1.一種裸眼3D虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng),其特征在于,所述展示系統(tǒng)包括:VR傳感單元、多目相機定位采集單元、三維渲染單元、VR顯示單元、裸眼3D合成顯示單元和綠幕空間;其中,所述VR傳感單元、多目相機定位采集單元、VR顯示單元和游戲者均位于綠幕空間內(nèi);VR傳感單元和多目相機定位采集單元分別連接至三維渲染單元;所述三維渲染單元分別連接至VR顯示單元和裸眼3D合成顯示單元;根據(jù)觀看對象不同,所述裸眼3D虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng)分為游戲者部分和旁觀者部分;在游戲者部分中,VR傳感單元采集游戲者在綠幕空間中的運動信息,并將運動信息傳輸至三維渲染單元,觸發(fā)或控制三維渲染單元中的三維虛擬場景,并控制三維渲染單元獲得游戲者視角所看到的三維虛擬場景的雙目圖像;雙目圖像傳輸至VR顯示單元,將具有雙目視差的雙目圖像輸送給游戲者的左右眼,從而游戲者產(chǎn)生沉浸式的虛擬現(xiàn)實體驗;在旁觀者部分中,多目相機定位采集單元中的實際立體相機陣列拍攝位于綠幕空間的游戲者,采集不同角度的多張帶有綠幕背景的游戲者圖像,與實際立體相機陣列的姿態(tài)一起發(fā)送至三維渲染單元;三維渲染單元根據(jù)實際立體相機陣列的參數(shù)設(shè)置多目虛擬相機的參數(shù),并根據(jù)實際立體相機陣列的姿態(tài)控制多目虛擬相機的姿態(tài)使得二者時刻保持同步,多目虛擬相機對由VR傳感單元觸發(fā)或控制的三維虛擬場景進行實時渲染,獲得虛擬場景渲染圖像,并將游戲者圖像中的綠幕背景進行綠幕剔除,然后將綠幕摳像后的游戲者圖像和虛擬場景渲染圖像進行疊加,形成多張視差圖像,傳輸至裸眼3D合成顯示單元;裸眼3D合成顯示單元將多張視差圖進行視差圖像合成,并進行裸眼3D顯示;旁觀者控制多目相機定位采集單元中實際立體相機陣列的姿態(tài),通過裸眼3D合成顯示單元的顯示,實現(xiàn)第三視角的觀察體驗。
2.如權(quán)利要求1所述的展示系統(tǒng),其特征在于,所述綠幕空間是指由綠幕搭建的一個長方體的內(nèi)部空間,長方體內(nèi)的每一個面均由綠幕覆蓋,長方體內(nèi)能夠布置下VR傳感單元、游戲者和多目相機定位采集單元,所述長方體的側(cè)面設(shè)置有人員進出口。
3.如權(quán)利要求1所述的展示系統(tǒng),其特征在于,所述VR傳感單元采用三維空間跟蹤定位技術(shù),通過跟蹤定位器來捕捉的游戲者的運動信息;跟蹤定位技術(shù)分為有源跟蹤定位技術(shù)和無源跟蹤定位技術(shù);其中,所述有源跟蹤定位技術(shù)的跟蹤定位器具有發(fā)射器和接收器,能夠通過發(fā)射和接收信號之間的物理聯(lián)系確定游戲者的運動信息;所述無源跟蹤定位技術(shù)的跟蹤定位器不具有主動信號源,僅通過接收器測量接收信號的變化,確定被跟蹤對象的位置和姿態(tài);跟蹤定位技術(shù)采用激光定位技術(shù)、光學(xué)定位技術(shù)、紅外主動式光學(xué)技術(shù)和可見光主動式光學(xué)技術(shù)中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的展示系統(tǒng),其特征在于,所述多目相機定位采集單元包括實際立體相機陣列、空間定位追蹤系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集單元,實際立體相機陣列連接至數(shù)據(jù)采集單元,數(shù)據(jù)采集單元采集實際立體相機陣列的數(shù)據(jù),再將獲得數(shù)據(jù)傳輸至三維渲染單元;空間定位追蹤系統(tǒng)定位和追蹤實際立體相機陣列在空間中的6個自由度,包括位置信息和方向信息。
5.如權(quán)利要求4所述的展示系統(tǒng),其特征在于,所述實際立體相機陣列包括多目實際相機,多目實際相機以會聚式結(jié)構(gòu)排布,各實際相機的光心位于同一水平線上,光軸位于同一平面內(nèi),并且相鄰的實際相機的間距相等,各實際相機的光軸相交于位于立體相機陣列前的一點,稱之為會聚點;若采用偶數(shù)個實際相機,則會聚點位于中間兩個實際相機的光心連線的中垂線上;若采用奇數(shù)個相機,則會聚點位于中間的實際相機的光軸上;多目實際相機的硬件和軟件參數(shù)均保持一致,硬件參數(shù)主要包括采集芯片、相機電路和鏡頭的規(guī)格參數(shù),軟件參數(shù)包括分辨率、曝光時間、白平衡、顏色校正、圖像裁剪區(qū)域和貝葉耳Bayer轉(zhuǎn)換類型。
6.如權(quán)利要求4所述的展示系統(tǒng),其特征在于,根據(jù)裸眼3D顯示屏的規(guī)格尺寸以及雙目融合能力,計算相鄰實際相機的間距和會聚點的位置,保證拍攝到的游戲者在裸眼3D顯示屏上的視差量是在人眼的融合范圍之內(nèi),并且保證當虛擬相機的設(shè)置與實際立體相機陣列一致時,拍攝到的虛擬場景的視差量也同樣在人眼的融合范圍之內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的展示系統(tǒng),其特征在于,所述裸眼3D合成顯示單元包括圖像合成單元,以及裸眼3D顯示屏;所述裸眼3D顯示屏包括2D顯示屏和光柵。
8.一種裸眼3D虛擬現(xiàn)實展示方法,所述展示方法,根據(jù)觀看對象不同,裸眼3D虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng)分為游戲者部分和旁觀者部分:
(一)游戲者部分:
1)VR傳感單元采集游戲者在綠幕空間中的運動信息,并將監(jiān)測到的運動信息傳輸至三維渲染單元;
2)游戲者的運動信息觸發(fā)或控制三維渲染單元中的三維虛擬場景,并控制三維渲染單元渲染游戲者視角所看到的三維虛擬場景的雙目圖像,然后將雙目圖像傳輸至VR顯示單元;
3)VR顯示單元將具有雙目視差的雙目圖像輸送給游戲者的左右眼,根據(jù)大腦的融合能力,在游戲者的大腦中形成虛擬場景的立體視覺,從而游戲者產(chǎn)生沉浸式的虛擬現(xiàn)實體驗;
(二)旁觀者部分:
1)前期調(diào)試實際立體相機陣列;
2)旁觀者控制實際立體相機陣列的姿態(tài),實際立體相機陣列拍攝位于綠幕空間的游戲者,采集不同角度的多張帶有綠幕背景的游戲者圖像,并與實際立體相機陣列的姿態(tài)一起發(fā)送至三維渲染單元;
3)三維渲染單元根據(jù)實際立體相機陣列的參數(shù)設(shè)置多目虛擬相機的參數(shù),并根據(jù)實際立體相機陣列的姿態(tài)控制多目虛擬相機的姿態(tài)使得二者時刻保持同步;
4)多目虛擬相機對由VR傳感單元觸發(fā)或控制的三維虛擬場景進行實時渲染,獲得多張?zhí)摂M場景渲染圖像;
5)三維渲染單元將游戲者圖像中的綠幕背景進行綠幕剔除,然后將綠幕摳像后的游戲者圖像和相對應(yīng)的虛擬場景渲染圖像進行疊加,形成多張視差圖像,傳輸至裸眼3D合成顯示單元;
6)裸眼3D合成顯示單元將多張視差圖進行視差圖像合成,并進行裸眼3D顯示;旁觀者通過裸眼3D合成顯示單元的顯示,實現(xiàn)第三視角的觀察體驗。
9.如權(quán)利要求8所述的展示方法,其特征在于,在步驟(一)的2)中,三維渲染單元渲染雙目圖像,具體包括以下步驟:
a)VR傳感單元采集的游戲者的肢體信息,觸發(fā)或控制三維渲染單元虛擬場景響應(yīng);
b)三維渲染單元根據(jù)游戲者頭部的位置和角度來設(shè)置虛擬雙目相機的方位,虛擬雙目相機對虛擬場景進行實時渲染,獲得游戲者視角所看到的虛擬場景的雙目圖像;
c)將雙目圖像傳送到VR顯示單元。
10.如權(quán)利要求8所述的展示方法,其特征在于,在步驟(二)的1)中,前期調(diào)試實際立體相機陣列包括以下步驟:
a)將多目實際相機的硬件和軟件參數(shù)均設(shè)置一致;
b)將多目實際相機以會聚式結(jié)構(gòu)排布,各實際相機的光心位于同一水平線上,光軸位于同一平面內(nèi);
c)調(diào)整相鄰的實際相機的間距相等;
d)使得各實際相機的光軸相交于位于實際立體相機陣列前的一點,稱之為會聚點。