第二章 虚拟现实概论 第四节 立体视觉原理.pptVIP

第四节 三维显示的基本原理 4.1 人眼立体视觉原理 传统的显示方法如电视大多是三维场景的二维投影，其中大部分立体深度信息丢失了，人们只能凭借经验判断场景中的深度层次，这是很不真实的。 人们通过对人眼的深入研究，获得了人眼立体视觉原理，从而使人为立体显示成为可能。 一 视差： 人通过双眼观察产生了立体视觉效果: 人们在观看某一三维物体时，人的双眼从左右两边稍有差别的角度进行观察，因此被观察的物体在人的左右视网膜上所形成的光学影像略有差异，这种差异就是我们通常所说的双眼生理视差。 二、立体视觉的形成 视差的产生主要是因为人的双眼之间有一定的距离，成年人的双眼距离约为65mm。视差的产生对立体视觉的形成具有非常重要的作用。 当左右眼视网膜上光学影像同时传向大脑视觉神经中枢时，有视差的左右影像（即立体像对）经视神经的处理和融合，人就能感受到所看到物体的立体层次了。 三、人工立体视觉必须具备的条件 根据人眼立体视觉原理，我们不难得出，形成人工立体视觉必须具备下列条件： （1）所观察的两幅图像必须有一定的左右视差； （2）左右两眼必须分别观察左右各一幅图像； （3）像片所放置的位置必须使相应视线成对相交（即无上下视差）。 4．2 计算机的立体显示技术 目前，根据人眼立体视觉的原理在计算机上实现人工立体观察主要有下列几种方式： （1）补色法： 所谓补色法，就是将左右视图用红绿等两种补色同时显示出来并用相应的补色设备观察。该方法简便易行，除补色眼镜外无需其他硬件设备，但它不适用于彩色立体观察。 （2）分光法（时间平行显示）： 即把左右两个视图显示在计算机屏幕上的不同位置或两个屏幕上，借助光学设备按照立体观察条件使左右眼分别只看到相应的一个视图。 （3）场（幅）分隔法： 也称时分制法，是目前被广泛采用的方法。该方法是指将左右视图按场（幅）序交替显示，在计算机屏幕前用液晶方式或偏振光方式进行视图分拣。 采用液晶方式时，在计算机显示屏上沿水平方向交替显示两幅不同视线参数生成的透视景观图，利用液晶眼镜在显示屏与观察者之间分别设置一个像场遮光同步快门，该液晶快门受逻辑控制电路控制。逻辑控制电路的同步信号取自于计算机的显示接口。在显示屏显示左视图期间，打开左眼液晶快门并关闭右眼液晶快门；在显示屏显示右视图期间，打开右眼液晶快门并关闭左眼液晶快门，从而获得立体视觉。 偏振光方式的立体显示方法的不同点仅在于用偏振屏和偏振光眼镜取代液晶眼镜来实现左右视图的分拣。采用幅分隔法来进行三维景观立体显示时，显示卡必须能够先后交替显示左右视图，并且有足够的显示内存以容纳高分辨率的彩色图像和为实现图像漫游提供所必须的空间。为了克服图像闪烁，所采用显示器的显示场频应大于120Hz。水平方向采用不同视线参数的两幅透视图的实时显示可通过软件来控制实现。 在立体显示过程中，用鼠标和键盘操作来实时更改视点和目标点位置以实现对立体景观漫游的交互控制。立体显示原理可用下图表示。 立体显示技术给传统的计算机赋予了一个崭新的功能，由平面显示到立体显示的转变，其意义十分重大，并满足了虚拟现实对视觉感受的需求。 4.3 立体图生成方法 * * 几何数据 纹理数据 动态立体景观图生成 左图像序列/右图像序列 外部命令交互 控制显示方式 微机 立体 显示 驱动 显示器 立体眼镜 逻辑控制电路 基于微机的立体显示原理