图像通信方法及装置与流程

1.本发明涉及图像通信技术领域，尤其涉及一种图像通信方法及装置。


背景技术：

2.在某些模拟情景下，比如航天飞行模拟场景，体验者需要沉浸式的体验需要更为逼真的模拟效果。在提供三维图像模拟真实情境时，如需要模拟旋转情境，比如模拟飞机翻转，就要求飞机自身翻转或者图像翻转，飞机自身翻转需要配备非常复杂的机械设备，而且体验感并不真实，难以达到实际翻转的视觉效果，因此图像翻转的可行性更高。但是另一方面的问题是，三维图像是利用视觉差将多个图像重叠形成的立体感觉，三维图像要求相互叠合的图像的精度足够，不允许独立的图像源产生旋转等问题,因此需要严格限制图像源的震动。即在提供三维图像模拟时，依靠设备动作进行模拟的视觉效果不佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种图像通信方法及装置，以解决三维图像模拟时，通过设备动作模拟视觉效果不佳的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：一种图像通信方法，包括如下步骤：将原始图像分解为第一像素图像、第二像素图像、第三像素图像和第四像素图像，以发射第一像素图像和第二像素图像的发射源为第一组像素发射源，以发射第三像素图像和第四像素图像的发射源为第二组像素发射源；第一像素图像的发射源和第二像素图像的发射源的连线为第一连线且经过转盘的圆心，第三像素图像的发射源和第四像素图像的发射源的连线为第二连线且经过转盘的圆心，第一连线和第二连线相互交叉且均分于转盘的圆心；第一像素图像在a区和b区显示，第二像素图像在a区和b区显示，a区和b区为模拟舱显示屏幕的呈对角布置的两个区域；第三像素图像在c区和d区显示，第四像素图像在c区和d区显示，c区和d区为模拟舱显示屏幕的呈对角布置的两个区域；转盘旋转带动第一组像素发射源和第二组像素发射源旋转至第一像素图像和第二像素图像在c区和d区显示，第三像素图像和第四像素图像在a区和b区显示。
5.进一步的，第一像素图像为第一3d像素的底层像素，第二像素图像为第一3d像素的面层像素，第一3d像素的底层像素和第一3d像素的面层像素组合形成第一3d像素；第三像素图像为第二3d像素的底层像素，第四像素图像为第二3d像素的面层像素，第二3d像素的底层像素和第二3d像素的面层像素组合形成第二3d像素。
6.进一步的，第一像素图像、第二像素图像、第三像素图像和第四像素图像组成的画幅由第一虚拟分割线和第二虚拟分割线分割，第一虚拟分割线和第二虚拟分割线均穿过画幅的圆心且将画幅均匀分割并显示在a区、b区、c区和d区；第一像素图像和第二像素图像在a区和b区显示时，第三像素图像和第四像素图像在c区和d区显示；第三像素图像和第四像素图像在a区和b区显示时，第一像素图像和第二像素图像在c区和d区显示。
7.进一步的，a区、b区、c区、d区组成的圆形画面为模拟舱显示屏幕在纵向平面上的投影面，模拟舱显示屏为直径渐缩的圆筒结构，且开口朝向转盘。
8.本发明的另一方面，提供了一种图像通信装置，包括四个像素发射单元、转盘、背投屏幕和模拟舱；四个像素发射单元安装于转盘并沿转盘圆周均布，背投屏幕设置于像素发射单元和模拟舱之间，模拟舱内设置有球面反射镜；转盘配置为绕自身轴线转动；像素发射单元包括投影机，投影机用于投影图像，配置为可沿转盘的轴线方向移动、可沿转盘的径向方向移动、可绕平行于转盘的轴线的直线转动、可绕平行于转盘径向方向的直线转动。
9.进一步的，像素发射单元还包括旋转单元；旋转单元包括安装座和旋转底座；投影机安装于安装座，安装座与旋转底座转动连接，配置为可绕自身轴线转动。
10.进一步的，旋转单元还包括四个第一推杆，第一推杆安装于旋转底座，第一推杆的伸出端抵接于安装座；至少一个第一推杆推动安装座顺时针转动，至少一个第一推杆推动安装座逆时针转动。
11.进一步的，像素发射单元还包括第一移动单元；第一移动单元包括第一移动底座和第一移动推杆；第一移动推杆安装于第一移动底座，第一移动推杆的伸出端连接于旋转底座，用于带动旋转底座沿转盘的径向方向移动。
12.进一步的，旋转底座靠近第一移动底座一侧设置有导向杆，导向杆插装于旋转底座并平行于第一移动推杆。
13.进一步的，像素发射单元还包括第二移动单元；第二移动单元包括第二移动底座和第二移动推杆，第二移动推杆安装于第二移动底座，第二移动推杆的伸出端连接于第一移动底座，用于带动第一移动底座沿转盘的轴线方向移动。
14.本发明所能实现的技术效果在于：本方案通过视频源的旋转实现了三维图像的旋转，在进行旋转动作模拟时，通过三维图像的转动实现对旋转的三维立体模拟，同时通过视频源的独立旋转动作避免了振动的影响，提高了视觉效果。
15.本方案具有三种工作模式：1、图像通信装置不动，观影者运动；2、图像通信装置运动，观影者不动；3、图像通信装置和观影者同时配合运动。上述三种工作模式可以依据全景模拟的需求进行切换。具体效果如下：1、本方案主要通过图像的变换实现真实模拟效果（观影者不动或者微调配合），例如，在模拟旋转运动时，图像内容发生与观影者运动方向相同的变化，各个投影机可发生与观影者动作相反的移动，以增强视觉冲击效果，同时投影机的移动可带来主动的焦距偏离，使图像产生一定的模糊，这种主动的模糊是可控的，可进一步加强视觉冲击的体验，提高模拟效果。
16.2、本发明提供的图像通信装置与观影者的运动机构分离，在进行全景模拟时不受模拟时翻滚、振动等因素的影响，投影机输出的图像可保持稳定；同时多个投影机与相应的背投屏幕和球面反射镜的配合，在模拟舱内模拟视觉图像，并可根据相应的位置设置实现全景模拟，提高视觉真实感；并且多个投影机组合使用可避免单一投影受模拟舱形状、环境的影响以及其他障碍物的阻碍，无法将图像投影到位以及图像失真的问题，可以将图像投影到模拟舱各个位置从而达到良好的视觉效果。
17.3、本发明提供的图像通信装置通过投影机的旋转运动、直线运动以及转盘带动像
素发射单元转动，实现投影机多个自由度的调整，便于实现投影机、背投屏幕和球面反射镜的调焦配合，以保证图像清晰准确。
18.4、在进行动作模拟时，各个投影机投射的图像可根据观影者的动作进行相应的切换，以改变模拟舱内显示图像，从而使图像可跟随观影者的视角进行变化，保证视觉效果。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为画幅显示示意图；图2为像素显示区域划分示意图；图3为画幅旋转45度的显示示意图；图4为画幅旋转90度的显示示意图；图5为本发明实施例提供的图像通信装置的结构示意图；图6为本发明实施例提供的图像通信装置的另一结构示意图；图7为像素发射单元和转盘的结构示意图；图8为像素发射单元的结构示意图；图9为像素发射单元的另一结构示意图；图10为图像通信方法的流程图。
21.图标：100-像素发射单元；200-转盘；300-背投屏幕；400-模拟舱；500-安装底座；110-投影机；120-旋转单元；130-第一移动单元；140-第二移动单元；150-旋转电机；121-安装座；122-旋转底座；123-第一推杆；122a-导向杆；131-第一移动底座；132-第一移动推杆；141-第二移动底座；142-第二移动推杆；143-直线导轨；141a-圆形凸台；210-圆板；a-动作模拟装置。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.模拟飞机翻转时，就要求飞机自身翻转或者图像翻转，飞机自身翻转需要配备非常复杂的机械设备，而且体验感并不真实，难以达到实际翻转的视觉效果，因此图像翻转的
可行性更高。
26.有鉴于此，本发明提供了一种图像通信装置，包括四个像素发射单元100、转盘200、背投屏幕300、模拟舱400和安装底座500。像素发射单元100安装于转盘200，背投屏幕300设置于像素发射单元100和模拟舱400之间，模拟舱400内设置有球面反射镜，转盘200与安装底座500转动连接，背投屏幕300和模拟舱400与安装底座500固定连接；转盘200配置为绕自身轴线转动；像素发射单元100包括投影机110，投影机110用于投影图像，配置为可沿转盘200的轴线方向移动、可沿转盘200的径向方向移动、可绕平行于转盘200的轴线的直线转动、可绕平行于转盘200径向方向的直线转动。
27.以下结合图1-图9对本实施例提供的图像通信装置的结构和形状进行详细说明：本实施例的可选方案中，如图1、图2、图3所示，转盘200上设置有四个像素发射单元100，四个像素发射单元100沿转盘200的轴向环形均布。
28.具体而言，如图4、图5所示，像素发射单元100包括投影机110、旋转单元120、第一移动单元130、第二移动单元140和旋转电机150。
29.投影机110与旋转单元120连接，用于向背投屏幕300投影图像。
30.旋转单元120包括安装座121、旋转底座122和第一推杆123。投影机110安装于安装座121，安装座121与旋转底座122转动连接，配置为可绕自身轴线转动以带动投影机110转动。其中，安装座121设置为圆形，下侧面设置有连接轴，连接轴插装于旋转底座122。安装座121的外圆面设置有翼板，旋转底座122的上表面设置有安装板，第一推杆123安装于安装板，第一推杆123的伸出端抵接于翼板，通过第一推杆123的伸缩来推动安装座121的旋转。
31.本实施例的可选方案中，旋转单元120包括两个第一推杆123，一个第一推杆123推动安装座121顺时针转动，另一个第一推杆123推动安装座121逆时针转动。第一推杆123保持的伸出端保持与翼板的抵接状态，以保证投影机110转动角度的稳定。
32.优选的，第一推杆123选用伺服电缸，以保证第一推杆123的同步性和转动角度的准确性。
33.本实施例的可选方案中，第一移动单元130包括第一移动底座131和第一移动推杆132。第一移动推杆132安装于第一移动底座131，第一移动推杆132的伸出端连接于旋转底座122；第一推杆123的伸出方向与安装座121的转动轴线平行，用于带动旋转底座122沿转盘200的径向方向移动，从而带动投影机110沿转盘200的径向方向移动。具体而言，旋转底座122靠近第一移动底座131一侧设置有导向杆122a，导向杆122a插装于第一移动底座131并平行于第一移动推杆132。
34.进一步的，第一移动底座131为矩形板且垂直于安装座121的转动轴线。旋转底座122上设置有四个矩形阵列的导向杆122a，两个第一移动推杆132对称设置，以保证受力平衡。此外，导向杆122a和第一移动底座131之间设置有直线轴承以保证直线运动平顺。
35.本实施例的可选方案中，第二移动单元140包括第二移动底座141、第二移动推杆142和直线导轨143。第二移动底座141设置于第一移动底座131背离旋转底座122的一侧，第二移动推杆142安装于第二移动底座141，第二移动推杆142的伸出端连接于第一移动底座131，用于带动第一移动底座131沿转盘200的轴线方向移动，从而带动投影机110沿转盘200的轴线方向移动。直线导轨143的导轨安装于第二移动底座141，直线导轨143的滑块与第一移动底座131连接。
36.本实施例中，第二移动底座141沿转盘200的轴线方向的两端分别设置有圆形凸台141a，两个圆形凸台141a同轴设置并插装于转盘200；第二移动底座141配置为可绕圆形凸台141a的轴线转动从而带动投影机110绕平行于转盘200的轴线的直线转动。
37.进一步的，旋转电机150安装于转盘200，旋转电机150的输出轴与圆形凸台141a连接，用于带动第二移动底座141转动。
38.本实施例的可选方案中，转盘200包括同轴设置的两个圆板210，像素发射单元100设置于两个圆板210之间且投影机110高出圆板210的边缘；两个圆形凸台141a分别插装于圆板210，旋转电机150安装于圆板210。两个圆板210之间设置有连接杆，以保证圆板210的同轴度和间距。进一步的，圆板210与连接杆可拆卸连接，以便于像素发射单元100与转盘200的安装。
39.进一步的，两块圆板210相互背离的一侧同轴设置有转轴，转轴与安装底座500转动连接。相应的，安装底座500上可以设置驱动电机，驱动电机的输出端与转轴连接，用于驱动转盘200旋转。
40.本实施例的可选方案中，背投屏幕300和模拟舱400可以设置为与像素发射单元100同步随转盘200转动，以改变投影机110投出图像的角度，实现对投影视角的单独转换，在模拟训练时可单独训练视觉体验，待适应后再增加体感动作训练，达到循序渐进的训练效果。同时，在增加体感动作训练时，通过背投屏幕300和模拟舱400与像素发射单元100同步随转盘200转动以改变投影机110投出图像的角度，可改善飞行员的感知体验，减少图像失真，增强模拟效果。
41.即可通过投影机110、背投屏幕300和球面反射镜的联动保证图像的清晰，保证焦距准确，避免在动作模拟时图像失真。
42.此外，还可以将圆形凸台141a设置于第二移动底座141垂直于转盘200的轴线方向的两端，使第二移动底绕圆形凸台141a的轴线转动，此时投影机110可绕垂直于转盘200轴线的直线转动，实现更为灵活的调整。
43.可选的，在投影机110和安装座121之间增设摆动底座，投影机110安装于摆动底座，摆动底座与安装座121转动连接，转动轴线垂直于转盘200的轴线和安装座121的转动轴线。同样可以实现投影机110的全自由度调整，同时保留第二移动底座141带动投影机110绕平行于转盘200轴线的直线转动，实现全自由度的调整。
44.基于本实施例提供的图像通信装置，提出了一种图像通信方法，包括如下步骤：将原始图像分解为第一像素图像、第二像素图像、第三像素图像和第四像素图像。
45.四个像素发射单元100沿转盘200的圆周方向依次用于发射第一像素图像、第三像素图像、第二像素图像和第四像素图像。
46.以发射第一像素图像和第二像素图像的发射源为第一组像素发射源，以发射第三像素图像和第四像素图像的发射源为第二组像素发射源；第一像素图像的发射源和第二像素图像的发射源的连线为第一连线且经过转盘的圆心，第三像素图像的发射源和第四像素图像的发射源的连线为第二连线且经过转盘的圆心，第一连线和第二连线相互交叉且均分于转盘的圆心；第一像素图像在a区和b区显示，第二像素图像在a区和b区显示，a区和b区为模拟舱显示屏幕的呈对角布置的两个区域；第三像素图像在c区和d区显示，第四像素图像在c区和d区显示，c区和d区为模拟舱显示屏幕的呈对角布置的两个区域；转盘旋转带动第
一组像素发射源和第二组像素发射源旋转至第一像素图像和第二像素图像在c区和d区显示，第三像素图像和第四像素图像在a区和b区显示。
47.需要说明的是，a区、b区、c区、d区是对显示区域的划分，并以此对图像进行相应的分区。
48.进一步的，第一像素图像为第一3d像素的底层像素，第二像素图像为第一3d像素的面层像素，第一3d像素的底层像素和第一3d像素的面层像素组合形成第一3d像素；第三像素图像为第二3d像素的底层像素，第四像素图像为第二3d像素的面层像素，第二3d像素的底层像素和第二3d像素的面层像素组合形成第二3d像素。
49.进一步的，第一像素图像、第二像素图像、第三像素图像和第四像素图像组成的画幅由第一虚拟分割线和第二虚拟分割线分割，第一虚拟分割线和第二虚拟分割线均穿过画幅的圆心且将画幅均匀分割并显示在a区、b区、c区和d区；第一像素图像和第二像素图像在a区和b区显示时，第三像素图像和第四像素图像在c区和d区显示；第三像素图像和第四像素图像在a区和b区显示时，第一像素图像和第二像素图像在c区和d区显示。沿转盘200的轴向依次排列a区、d区、b区和c区，如图6所示。
50.进一步的，a区、b区、c区、d区组成的圆形画面为模拟舱显示屏幕在纵向平面上的投影面，模拟舱显示屏为直径渐缩的圆筒结构，且开口朝向转盘，以形成加强立体感和真实体验，并通过空间截面的变化带来视觉压迫。
51.需要说明的是，第一像素图像和第二像素图像同时显示在a区和b区并进行叠加以形成第一3d像素，此时第三像素图像和第四像素图像同时显示在c区和d区并进行叠加以形成第二3d像素。转盘转动后，第一3d像素显示在c区和d区，第二3d像素显示在a区和b区。
52.如图7所示，a区和b区中以向左倾斜的线表示第一像素图像、向右倾斜的线表示第二像素图像，两者合成为第一3d像素；c区和d区以虚线表示第三像素图像、以点表示第四像素图像，两者合成为第二3d像素。第一3d像素和第二3d像素共同组成完整的画幅，即形成三维图像模拟。转盘200转动时，第一3d像素和第二3d像素同步转动，转动45
°
后 ，画幅在a区、b区、c区、d区的示意如图8所示，当转动90
°
时，第一3d像素显示在c区和d区，第二3d像素显示在a区和b区。
53.通过转盘200的连续转动，可实现旋转动作下第一3d像素和第二3d像素在a区和b区、c区和d区的连续切换，进而达到三维图像模拟旋转的效果，由于转盘可独立稳定运行，因而可避免翻转动作导致的图像源振动，保证模拟的准确清晰，确保视觉效果。
54.相比于常规模拟三维旋转的方案，两个叠加的子信号源需要同步旋转，存在同步难以保证且容易产生振动的问题，三维显示效果不佳。本方案通过环形布置的像素发射单元生成子信号源，结合相应的图像显示方法，可避免子信号源的相对位置发生变化，保证子信号源同步并避免振动影响，保证了三维模拟效果。
55.本发明通过投影机110的旋转运动、直线运动以及转盘200带动像素发射单元100转动，实现投影机110多个自由度的调整，便于实现投影机110、背投屏幕300和球面反射镜的调焦配合，以保证图像清晰准确。
56.在进行飞行动作模拟时，各个投影机110投射的图像可根据飞行动作进行相应的切换，以改变模拟舱400内显示图像，从而使图像可跟随飞行员视角进行变化，保证视觉效果。
57.在进行飞行动作模拟时，各个投影机110可发生与飞行动作相反的移动，以增强视觉冲击效果，同时投影机110的移动可带来焦距的偏离，使图像产生一定的模糊，进一步加强视觉冲击的体验，提高模拟效果。
58.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。