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    WSR821柱面立体投影系统

    2017/3/28
    WSR821柱面立体投影系统

    WSR821柱面立体投影系

    详细介绍

    多通道柱面投影系统是虚拟现实应用中使用广泛的立体投影显示系统。该系统是折中于球面CAVE环境和平面多通道立体显示系统之间的实现方式,从性能价格比上来讲要优于前两者。这种准沉浸式虚拟显示系统,采用柱面的投影屏幕作为投射显示幕布,所以业内也通俗之为环幕投影系统。通常情况下,柱幕半径一般为3米、5米、7米、9米。根据显示通道的数量来划分,一般有90度、120度、180、360度弧度等角度型号, 该投影系统是个巨大的显示系统,一般需要比较大的专用空间来布置,适用于大型的虚拟现实和仿真模拟应用领域,如:虚拟战场、数字城市、GIS信息系统、指挥中心等大场景应用,近年来由于该类系统的成本下降因素,也逐渐向工业设计、虚拟装配、虚拟展示、教育等专业领域发展。

    由于目前的投影技术限制,在柱型幕上投影平面图象时的图象变形显然是一个大问题,导致了整个系统的组成复杂难度提高。通常情况下,一个环幕投影系统需要具备以下几个方面的技术:数字几何矫正(即非线性失真矫正)技术、多通道显示同步控制技术、数字图像边缘融合技术、多通道色彩平衡技术。只有这样几个方面处理好了,才能将图形工作站渲染的多通道图象显示在一个特定的柱面投影屏幕上。由多台投影机投影并拼接成一个极高分辨率的、无变形失真的立体图象。该系统在仿真环境下如果配合听觉、触觉上的支持,将会实现一个高度沉浸的虚拟环境。

    曲面融合投影

    柱面立体投影系统的核心技术

    数字几何矫正技术。所有的投影仪在设计时都是针对平面的屏幕,当这样的投影仪把图像投射到球幕或球幕这样的弧形屏幕上,图像就会变形失真,这种现象被称之为非线性失真。为了在弧形屏幕上得到正确的图像显示效果,必须对图像进行处理,这种处理被称之为非线性失真校正。所以对于柱面投影系统来说,解决图像非线性失真是个首要问题。从右图可以看出,非线性失真校正并不是校正投影仪的光路,投影仪的投射面仍是右图中的长方形(无图像的部分无亮度);非线性失真校正实际上是对投影图像进行变形处理,以匹配弧形屏幕。这种变形会因为像素压缩而损失一些图像细节。

    曲面矫正

    多通道显示同步控制技术。对于目前的计算机的计算能力和渲染能力而言,一台普通图形工作站负担几百万三角形的实时渲染是可以胜任的。但是如果在一个大视场里,场景的三角形数量非常之庞大,达到千万以上的级别时,计算机的渲染速度会突然下降到不能忍受的程度,甚至几秒钟才能渲染一帧图象的时候,实时仿真模拟就变得不能忍受。这个时候,我们通常会把这个庞大的计算量分给不同的图形工作站来实现,每台工作站负责一部分的渲染和计算任务,然后通过通道同步技术让每台工作站的画面达到同步显示,保证每个画面之间任何时刻都保持一种相关性。这样就完成了多通道显示同步的目的。

    边缘融合

    数字图像边缘融合技术。同常规简单重叠或者硬拼接不一样的做法是在重叠的基础上采用边沿融合技术:具体体现为左投影仪的右边重叠部分的亮度线性衰减,右投影仪的左边重叠部分的亮度线性增加。在显示效果上表现为整幅画面亮度完全一致。

    多通道色彩平衡技术。当拼接的投影机投射的图象融合后在亮度上达到一致时,我们经常会遇到投影机各区域的色度不同引起的图象色差。这时需要通过调试硬件的区域伽玛系数或者相关软件来做色度GAMMA预处理。再通过投影机投影,就可以看到一副高精度大画面的投影图象了。


    应用领域

    • 制造业[虚拟设计 虚拟装配]教学演示
    • 军事[军事模拟 虚拟战场 电子对抗]
    • 医学[虚拟手术 医学研究]
    • 城市[房地产楼盘展示 城市规划 城市仿真]
    • 地理信息GIS
    • 其他[科研 矿藏开采 石油勘探 航空航天]




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