系统包括：

一、基于背投影墙的沉浸式虚拟现实显示系统，该系统虚拟显示空间是由3个面以上(含3面)硬质背投影墙组成，系统利用多通道视景同步技术，在投影墙上显示整个三维场景内容，当用户站在虚拟显示空间内，并佩戴用于观看影墙三维成像的3D眼镜时，在虚拟显示空间的角落上分别放置红外摄像头用于对用户双眼进行定位，其中，3D眼镜上附着红外标记点。由于3D眼镜上红外标记点的位置和用户的人眼位置相距不大，对比整个系统的规格，可以忽略不计，从而系统利用红外摄像头获取红外标记点的位置参数，以获取用户人眼的位置参数。系统根据获得的用户人眼位置参数，调整影墙图像以匹配用户观看的当前位置(例如：离影墙近画面就会放大，离影墙远画面就会缩小)。并且，结合画面校准系统，校准折角处的画面，使显示图像不会产生畸变。

二、基于LCD 3D拼接屏或基于大尺寸LCD屏的沉浸式虚拟现实显示系统系统。该技术原理和上述技术方案基本一致，但虚拟显示空间由背投影墙替换成LCD 3D拼接屏或大尺寸LCD屏构成(除地屏)，并且改变成显示相匹配的渲染通道和拼接处理器。

然而，由背投影墙构成虚拟显示的沉浸式虚拟现实显示系统，需要在环境较暗才能看清，对环境光线要求高，并且显示画面的色彩饱和度不高，观看效果不佳，而且，投影机寿命较短，需要经常维修更换；基于LCD 3D拼接屏或基于大尺寸LCD屏的沉浸式虚拟现实显示系统，比起背投影墙，虽然不需要对环境光线有过高的要求，色彩饱和度也更高，但是长期使用，会造成单元间亮度与色彩衰减不一致，并不可恢复。此外，LCD 3D拼接屏的屏间存在物理拼缝，影响观看效果，而大尺寸LCD屏存在运输困然问题。

随着显示屏制造技术的提高，出现了发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)3D显示屏。LED 3D显示屏自体发光，不受环境光线限制；显示画面色彩饱和度高、显示屏间拼接无缝、使用寿命长。而与LED 3D显示器相配合的3D眼镜，主要通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)来实现3D效果，属于主动式3D技术，又叫时分法遮光技术或液晶分时技术。当3D信号输入到显示设备(诸如显示器、投影机等)后，图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生，通过红外发射器，蓝牙等无线方式将这些帧信号传输出去，负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉(摄像机拍摄不出来效果)，便观看到立体影像。本发明将LED 3D屏幕应用于沉浸式虚拟现实显示系统中，可以大幅度减少现有沉浸式虚拟现实显示系统中各种终端显示的局限性。本发明的沉浸式虚拟现实显示系统，以四块LED 3D显示屏组成进行说明。

图1为本发明提供的基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法的流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法，包括：

步骤101，获取处于沉浸式虚拟现实显示系统中用户的双眼实时位置，所述沉浸式虚拟现实显示系统是基于LED 3D屏幕构建的。

在本发明中，在用户置身于沉浸式虚拟现实显示系统中后，采集用户所佩戴的3D眼镜上红外标记点的坐标位置，并利用该坐标位置估算出用户的双眼实时位置。在本发明中，所述沉浸式虚拟现实显示系统是由多个LED 3D屏幕组成的正面屏、左面屏、右面屏和地屏构成的。在一实施例中，沉浸式虚拟现实显示系统的虚拟显示空间，是由四块LED 3D显示屏组成，LED 3D显示屏具有以下特点：自体发光和不受环境光线限制；显示画面色彩饱和度高、显示屏间拼接无缝、使用寿命长。进一步地，在LED 3D显示屏的各个空间角落处，安置多个红外摄像头；摄像头的个数可以从至少3个到多个，具体根据具体需求而定。屏幕动作捕捉电脑(动捕电脑)，通过网络交换机获取由多个红外摄像头得到3D眼镜上的红外标记点的位置参数，从而间接得到用户的双眼位置参数。由于在每个3D眼镜的镜框上设置两个距离固定的标记点，例如，红外LED。在红外摄像头获取的图像中，红外LED在绝大多数情况下是最亮的点，取合适阈值，就可以把LED位置与背景分开。通过在3D眼镜上设置两个红外标记点，相当于用户双眼，然后，通过红外摄像头跟踪红外标记点，从而获得3D眼镜的坐标位置，确定用户双眼的位置。

步骤102，根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面。

在本发明中，根据上述实施例得到的双眼实时位置，计算此时对应显示在3D眼镜中的两组画面，其中，第一画面为左眼镜中的画面，第二画面为右眼镜中的画面。具体地，显示在LED 3D屏幕上的画面，是由沉浸式虚拟现实显示系统的两个虚拟摄像机模拟人的左眼和右眼，拍摄已有素材得到的两组画面而组成。红外摄像头跟踪得到3D眼镜的坐标位置，并发送给网络交换机；动捕电脑通过网络交换机获取该坐标位置，得到用户双眼的位置参数；然后，通过网络交换机将该位置参数传输给多通道控制服务器；多通道控制服务器根据接收的位置参数，生成画面控制信号，分别发送给多个通道渲染服务器；根据多个通道渲染服务器的控制，把校准好的两组画面图像，分别连续交替地显示在多个LED 3D屏幕上。

步骤103，在所述沉浸式虚拟现实显示系统上交替显示所述第一画面和所述第二画面，获取所述第一画面和所述第二画面的交替显示切换频率，并根据所述交替显示切换频率，对所述3D眼镜进行开关切换，以进行沉浸式虚拟现实显示。

在本发明中，将3D眼镜中的两组画面，交替显示在LED 3D屏幕上，同时，将3D眼镜左右镜片的开关切换频率保持和LED 3D屏幕的交替显示频率同步，使得开关切换频率与交替显示频率相配合，使用户体验到沉浸式立体视觉虚拟环境。在本发明中，对3D眼镜进行左、右镜片开关切换具体为：当LED 3D屏幕上出现左眼画面时，3D眼镜左眼镜片打开，右眼镜片关闭；当LED 3D屏幕上出现右眼画面时，3D眼镜右眼镜片打开，左眼镜片关闭。通过红外(IR)发射器，接收多通道控制服务器发送的同步信号，并根据该同步信号发射红外信号，控制对3D眼镜左、右镜片的切换频率。

本发明提供的基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法，基于LED 3D屏幕构建沉浸式虚拟现实显示系统，可以适用于光线较强的环境，并且，虚拟显示空间画面色彩饱和度更高，显示屏间拼接无缝，提高了观看效果，具有更长的使用寿命。

在上述实施例的基础上，所述获取处于沉浸式虚拟现实显示系统中用户的双眼实时位置，包括：

通过多个设置在沉浸式虚拟现实显示系统中红外摄像头，采集所述用户的3D眼镜上的红外标记点，获取所述红外标记点的标记点实时位置参数；

根据所述标记点实时位置参数，获取所述用户的双眼实时位置。

在本发明中，获取到3D眼镜的红外LED信号在图像中的位置，反映了用户相对于摄像头的水平角度和用户高度，而红外摄像头和红外标记点之间的距离，则反映了用户离摄像头的距离。这样，相当于获得了以摄像头为原点的圆柱坐标系内的用户坐标，结合摄像头自身位置坐标，经过简单的坐标系变换，就可以获得用户的绝对坐标。由于单台红外摄像头视角有限，无法完成360°位置捕捉的任务，可以设置多台红外摄像头进行视场的拼接；也可以使用环带相机，则一台就可以实现360°位置捕捉的任务，原理与红外摄像头相同。进一步地，利用服务器中的跟踪软件，将用户双眼的位置参数信息通过交换机传输给四个通道渲染服务器(以四块LED 3D屏幕构成的沉浸式虚拟现实显示系统)和多通道控制服务器。

在上述实施例的基础上，在根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面之后，所述方法还包括：

根据所述双眼实时位置，生成画面控制信号；

根据所述画面控制信号，对所述第一画面和所述第二画面进行校准，以使得校准后的第一画面和第二画面在所述沉浸式虚拟现实显示系统上交替显示。

在本发明中，可将用户的双眼实时位置发送给多通道控制服务器，然后，多通道控制服务器根据双眼实时位置，生成四个LED 3D屏幕的画面控制信号；接着，多通道控制服务器将四个LED 3D屏幕的画面控制信号分别发送给四个通道渲染服务器，以实现把校准好的两组画面连续交替地显示在四个LED 3D屏幕上。

在上述实施例的基础上，在所述根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面之后，包括：

根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中当前时刻显示的第一画面和第二画面；

当用户的双眼位置发生变化时，实时获取所述用户的双眼位置变化参数，以根据所述双眼位置变化参数，对所述沉浸式虚拟现实显示系统上显示的第一画面和第二画面进行调整。

在本发明中，根据用户双眼位置的变化，分别调整显示空间的图像，以匹配用户当前观看的当前位置(例如：离显示屏近画面就会放大，离显示屏远画面就会缩小)，并对折角处的画面进行校准，使显示空间图像不会产生畸变。

在上述实施例的基础上，所述根据所述交替显示切换频率，对所述3D眼镜进行开关切换，包括：

根据所述交替显示切换频率，生成同步信号，以根据所述同步信号，使得所述3D眼镜的开关切换的频率和所述交替显示切换频率保持同步。

在上述实施例的基础上，所述交替显示切换频率至少为120Hz。

在本发明中，3D眼镜的每一只镜片均包含有一个液晶层，可以在加载一定电压的情况下变黑(透光率下降)；反之，在没有附加电压的情况下就和普通镜片类似。由于每一帧的3D图像均包含有左、右两幅不同角度拍摄的画面，只有当左画面对应通过左镜片(镜片上没加载固定电压)，右画面对应通过右镜片时，观众才能看到3D图像。进一步地，3D技术的原理是根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，所以通过提高画面的快速刷新率(一般要达到120Hz)，左眼和右眼各60Hz的快速刷新，才会让人不会对图像产生抖动感，并且保持与2D视像相同的帧数。通过IR发射器，让3D眼镜和屏幕之间实现精确同步。由于显示屏幕上会交替进行左右眼画面的播放，在播放左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼仅能看到需要让左眼看见的画面，右眼什么都看不到；在播放右眼画面时，右眼看右画面，此时左眼看不到画面，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，从而实现3D立体效果。这个过程交替至少达到120次/每秒，人眼才能欣赏到连贯而不闪烁的3D画面，所以主动式3D显示技术要求屏幕的刷新率至少达到120Hz。

在一实施例中，基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法的整体步骤为：

步骤S1，采集3D眼镜上红外标记点的坐标位置。本发明使用多个摄像头组成的红外定位系统，通过拍摄附着在3D眼镜上的红外标记点，读取用户双眼的位置参数，以计算出沉浸式虚拟现实显示系统中，虚拟环境里两个摄像机的位置参数(即用户双眼当前所看到的显示画面)。

步骤S2，利用红外标记点的坐标位置，估算出用户双眼的位置。动捕电脑通过网络交换机，获取由多个红外摄像头(优选为八个，分别设置在LED 3D屏幕的相应位置)得到3D眼镜上的红外标记点的位置参数，从而间接得到用户双眼的位置参数。然后，利用服务器中的跟踪解算软件，将双眼的位置参数数据通过交换机，传输给四个通道渲染服务器和多通道控制服务器。

步骤S3，根据双眼的位置参数，计算得到3D眼镜对应显示的两组画面(即此时3D眼镜中看到的画面)。沉浸式虚拟现实显示系统再根据用户双眼位置的变化，分别调整显示空间的图像以匹配用户观看的当前位置。

步骤S4，在LED 3D屏幕上交替显示两组画面(即左眼画面和右眼画面)。多通道控制服务器根据3D眼镜的位置，生成四个LED 3D屏幕的画面控制信号，然后将四个LED 3D屏幕的画面控制信号分别发送给四个通道渲染服务器，以实现把校准好的两组画面连续交替地显示在四个LED 3D屏幕上。

步骤S5，对3D眼镜进行左、右镜片开关切换，并且，开关切换频率与LED 3D屏幕上两组画面交替显示的切换频率相配合，从而使得用户体验到沉浸式立体视觉虚拟环境。

在本发明中，使用点间距为P1.667的LED 3D显示屏，搭建了正面屏，左屏、右屏以及地屏，以此组成四面显示空间，视频拼接器为MVC系列。为了分别渲染LED屏上的画面，还需要四台三维通道渲染服务器。此外，还设置有红外跟踪系统，通过红外摄像机对用户双眼进行空间定位。

图2为本发明实施例提供的基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示装置的结构示意图，如图2所示，本发明提供了一种基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示装置，包括定位模块201、第一处理模块202和第二处理模块203，其中，定位模块201用于获取处于沉浸式虚拟现实显示系统中用户的双眼实时位置，所述沉浸式虚拟现实显示系统是基于LED 3D屏幕构建的；第一处理模块202用于根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面；第二处理模块203用于在所述沉浸式虚拟现实显示系统上交替显示所述第一画面和所述第二画面，获取所述第一画面和所述第二画面的交替显示切换频率，并根据所述交替显示切换频率，对所述3D眼镜进行开关切换，以进行沉浸式虚拟现实显示。

本发明提供的基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示装置，基于LED 3D屏幕构建沉浸式虚拟现实显示系统，可以适用于光线较强的环境，并且，虚拟显示空间画面色彩饱和度更高，显示屏间拼接无缝，提高了观看效果，具有更长的使用寿命。

本发明实施例提供的装置是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。

图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、通信接口(CommunicationsInterface)302、存储器(memory)303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器303中的逻辑指令，以执行基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法，包括：获取处于沉浸式虚拟现实显示系统中用户的双眼实时位置，所述沉浸式虚拟现实显示系统是基于LED 3D屏幕构建的；根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面；在所述沉浸式虚拟现实显示系统上交替显示所述第一画面和所述第二画面，获取所述第一画面和所述第二画面的交替显示切换频率，并根据所述交替显示切换频率，对所述3D眼镜进行开关切换，以进行沉浸式虚拟现实显示。

此外，上述的存储器303中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法，包括：获取处于沉浸式虚拟现实显示系统中用户的双眼实时位置，所述沉浸式虚拟现实显示系统是基于LED 3D屏幕构建的；根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面；在所述沉浸式虚拟现实显示系统上交替显示所述第一画面和所述第二画面，获取所述第一画面和所述第二画面的交替显示切换频率，并根据所述交替显示切换频率，对所述3D眼镜进行开关切换，以进行沉浸式虚拟现实显示。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于LED 3D屏幕的沉浸式虚拟现实显示方法，包括：获取处于沉浸式虚拟现实显示系统中用户的双眼实时位置，所述沉浸式虚拟现实显示系统是基于LED 3D屏幕构建的；根据所述双眼实时位置，获取所述用户的3D眼镜中显示的第一画面和第二画面；在所述沉浸式虚拟现实显示系统上交替显示所述第一画面和所述第二画面，获取所述第一画面和所述第二画面的交替显示切换频率，并根据所述交替显示切换频率，对所述3D眼镜进行开关切换，以进行沉浸式虚拟现实显示。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。