立體透視方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及立體透視方法及系統(tǒng)，尤其是一種基于雙投影儀和半透半反鏡的立體 透視方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前行業(yè)上立體成像主要有裸眼立體成像和非裸眼立體成像兩種方式。
[0003] 裸眼立體成像是通過調(diào)節(jié)光的角度使左右影像分別輸入到左右眼中，具體分為柱 狀透鏡、視差屏障和指向光源三種方式。柱狀透鏡方式，成像結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，在不合適 的角度觀看會出現(xiàn)影像重疊的狀況。視差屏障方式，部分方向光線被遮擋，亮度較低，分辨 率損失嚴(yán)重。指向光源方式，成像結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，技術(shù)尚處于研發(fā)階段。
[0004] 而非裸眼立體成像又稱為眼鏡式立體成像，具體分為色差式、快門式和偏光式三 種方式。偏光式相對于色差式和快門式具有很多優(yōu)點。相比于色差式，偏光式對于圖像源 不做修改，實現(xiàn)簡單。相比于快門式，偏光式進(jìn)入人眼中圖像亮度較高，且不會出現(xiàn)畫面閃 爍的問題，實現(xiàn)簡單，成本低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是在偏光式非裸眼立體成像原理基礎(chǔ)上提供一種立體透視方法及 系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0007] -種立體透視方法，該透視方法包括：
[0008] 用兩個呈正交偏振態(tài)的投影儀將透視目標(biāo)的圖像投影到第一半透半反鏡上，形成 具有設(shè)定視差的兩個二維圖像；
[0009] 在第一半透半反鏡遠(yuǎn)離投影儀的一側(cè)設(shè)置第二半透半反鏡，兩個半透半反鏡的一 端共軸連接構(gòu)成合頁式結(jié)構(gòu)，使得所述兩個二維圖像分別在關(guān)于第二半透半反鏡軸對稱的 位置形成兩個對應(yīng)的二維虛像；
[0010] 借助被動式偏光眼鏡在第一位置觀測，獲得所述兩個二維虛像疊加形成的三維虛 像；
[0011] 將所述三維虛像與透視目標(biāo)配準(zhǔn)。
[0012] 優(yōu)選地，將三維虛像與透視目標(biāo)配準(zhǔn)的方法包括：在透視目標(biāo)設(shè)置標(biāo)志點；以及 調(diào)節(jié)兩個投影儀、半透半反鏡、和/或所述兩個二維圖像的位置和/或姿態(tài)，使得在第二位 置觀測到的由所述兩個二維圖像疊加形成的三維圖像中的標(biāo)志點與透視目標(biāo)上相應(yīng)的標(biāo) 志點關(guān)于第二半透半反鏡呈軸對稱。
[0013] 優(yōu)選地，所述透視目標(biāo)的圖像為計算機生成的透視目標(biāo)的三維模型、或者利用透 視目標(biāo)的CT或MRI圖像重建出來的透視目標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)。
[0014] 優(yōu)選地，在第一半透半反鏡上投影形成的兩個二維圖像的部分對應(yīng)位置點重合。
[0015] -種立體透視系統(tǒng)，該透視系統(tǒng)包括：
[0016] 第一半透半反鏡，通過第一支撐機構(gòu)設(shè)置于透視目標(biāo)處，姿態(tài)可調(diào)節(jié)；
[0017] 呈正交偏振態(tài)的兩個投影儀，通過第二支撐機構(gòu)設(shè)置于第一半透半反鏡的遠(yuǎn)離透 視目標(biāo)的一側(cè)，用于將透視目標(biāo)的圖像投影到第一半透半反鏡上，產(chǎn)生具有設(shè)定視差的兩 個二維圖像；
[0018] 第二半透半反鏡，設(shè)置在第一半透半反鏡遠(yuǎn)離投影儀的一側(cè)，且兩個半透半反鏡 的一端共軸連接構(gòu)成合頁式結(jié)構(gòu)，用于利用所述兩個二維圖像產(chǎn)生三維虛像；以及
[0019] 配準(zhǔn)裝置，用于將所述三維虛像與透視目標(biāo)配準(zhǔn)。
[0020] 優(yōu)選地，所述第二支撐機構(gòu)包括X、Y軸方向平移臺和安裝于X、Y軸方向平移臺的 雙投影儀固定裝置，所述X、Y軸方向平移臺用于調(diào)節(jié)投影儀在X軸和Y軸方向的移動距離 和速度，所述雙投影儀固定裝置具有投影儀水平傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0021] 優(yōu)選地，所述投影儀由普通的投影儀和線偏振片構(gòu)成，線偏振片通過線偏振片固 定裝置安裝于投影儀的鏡頭前端，所述線偏振片固定裝置具有偏振態(tài)調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0022] 優(yōu)選地，所述第一支撐機構(gòu)為兩曲軸轉(zhuǎn)動臂。
[0023] 優(yōu)選地，所述第一半透半反鏡帶有霧度，透過率不小于80 %，且表面有一層金屬 膜。
[0024] 優(yōu)選地，所述第二半透半反鏡沒有霧度，透過率不小于80 %，且表面有一層金屬 膜。
[0025] 優(yōu)選地，所述配準(zhǔn)裝置包括：坐標(biāo)計算模塊，用于利用標(biāo)志點的坐標(biāo)、三維虛像和 三維實像之間的變換關(guān)系、以及觀測者的位置計算標(biāo)志點在第一半透半反鏡上的對應(yīng)位 置，其中三維虛像和三維實像之間的變換關(guān)系為關(guān)于第二半透半反鏡呈軸對稱；以及調(diào)整 模塊，用于調(diào)整投影到第一半透半反鏡上的二維圖像的位置，使其中的標(biāo)志點位于所述對 應(yīng)位置。
[0026] 本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：利用兩個投影儀、兩個半透半反鏡以及偏光眼鏡 產(chǎn)生反映透視目標(biāo)結(jié)構(gòu)的三維虛像，進(jìn)而將該三維虛像與透視目標(biāo)配準(zhǔn)，從而實現(xiàn)了對透 視目標(biāo)的立體透視，其實現(xiàn)簡單，成本低，能夠應(yīng)用于圖像引導(dǎo)手術(shù)導(dǎo)航中輔助醫(yī)生手術(shù)。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明立體透視系統(tǒng)一些實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2a-圖2d為該立體透視系統(tǒng)一種可能的立體投影光路圖；
[0029] 圖3a-圖3c為該立體透視系統(tǒng)一種可能的空間配準(zhǔn)方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。這些更詳細(xì)的描述旨在幫助理解本 發(fā)明，而不應(yīng)被用于限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以不需 要一些或者所有這些特定細(xì)節(jié)即可實施本發(fā)明。而在其它情況下，為了避免將發(fā)明創(chuàng)造淡 化，未詳細(xì)描述眾所周知的操作過程。
[0031] 參照圖1，一些實施例立體透視系統(tǒng)包括：兩個投影儀Pl和P2,第一半透半反鏡 G4,第二半透半反鏡G5,以及配準(zhǔn)裝置。第一半透半反鏡G4通過第一支撐機構(gòu)105設(shè)置于 透視目標(biāo)0處，通過第一支撐機構(gòu)105可調(diào)節(jié)第一半透半反鏡G4的姿態(tài)。兩個投影儀Pl 和P2呈正交偏振態(tài)，它們通過第二支撐機構(gòu)設(shè)置于第一半透半反鏡G4的上側(cè)（即遠(yuǎn)離透 視目標(biāo)〇的一側(cè)），用于將透視目標(biāo)〇的圖像投影到第一半透半反鏡G4上，產(chǎn)生具有設(shè)定視 差的兩個二維圖像Fl和F2。第二半透半反鏡G5設(shè)置在第一半透半反鏡G4下側(cè)（即遠(yuǎn)離 投影儀的一側(cè)），且兩個半透半反鏡G4、G5的一端共軸連接構(gòu)成合頁式結(jié)構(gòu)，第二半透半反 鏡G5用于利用所述兩個二維圖像Fl和F2產(chǎn)生兩個二維虛像F3和F4進(jìn)而產(chǎn)生三維虛像。 配準(zhǔn)裝置用于將所述三維虛像與透視目標(biāo)〇配準(zhǔn)，從而實現(xiàn)對透視目標(biāo)的透視。
[0032] 第二支撐機構(gòu)包括X、Y軸方向平移臺102和安裝于X、Y軸方向平移臺102的雙投 影儀固定裝置101。兩個投影儀Pl和Ρ2的間距、對齊程度以及水平傾角可調(diào)節(jié)，兩個投影 儀Pl和Ρ2間距、對齊程度的調(diào)節(jié)可以通過光學(xué)微距平臺和滑軌來實現(xiàn)，投影儀水平傾角的 調(diào)節(jié)可以通過設(shè)置云臺連接結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。投影儀Χ、Υ軸方向平移臺102可以實現(xiàn)投影儀在 X軸和Y軸方向移動距離和速度的調(diào)節(jié)。
[0033] 兩個投影儀Pl和Ρ2由普通的投影儀和線偏振片構(gòu)成。兩個線偏振片Gl和G2通 過線偏振片固定裝置104對應(yīng)安裝于兩個投影儀的鏡頭前端，所述線偏振片固定裝置104 具有偏振態(tài)調(diào)節(jié)機構(gòu)，可以實現(xiàn)兩個線偏振片Gl和G2偏振態(tài)的調(diào)節(jié)。
[0034] 圖1中103為圖像輸出裝置，用于將