СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЦИОНАРНОГО СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО БИНОКУЛЯРА Российский патент 2016 года по МПК G09B23/00 

Предложенное техническое решение относится к стационарным демонстрационным стендам и может быть использовано для интерактивной визуализации моделируемого пространства.

Известен способ визуализации в процессе компьютерного моделирования (см. Proceedings of the 9th Annual IEEE Conference on Visualization (VIS-98), Oct 18-23 1998, ACM Press, New York, 1998, pp. 459-482; Heermann Ph. D. Production Visualization for the ASCI One Tera FLOPS Machine), предусматривающий подготовку к анализу, вычислению, визуализации и анализу результатов.

Известна схема численного моделирования или схема численного эксперимента (см. Вестник АН SU 1979, №5, стр. 38-49; А.А. Самарский, Математическое моделирование и вычислительный эксперимент), предусматривающая сбор и накопление первичных данных; разработку физической модели; разработку математической модели; алгоритмизацию; программирование; вычисление по программе; визуализацию; интерпретацию и анализ результатов.

Способ визуализации в цикле компьютерного моделирования позволяет говорить о физическом, математическом, алгоритмическом и программном уровнях вычислительной модели и о модельных объектах разного уровня или о физических, математических, алгоритмических и программных объектах, которым могут соответствовать визуальные объекты.

Таким образом, функция компьютера как машины, обрабатывающей и порождающей информацию, является компьютерной информационной визуализацией, которая позволяет перевести абстрактные представления об объектах в геометрические образы.

Известен способ получения цветостереоскопического изображения (см. В мире науки, 1987, №1, стр. 90-95, Джирл Уолкер, Гиперскоп и псевдоскоп позволяют исследовать, как человек воспринимает глубину пространства), включающий создание одиночного двумерного цветного изображения и наблюдение его через диспергирующую по взаимно противоположным направлениям оптическую систему одновременно двумя глазами.

Известен способ получения стереоскопического изображения (см. Н.А. Валюс, 1962, Стереоскопия, издательство АН SU, стр. 68-69), заключающийся в создании одиночного двумерного (2D) цветного изображения и наблюдение его через оптическую систему одновременно двумя глазами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ применения стереоскопического бинокуляра нашлемного устройства (см. патент US №6342872, НКИ 349/179, 349/118, 349/119, 349/121, 349/117, 349/120, публикация от 29.01.2002), характеризующийся тем, что отображают видеоинформацию сменного модуля на моноскопическом микродисплее, которая оптически связана через канал отражения сферического зеркала с обоими глазами наблюдателя, а также оптически связана через канал пропускания сферического зеркала с объектами окружающей обстановки.

В известном способе обеспечивается первоначальное применение стереоскопического бинокуляра за счет кратности (в многократном усилении яркости изображения) и диаметра линзы объектива, расширение диапазона зрения для визуализации недоступной для глаз информации, возможность рассматривать удаленные объекты путем наблюдения окружающей обстановки в дневных и ночных условиях за счет возможности смены видеоинформационного модуля дневного видения на видеоинформационный модуль ночного видения.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и информативности демонстрации моделируемого пространства при расширении области применения способа.

Технический результат достигается тем, что в способ применения стационарного стереоскопического бинокуляра, характеризующийся тем, что формируют базовую систему координат для заданной области реального пространства относительно стационарной точки установки стереоскопического бинокуляра, формируют образы моделируемого пространства в электронно-вычислительном устройстве на основе библиотечной информации заданного сценария в виде микропроцессорной визуализации как перевода абстрактных представлений об объектах в геометрические образы для просмотра исторической реконструкции геометрических образов объектов, находящиеся на местоположении вокруг стереоскопического бинокуляра, задают положение заранее созданных в цифровом формате образов моделируемого пространства относительно базовой системы координат для обеспечения их виртуального присутствия в заданной области реального пространства, отображают графический образ моделируемого пространства на экране, который оптически связан через стереоскопический бинокуляр с глазами наблюдателя, причем человеческий мозг из двух двухмерных (2D) изображений формирует трехмерное (3D) изображение, которое выглядит реалистичным и ощущается пользователем, при обязательном совпадении позиционирования объектов реального пространства с позиционированием геометрического образа моделируемого пространства путем использования жесткой привязки данного углового позиционирования объектов местности реального пространства, видимых со стационарной точки установки стереоскопического бинокуляра, с соответствующими геометрическими образами моделируемого пространства.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что стационарность стереоскопического бинокуляра и управление углом обзора моделируемого пространства осуществляют с помощью изменения углового положения стереоскопического бинокуляра, что позволяет настроить показ моделируемого пространства по угловому положению и линейным размерам в соответствии с окружающим реальным пространством (позволяет совместить горизонт моделируемого пространства с реальным, совместить существующие объекты с их образами в моделируемом пространстве, привести в соответствие дальности до различных объектов), что невозможно получить с помощью переносных устройств и устройств, которые для управления обзором используют различные измерения движения тела пользователя. Кроме того, при данной настройке отображения моделируемого пространства образы моделируемого пространства жестко связаны с ориентацией стереоскопического бинокуляра реального пространства.

Кроме того, на заданном направлении (азимуте) стереоскопического бинокуляра в горизонтальной и вертикальной плоскости, которое измеряется с помощью датчиков угла поворота относительно стационарного основания устройства, электронно-вычислительное устройство из которого извлекается записанный в памяти образ видеоизображения моделируемого пространства данного азимута, транслирует его на дисплей, выполненный с возможностью формирования видеоизображения вдоль оптического пути, на котором стереоскопический бинокуляр фокусирует трехмерное (3D) видеоизображение на глаза пользователя.

Стационарное исполнение предложенного устройства и управление углом обзора моделируемого пространства позволяет применять устройство в общественных местах и использовать его большому количеству пользователей, не требуя проведения подготовительных действий для начала пользования устройством и не вызывая дискомфорта при наблюдении моделируемого пространства, в отличие от нестационарных устройств.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, так как система ориентации определяет положение системы отображения, не связанную с пользователем, при полном замещении реальности, а не ее дополнении, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.

Способ применения стационарного стереоскопического бинокуляра осуществляется следующим образом.

На первом этапе создаются компьютерные трехмерные модели объектов моделируемого пространства, например модели исторических объектов в их прошлом состоянии, которые переносятся в память электронно-вычислительного устройства стационарного стереоскопического бинокуляра. На следующем этапе настраивается вывод на экран данных моделей таким образом, чтобы моделируемые объекты совпали со своими прообразами в реальном пространстве при наблюдении через стационарный стереоскопический бинокуляр.

Техническо-экономическим эффектом изобретения является повышение эффективности и информативности демонстрации моделируемого пространства при расширении области применения способа в ракурсе, заданном ориентацией стереоскопического бинокуляра в реальном пространстве, и облегчение использования его пользователем. В частности, стереоскопический бинокуляр может применяться при смоделированной возможной обстановки будущего (в форме интерактивных трехмерных панорам), а также для показа панорамного видеоизображения существующих объектов.

Предложенное техническое решение относится к стационарным демонстрационным стендам и может быть использовано для интерактивной визуализации моделируемого пространства. Техническим результатом изобретения является упрощение управления наблюдением создаваемого стереоскопического изображения моделируемого пространства за счет обеспечения централизованного управления передвижением точки обзора (положением глаз наблюдателя) в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также углом обзора путем изменения положения стереоскопического бинокуляра, закрепленного на стационарном основании, в реальном пространстве. Технический результат достигается тем, что способ формирования моделируемого пространства характеризуется тем, что формируют базовую систему координат для заданной области реального пространства относительно стационарной точки установки основания стереоскопического бинокуляра, формируют образы моделируемого пространства в электронно-вычислительном устройстве, задают положение образов моделируемого пространства относительно базовой системы координат, отображают образы моделируемого пространства на экране, который оптически связан с окулярами стереоскопического бинокуляра, закрепленного на стационарном основании, с обеспечением жесткой привязки образов моделируемого пространства к базовой системе координат реального пространства, при этом управление положением точки обзора в горизонтальной и вертикальной плоскости, а также углом обзора моделируемого пространства осуществляют с помощью изменения положения стереоскопического бинокуляра, закрепленного на стационарном основании.

Способ формирования моделируемого пространства, характеризующийся тем, что формируют базовую систему координат для заданной области реального пространства относительно стационарной точки установки основания стереоскопического бинокуляра, формируют образы моделируемого пространства в электронно-вычислительном устройстве, задают положение образов моделируемого пространства относительно базовой системы координат, отображают образы моделируемого пространства на экране, который оптически связан с окулярами стереоскопического бинокуляра, закрепленного на стационарном основании, с обеспечением жесткой привязки образов моделируемого пространства к базовой системе координат реального пространства, при этом управление положением точки обзора в горизонтальной и вертикальной плоскости, а также углом обзора моделируемого пространства осуществляют с помощью изменения положения стереоскопического бинокуляра, закрепленного на стационарном основании.