[实用新型]平面动态图象投影的立体转换装置

说明书

本实用新型涉及用于平面电影放映、投影AV/TV、投影游戏的动态图象投影的立体转换装置。

人的双眼在真实立体环境中的立体视觉效果主要是靠整体图象的平移与重叠、局部象素的错位与差异来进行视觉逻辑比较而产生的。动感平面电影(或动感平面AV显示)在动态图象放映的同时使观众的座位模拟拍摄动态图象的拍摄机的运动速度或运动加速度或倾斜角度并伴随一定程度的抖动，座位的抖动带动观众双眼抖动，使观众双眼视网膜上的成象抖动，引起复视区域的变换产生一定的立体感觉，同时座位带动身体的动作与动态图象放映的内容同步再配上同步的立体声音响的作用以及人体平衡系统的真实刺激，虽然能使(视力正常的)观众不带眼镜观看动感平面电影时身临其境产生立体感觉，但其与动态图象内容同步的机械运动再现数据得之不易，机械运动及相应的数控装置也十分昂贵；二十世纪四十年代，电影设备工程技术人员研制成功立体彩色电影，观众能欣赏到富有立体感的电影艺术，使观众感到身临其境；立体电影的立体再现通过观众所带的简易的偏光眼镜自动分离左、右眼关联的图象，已成为全世界成熟的标准，但立体电影的拍摄是采用二台摄象机模拟或夸张人的双眼同步拍摄，增加了拍摄的难度，拍摄出的相关的立体图象分成左右两部分分布于不相关联的两卷感光胶片上，给同步剪辑处理带来了无穷的麻烦。使立体彩色电影的制作费用相当昂贵，目前全世界总共面现的立体彩色电影屈指可数。

本实用新型的目的是提供一种平面动态图象投影的立体转换装置，该装置安装在现有的平面动态图象投影的投影装置的投影光路的适当位置，使动态图象投影在屏幕上成内容相同但对应的象素存在一定的差异并且偏振方向相互垂直的影象，配合观众带上专用的左右透光轴方向相互垂直的偏光眼镜自动分离左右眼错位图象，经视觉系统的左右图象象素对位、数学逻辑运算与融合，使观众感觉投影动态图象与屏幕分离，给观众提供更真实的三维完美亨受。

本实用新型的目的是通过对下述的双眼立体视觉的各个过程及相应的几个模型的分析、双眼立体视几个检测对比实验的说明和如下结构的装置来实现平面动态图象投影的立体转换的。

人的每个眼球内视网膜细胞大约有1亿多个，每个细胞表面直径约为2-6μm，它们均匀地分布于凹球形视网膜上，分别建立人眼球理想光学调节系统模型、眼球内视网膜细胞的对不同颜色不同强度的可见光的感应模型、眼球内视网膜细胞集合的理想数学分布模型、视觉感应细胞群的电生理信息寻址传导模型、大脑皮层视觉区域左右视觉象素数学逻辑运算合成模型、大脑配合其它感觉器官的感知信息并参考视觉历史记忆信息和过去的学习经验产生最终视觉图象的模型。下面以各种理想模型来描述双眼视觉过程，理想光学调节系统包括眼皮的开合、可控制进光量虹膜、成象晶体及其相应的调节肌肉和神精传导通路、双眼视觉区域上下左右运动与聚焦的调节肌肉和神精传导通路，它们的共同协调作用使人的双眼视网膜上清晰地显现人脑想感知的外界景物光学成象；从眼球内的视网膜细胞的形状和功能上可分为锥体细胞和杆体细胞，因它们对光线的强弱和颜色感应各有优势而决定它们的数量和分布的差异，将每个细胞以眼球视轴线上的细胞位置为基准按顺序编号，左眼球内视网膜细胞有L₁...L_N(N＝1.07亿，具体到每个人都有差异)，右眼球内视网膜细胞有R₁...R_N，每个视网膜细胞都有相应的神精通路与大脑的视觉中枢相连，左眼球内视网膜细胞按区域分为可变的两部分，一部分为可变的单视区，一部分为可变的复视区，右眼球内视网膜细胞按区域也分为可变的两部分，一部分为可变的单视区，一部分为可变的复视区，球内视网膜细胞复视区域大小随着双眼视轴的夹角改变而相应变化，此时球内视网膜细胞单视区域大小随着双眼视轴的夹角改变而相应地与复视区域大小作互补的变化，左眼水平方向视角范围约150度，右眼水平方向视角范围约150度，左右眼的垂直方向视角范围约140度，左右眼的视角范围逻辑或运算后水平方向视角范围约180度、垂直视方向角范围约140度；左右眼的视角范围逻辑与运算后水平方向视角范围约120度、垂直方向视角范围约140度，随着双眼聚焦立体景物远近的变化调节视轴的夹角相应改变，左右眼的视角范围逻辑与运算后水平方向视角大小对应有微弱变化，同时左右眼的视网膜细胞复视区的大小对应同步变化，在左右眼的视网膜细胞复视区域的的成象内容虽然相同，但其观察的视点相距约65毫米而使成象的局部细节有一定差异，左眼视网膜细胞复视区域成象为观察景物偏左面的影像，右眼视网膜细胞复视区域成象为观察景物偏右面的影像，它们各局部重叠错位的程度同时随着双眼聚焦立体景物远近的变化对应同步改变。当双眼观看500米外的景物时，双眼视轴基本平行，500米外的景物上任一空间座标点到左眼瞳孔中心的直线与左眼视轴间的夹角ΦL和该点到右眼瞳孔中心的直线与右眼视轴间的夹角ΦR基本一致，使500米外的景物在左右眼眼球内视网膜细胞集合的视网膜细胞复视区域的成象内容相同，局部细节虽有微小错位但其错位的大小与视网膜细胞大小相当，引起左右眼的每一视网膜细胞复视区域的视觉感应细胞群的电生理信息寻址传导模型采用对称对位寻址方式向大脑皮层视觉区域的左右视觉象素数学逻辑运算合成模型传送没有多少差异的复视区域对应图象信号，同左右眼的每一视网膜细胞单视区域的视觉感应细胞群的电生理信息简单独立寻址传导向大脑皮层视觉区域左右视觉象素数学逻辑运算合成模型传送的单视区域图象信号合并成双眼视角范围内的500米外的景物图象，这种接近二维特性缺少局部三维立体感的图象(以生物电形式在大脑内产生)再配合其它感觉器官的感知信息并参考视觉历史记忆信息和过去的学习经验(以生物电形式在大脑内)产生视觉图象的最终的处理，对某些景物也能通过整体或局部信息的综合比较而产生一定的立体感觉，但这种立体感觉因人而异并且产生于双眼视觉过程的最后阶段，这种立体感觉程度弱速度慢。当双眼观看10米处的景物时，双眼视轴成一定夹角ψ，10米的景物上任一空间座标点D_X，Y，Z到左眼瞳孔中心的直线与左眼视轴间的夹角χL和该点到右眼瞳孔中心的直线与右眼视轴间的夹角χR因D_X，Y，Z的X、Y、Z各参数改变而显著变化，虽然10米处的景物在左右眼眼球内视网膜细胞集合的视网膜细胞复视区域的成象内容相同，但对10米处的景物任一空间座标点D_X，Y，Z在左右眼眼球内视网膜细胞集合的视网膜细胞复视区域的成象的坐标位置的相应差异同景物任一空间座标点D_X，Y，Z与双眼的配合夹角参数χL、χR有直接关系，使10米的景物在左右眼眼球内视网膜细胞集合的视网膜细胞复视区域的成象的对应象素的坐标有显著差异，引起左右眼的每一视网膜细胞复视区域的视觉感应细胞群的电生理信息寻址传导模型对位变址寻址向大脑皮层视觉区域左右视觉象素数学逻辑运算合成模型传送具有局部坐标差异的复视区域对位图象信号，大脑皮层视觉区域左右视觉象素数学逻辑运算合成模型接受到这些复视对位信息后对每对象素根据其在左、右眼视网膜上的成象的编号或对应坐标进行快速精确的数学三角函数运算，大约在15毫秒之内对左右眼的每一视网膜细胞复视区域的数千万对视网膜细胞上的成对象素的电生理信号进行模糊扫描计算，得出10米的景物视角复视区的立体三维图象，同左右眼的每一视网膜细胞单视区域的视觉感应细胞群的电生理信息简单独立寻址传导向大脑皮层视觉区域左右视觉象素数学逻辑运算合成模型传送的单视区域图象信号合并成双眼视角范围内的10米处的景物组合立体图象，这种双眼视角范围内的景物组合立体图象的形成时间大约为16毫秒(按人眼每秒最多能接收60帧变化的图象信息计算)，这种双眼视角范围内的景物组合立体图象的快速实时在大脑中以生物电形式产生并配合其它感觉器官的感知信息并参考视觉历史记忆信息和过去的学习经验对产生的视觉电生理图象信息作最后的处理，对这种双眼视角范围内的景物组合立体图象在大脑内以生物电形式存在，大约经过40毫秒的短时间后消失，进行约40毫秒的短时间记忆(即人们常说的视觉暂留时间)，对双眼视角范围内的景物组合立体图象的单视区局部图象能通过整体或局部信息的综合比较而产生立体感觉，这种立体感觉是人的视觉本能反应。