Title:
Verfahren, Projektionssystem und Simulator mit Projektionssystem
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stereoprojektion eines mehrere Bildsegmente (11.1, 11.2, 11.3) umfassenden Bildes (11) auf eine gekrümmte, Projektionsfläche (1), bei dem den Bildsegmenten (11.1, 11.2, 11.3) ausgehend von einer vorgegebenen Beobachterposition jeweils eine Blickrichtung zugeordnet wird, bei dem für jedes Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) ein Paar virtueller Augenpunkte (3', 3", 3"') bestimmt wird, das in einer Ebene senkrecht zu der dem Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) zugeordneten Blickrichtung enthalten ist, und bei dem für jedes Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) Teilbilder bezogen auf die für dieses Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) bestimmten virtuellen Augenpunkte (3', 3", 3"') ermittelt werden. Die Erfindung betrifft weiter ein Projektionssystem zur Stereoprojektion sowie einen Simulator mit einem erfindungsgemäßen Projektionssystem. embedded image




Inventors:
Schöner, Hans-Peter, Dr.-Ing. (72119, Ammerbuch, DE)
Schmieder, Hannsjoerg (12167, Berlin, DE)
Application Number:
DE102017009596A
Publication Date:
07/19/2018
Filing Date:
10/16/2017
Assignee:
Daimler AG, 70327 (DE)



Claims:
Verfahren zur Stereoprojektion eines mehrere Bildsegmente (11.1, 11.2, 11.3) umfassenden Bildes (11) auf eine gekrümmte Projektionsfläche (1),
bei dem den Bildsegmenten (11.1, 11.2, 11.3) ausgehend von einer vorgegebenen Beobachterposition jeweils eine Blickrichtung zugeordnet wird,
bei dem für jedes Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) ein Paar virtueller Augenpunkte (3', 3", 3"') bestimmt wird, das in einer Ebene senkrecht zu der dem Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) zugeordneten Blickrichtung enthalten ist, und
bei dem für jedes Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) Teilbilder bezogen auf die für dieses Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) bestimmten virtuellen Augenpunkte (3', 3", 3"') ermittelt werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Stereo-Projektoren (5', 5", 5"') vorgesehen werden, die jeweils die Teilbilder eines der Bildsegmente (11.1, 11.2, 11.3) auf die Projektionsfläche (1) projizieren, und
dass die Blickrichtungen jeweils durch den jeweiligen Stereo-Projektoren (5', 5", 5"') zugeordnete Raumachsen (7', 7", 7"') bestimmt werden.

Verfahren nach Anspruch 1,
dass die Bildsegmente (11.1, 11.2, 11.3) jeweils eine Bildspalte des Bildes umfassen, die bevorzugt einen Bildpunkt breit ist,
dass die der jeweiligen Bildspalte zugeordnete Blickrichtung aus einer ermittelten Projektionsrichtung (7) für die Bildspalte gewonnen wird.

Projektionssystem zur Stereoprojektion eines mehrere Bildsegmente (11.1, 11.2, 11.3) umfassenden Bildes (11) auf eine gekrümmte Projektionsfläche (1),
mit einer Rechen- und Speichereinheit (9), die den Bildsegmenten (11.1, 11.2, 11.3) ausgehend von einer vorgegebenen Beobachterposition jeweils eine Blickrichtung zuordnet, die für jedes Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) ein Paar virtueller Augenpunkte (3', 3", 3"') bestimmt, das in einer Ebene senkrecht zu der dem Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) zugeordneten Blickrichtung enthalten ist, und die für jedes Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) Teilbilder bezogen auf die für dieses Bildsegment (11.1, 11.2, 11.3) bestimmten virtuellen Augenpunkte (3', 3", 3"') ermittelt, und
mit wenigstens einem Stereo-Projektor (5', 5", 5"') zur Projektion der jeweiligen für die virtuellen Augenpunkte (3', 3", 3"') ermittelten Teilbilder.

Projektionssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Stereo-Projektoren (5', 5", 5"') vorgesehen sind, die jeweils die Teilbilder genau eines Bildsegments (11.1, 11.2, 11.3) projizieren, und
dass die Rechen- und Speichereinheit (9) die Blickrichtungen jeweils durch den jeweiligen Stereo-Projektoren (5', 5", 5"') zuordenbare Raumachsen (7', 7", 7"') bestimmt.

Projektionssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsegmente (11.1, 11.2, 11.3) jeweils eine Bildspalte des Bildes (11) umfassen, die bevorzugt einen Bildpunkt breit ist, und dass die Rechen- und Speichereinheit (9) die der jeweiligen Bildspalte zugeordnete Blickrichtung aus einer ermittelten Projektionsrichtung (7) für die Bildspalte gewinnt.

Projektionssystem nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stereo-Projektoren (5', 5", 5"') vorgesehen sind, die eine 360°-Projektion des Bildes (11) um die Benutzerposition ermöglichen.

Projektionssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kollimationsprojektionseinrichtung (10', 10", 10"') zur Erzeugung paralleler, durch die virtuellen Augenpunkte (3', 3", 3"') tretende Projektionsstrahlen vorgesehen ist.

Simulator mit einem Projektionssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, mit einer gekrümmten Projektionsfläche (1), die einen festen Steh- oder Sitzplatz für wenigstens einen Beobachter zumindest teilweise umgibt.

Simulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Projektionsfläche (1) als Teil einer Mantelfläche eines Kreiszylinders oder als Mantelfläche eines Kreiszylinders ausgebildet ist, und
dass eine Rotationsachse des Kreiszylinders durch den festen Steh- oder Sitzplatz für den Beobachter verläuft.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Projektionssystem zur Stereoprojektion eines Bildes auf eine gekrümmte Projektionsfläche. Die Erfindung betrifft außerdem einen Simulator mit einem Projektionssystem.

In Fahr- oder Flugsimulationen werden zur Erzeugung einer virtuellen Realität, in der Objekte für den Betrachter unterschiedliche virtuelle Entfernungen einnehmen können, Bilder bzw. Szenen mittels Stereoprojektion auf eine Projektionsfläche projiziert. Dabei werden zwei für das linke und das rechte Auge leicht unterschiedliche Teilbilder auf die ebene oder gekrümmte Projektionsfläche projiziert, die im Gehirn des Probanden bzw. Beobachters zur Tiefen- bzw. Entfernungswahrnehmung kombiniert werden. Eine gekrümmte Projektionsfläche kann im Sinne dieser Erfindung auch aus mehreren ebenen Flächen polygonal zusammengesetzt sein (sog. Caves).

Allerdings funktioniert der Stereo-Effekt zur korrekten Entfernungserkennung der Objekte nur in Hauptrichtung der Leinwand, auf welche der oder die Betrachter ausgerichtet sind. Daher werden bei der Projektion von Bildern auf große gekrümmte Displays, wie sie beispielsweise in Flug- oder Fahrsimulatoren eingesetzt werden, zur korrekten seitlichen Entfernungseinschätzung sogenannte Head-Tracker eingesetzt, die Position, Lage und Bewegung des Kopfes des Betrachters erfassen, um eine dem momentanen Blickwinkel entsprechende Darstellung bereitstellen zu können. Derartige Head-Tracker können beispielsweise am Kopf befestigte Kopfsensoren, insbesondere Beschleunigungs- oder Kreiselsensoren, umfassen. Alternativ oder in Kombination können Position und Bewegung des Kopfes auch durch eine oder mehrere auf den Kopf gerichtete Kameras verfolgt werden (optisches Tracking).

Die Herausforderung bei diesen Trackern besteht darin, die Position oder Bewegung des Kopfes mit einer ausreichenden Genauigkeit zu erfassen. Dabei bildet insbesondere eine zwischen einer Erfassung der Bewegung und einer Neuberechnung der Projektion bestehende Latenzzeit eine Quelle für Irritationen, die bei den Probanden in den Simulatoren leicht zu Schwindel und Übelkeit führen kann. Überdies muss das Erfassungssystem für jeden Probanden sowie nach versehentlichem Bewegen der Messapparatur kalibriert werden, was die Einsatz-Effizienz der Simulatoren reduziert. Außerdem erfordert insbesondere der Einsatz von Kopfsensoren umfassenden Messsystemen zusätzlichen Aufwand beim Anlegen sowie beim Verbinden des Messsystems mit einer Steuer- und Auswerteeinheit mittels geeigneter Kabel. Außerdem kann die Bilddarstellung bzw. Projektion nur für den einen Betrachter angepasst werden, dessen Kopfrichtung getrackt wird.

In 3 ist zur Erläuterung eine beispielhafte, stark schematisierte Projektionsanordnung nach dem Stand der Technik dargestellt. Zu erkennen ist eine ebene Projektionsfläche 1' bzw. eine gekrümmte Projektionsfläche 1, auf die ein Bild mittels dreier unterschiedlich ausgerichteter Stereo-Projektoren 5', 5", 5"' abgebildet wird. Das Paar virtueller Augenpunkte 3, auf Basis derer jeweils die zu projizierenden Teilbilder für das linke bzw. das rechte Auge des Probanden bzw. Beobachters ermittelt werden, ist entweder fix für alle Richtungen vorgegeben oder wird durch einen Head-Tracker dynamisch in Echtzeit bestimmt und für alle Projektoren in die gleiche Richtung orientiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Projektionssystem zur Stereoprojektion und einen Simulator anzugeben, mit denen eine gute Erkennbarkeit der Entfernung seitlicher virtueller Objekte ermöglicht wird und die zu weniger Irritationen des Betrachters bzw. des Probanden im Simulator führt.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren, einem Projektionssystem und einem Simulator mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 4 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, insbesondere die quasikontinuierliche Ausgestaltung der Projektionsberechnung in Anspruch 3 und 6.

Bei dem lösungsgemäßen Verfahren zur Stereoprojektion eines mehrere Bildsegmente umfassenden Bildes auf eine gekrümmte Projektionsfläche wird den Bildsegmenten ausgehend von einer, insbesondere fest, vorgegebenen Beobachterposition jeweils eine Blickrichtung zugeordnet. Für jedes Bildsegment wird ein Paar virtueller Augenpunkte bestimmt, das in einer Ebene senkrecht zu der dem Bildsegment zugeordneten Blickrichtung enthalten ist. Für jedes Bildsegment werden Teilbilder bezogen auf die für dieses Bildsegment bestimmten virtuellen Augenpunkte ermittelt. Insbesondere werden die den jeweiligen Bildsegmenten zugeordneten Bilddaten bei der Ermittlung bzw. Berechnung der Teilbilder bzw. der zugehörigen Teilbilddaten zugrunde gelegt. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere bei Fahr- oder Flugsimulatoren mit festgelegten Sitz- oder Stehplatz des Fahrzeug- bzw. Flugzeugführers, also bei Annahme einer fest vorgegebenen Beobachterposition, auf das Tracken der Kopfbewegung verzichtet werden kann. Dabei wird zugrunde gelegt, dass der Mensch nur ein begrenztes Blickfeld hat, indem er stereoskopisch sieht und er daher für eine genaue Betrachtung eines interessierenden Objekts üblicherweise den Kopf auf das Objekt ausrichtet, so dass sich die virtuellen Augenpunkte des Betrachters für das stereoskopische 3D-Sehen quer zur Blickrichtung einstellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erscheint auch für einen weiteren Beobachter, der sich ebenfalls an einem festen Sitz- bzw. Stehplatz, beispielsweise einem dem Beifahrersitz oder dem Rücksitz eines PKWs entsprechenden Platz, befindet, die Darstellung realistischer als bei den oben beschriebenen aus dem Stand der Technik bekannten Projektionsverfahren mit festem (oder allenfalls für einen Betrachter nachgeführtem) Augenpunktpaar.

Die gekrümmte Projektionsfläche kann insbesondere sphärisch ausgebildet sein oder wenigstens einen sphärisch ausgebildeten Oberflächenbereich aufweisen. Alternativ kann die Projektionsfläche die Form einer Mantelfläche oder eines Mantelsegments eines geraden Zylinders aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Projektionsfläche die Form einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders aufweisen, d.h. insbesondere in einer ersten Richtung einen konstanten Krümmungsradius und in einer zweiten, zur ersten Richtung orthogonalen Richtung keine Krümmung aufweisen. Beispielsweise kann die erste Richtung eine horizontale Richtung und die zweite Richtung eine vertikale, zum Schwerkraftvektor parallele Richtung sein. Die erste und die zweite Richtung können auch in Bezug auf einen Simulator, z.B. einen Fixed Base Simulator oder einen Moving Base Simulator, festgelegt sein, in dem die Projektionseinrichtung angeordnet ist bzw. in dem das Projektionsverfahren durchgeführt wird. In diesem Fall kann die erste Richtung beispielsweise parallel zu einer Bodenfläche einer Simulatorkabine und die zweite Richtung durch deren Höhenrichtung vorgegeben sein, in der der wenigstens eine Betrachter sitzt oder steht.

Zur Projektion der Bildsegmente bzw. deren zugeordneten Teilbilder auf die Projektionsfläche werden vorzugsweise mehrere Stereo-Projektoren eingesetzt, die auf jeweils unterschiedliche Projektionsflächenbereiche, insbesondere auf aneinandergrenzende Projektionsflächenbereiche, gerichtet sind. Im Falle von überlappenden Projektorbildern können diese bevorzugt zueinander justiert werden. Die Stereoprojektoren können insbesondere jeweils zwei Projektoreinheiten umfassen, d.h. jeweils eine zur Erzeugung des Teilbildes für das linke bzw. das rechte Auge. Alternativ können die Stereo-Projektoren jeweils auch nur eine Projektoreinheit aufweisen, die mit doppelter Bildwiederholrate betrieben wird und abwechselnd das Teilbild für das linke bzw. das rechte Auge projiziert.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens entsprechen die Bildsegmente jeweils einer Bildspalte des Bildes, die bevorzugt einen Bildpunkt breit ist. Insbesondere wird die der jeweiligen Bildspalte zugeordnete Blickrichtung, die der Augenpunktsermittlung zugrunde gelegt wird, aus einer ermittelten Projektionsrichtung für die jeweilige Bildspalte gewonnen. Die Projektionsrichtungen für die Bildspalten können beispielsweise berechnet und/oder aus Tabellen, z.B. Look-Up-Tabellen (LUT), entnommen werden. Beispielsweise können die jeweils den Bildspalten zugeordneten Blickrichtungen bzw. Projektionsrichtungen unmittelbar oder mittelbar von einem die jeweilige Bildspalte kennzeichnenden Parameter, insbesondere einer Spaltennummer, abgeleitet werden.

Die Ermittlung eines virtuellen Augenpunktepaars für jede Bildspalte kann insbesondere als quasikontinuierliche Augenpunktbestimmung angesehen werden. Die Paare virtueller Augenpunkte bzw. die Augenpunkte liegen dabei vorzugsweise auf einem Kreis um die erwartete Drehachse des Betrachterkopfes (bzw. bei sphärischer Projektionsfläche näherungsweise auf einer Kugelfläche um den Kopfdrehpunkt). Im Falle einer Projektionsfläche, die die Krümmung einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders aufweist, können die Augenpunkte vorzugsweise auf einem Kreis um die Rotationsachse des Kreiszylinders mit mindestens dem Durchmesser des gewünschten Augenabstandes und in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse liegen. Durch die Ermittlung bzw. Berechnung der Teilbilder für jede Bildspalte in Abhängigkeit der für die jeweilige Bildspalte ermittelten virtuellen Augenpunkte kann insbesondere ein omnidirektional betrachtbares Stereobild erzeugt werden. Besonders vorteilhaft bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist, dass eine Justage von überlappenden Projektorbildern zueinander entfallen kann.

Das lösungsgemäße Projektionssystem zur Stereoprojektion eines mehrere Bildsegmente umfassenden Bildes auf eine gekrümmte Projektionsfläche umfasst eine Rechen- und Speichereinheit, die den Bildsegmenten ausgehend von einer, insbesondere fest, vorgegebenen Beobachterposition jeweils eine Blickrichtung zuordnet und die für jedes Bildsegment ein Paar virtueller Augenpunkte bestimmt, das in einer Ebene senkrecht zu der dem Bildsegment zugeordneten Blickrichtung enthalten ist. Die Rechen- und Speichereinheit ist ferner dazu ausgebildet, dass sie für jedes Bildsegment bezogen auf die für dieses Bildsegment bestimmten virtuellen Augenpunkte ermittelt. Das erfindungsgemäße Projektionssystem umfasst ferner wenigstens einen, vorzugsweise mehrere Stereo-Projektoren zur Projektion der jeweiligen für die virtuellen Augenpunkte ermittelten Teilbilder.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Projektionssystems sind mehrere Stereo-Projektoren vorgesehen sind, die jeweils die Teilbilder genau eines Bildsegments projizieren, wobei die Rechen- und Speichereinheit die Blickrichtungen jeweils durch den jeweiligen Stereo-Projektoren zuordenbare Raumachsen bestimmt.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Projektionssystems umfassen die Bildsegmente jeweils eine Bildspalte des Bildes, die bevorzugt einen Bildpunkt breit ist. Besonders bevorzugt werden die Bildsegmente genau durch eine Bildspalte gebildet. Die Rechen- und Speichereinheit ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die der jeweiligen Bildspalte zugeordnete Blickrichtung aus einer ermittelten Projektionsrichtung für die Bildspalte gewinnt.

Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Projektionssystem mehrere Stereo-Projektoren, die derart angeordnet sind, dass eine 360°-Projektion des Bildes um die Benutzerposition ermöglicht wird, d.h. bei der das Bild auf eine den Beobachter rundherum umgebende Projektionsfläche, die beispielsweise die Form einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders aufweist, projiziert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann wenigstens eine Kollimationsprojektionseinrichtung zur Erzeugung paralleler, durch die virtuellen Augenpunkte eines Paars tretende Projektionsstrahlen vorgesehen sein. Durch die Kollimationsprojektionseinrichtung erscheinen die virtuellen Objekte als hinter der Projektionsfläche, insbesondere in weiterer Entfernung, liegend. Besonders bevorzugt kann die Kollimationsprojektionseinrichtung vorgesehen werden, wenn mehrere Betrachter gleichzeitig das Bild bzw. die projizierte Objekte stereoskopisch betrachten sollen.

Der erfindungsgemäße Simulator, insbesondere ein Fahr- oder Flugzeugsimulator, weist ein erfindungsgemäßes Projektionssystem auf. Ferner verfügt der erfindungsgemäße Simulator über eine gekrümmte Projektionsfläche, die einen festen Steh- oder Sitzplatz für wenigstens einen Beobachter zumindest teilweise, vorzugsweise rundum, umgibt.

Insbesondere kann der Simulator eine Bodenplatte umfassen, auf der mittelbar oder unmittelbar ein Cockpit eines Fahrzeugs oder Flugzeugs mit entsprechender Sitzplatzanordnung für wenigstens einen Fahrzeugführer oder Piloten angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Projektionsfläche senkrecht zu der Bodenplatte des Simulators orientiert. Die Bodenplatte des Simulators kann insbesondere fest oder beweglich gelagert sein, d.h. der Simulator kann als Fixed-Base-Simulator oder als Moving-Base-Simulator ausgebildet sein.

Bevorzugt ist die Projektionsfläche als Teil einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders oder als Mantelfläche eines Kreiszylinders ausgebildet und die Rotationsachse des Kreiszylinders verläuft durch den festen Steh- oder Sitzplatz für den Beobachter. Bevorzugt ist die Rotationsachse des Kreiszylinders senkrecht zur Bodenplatte des Simulators orientiert.

Denkbar sind aber auch Grundflächen, die eine elliptische Kontur oder eine Kontur mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen. So kann beispielsweise ein fahrerseitiger Bereich der Projektionsfläche einen geringeren Abstand zur Beobachterposition aufweisen, als ein beifahrerseitiger Bereich der Projektionsfläche, d.h. im Vergleich zu einer kreiszylindrisch ausgebildeten Projektionsfläche kann der fahrerseitige Bereich durch einen stärker gekrümmten Abschnitt an die Fahrerseite angenähert sein.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass kein Aufwand für das Tracken der Kopfbewegung erbracht werden muss, d. h. es muss weder Hardware vorgesehen werden, noch muss ein zeitlicher Aufwand für die Justage aufgebracht werden. Durch den Verzicht auf das Kopftracking können keine Trackingfehler auftreten. Entsprechend können mit Trackingfehler verbundene, für den Betrachter unangenehme oder Übelkeit verursachende Effekte vermieden werden. Ein eventuell auftretender Entfernungseinschätzungsfehler ist gering, da sich die effektive Basisbreite der Augen bei nicht perfekter Ausrichtung auf ein betrachtetes Objekt mit dem Kosinus der Winkelabweichung verändert. Beispielhaft ergibt sich für eine Abweichung ± 10° von einer perfekten Ausrichtung der Augen auf ein Objekt ein Fehler in der Basisbreite von nur maximal 3,5 %. Daraus resultiert dann auch ein maximaler Einschätzungsfehler für die Entfernung des virtuellen Objekts von 3,5 %. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bereits auch ohne Kollimationsprojektionseinrichtung gleichzeitig mehrere Betrachter das Bild mit einem verbesserten bzw. realitätsnäheren Bildeindruck betrachten können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen zumindest zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

  • 1 schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • 2 schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • 3 schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens nach dem Stand der Technik

In den 1 und 2 ist jeweils stark vereinfacht eine gekrümmte Projektionsfläche 1 mit Blick von oben dargestellt. Die Projektionsfläche 1 weist hier insbesondere die Oberflächenform einer Mantelfläche eines Kreiszylinders auf, wobei die Beobachterposition in der Zylinderachse A festgelegt ist. Die Festlegung erfolgt durch Vorsehen eines festen Steh- bzw. Sitzplatzes für den Beobachter, den dieser während der Simulation einnimmt. Durch den festen Steh- bzw. Sitzplatz entfallen größere, bei der Stereoprojektion zu berücksichtigende translatorische Bewegungen des Kopfes, d.h. die Bewegung des Kopfes ist vor allem als Kopfdrehung beschreibbar. Insbesondere können der Sitz- bzw. der Stehplatz so angeordnet sein, dass die Drehachse des Kopfes des Betrachters möglichst mit der Achse A der Projektionsfläche 1 zusammenfällt.

In 1 sind in den Einzelbildern insgesamt drei Projektoren 5', 5", 5"' dargestellt, die beispielsweise an einer Decke einer Simulatorkabine angeordnet sein können und die die Bildsegmente 11.1, 11.2 und 11.3 auf unterschiedliche Bereiche der Projektionsfläche 1 abbilden. Erfindungsgemäß wird für jedes Bildsegment 11.1, 11.2, 11.3 ein Paar virtueller Augenpunkte 3', 3", 3" bestimmt, wobei als Blickrichtungen die jeweils den Projektoren 5', 5", 5"' zuordenbaren Raumachsen 7', 7", 7"' angenommen werden.

In 2 entsprechen die Bildsegmente 11.1, 11.2, 11.3 jeweils einer Bildspalte, die vorzugsweise vertikal orientiert ist. Die Bildspalten, in 2, die als strichlierte Kreislinie angedeutet sind, sind vorzugsweise genau einen Bildpunkt breit, d.h. die Bildsegmente entsprechen jeweils einer Pixelspalte. Für jede der Pixelspalten wird nun ein Paar virtueller Augenpunkte ermittelt bzw. berechnet. Die so ermittelten Augenpunkte für die Pixelspalten liegen auf bzw. bilden insbesondere einen quasikontinuierlichen Augenpunktkreis 13. Für jede Bildspalte werden dann in dieser bevorzugten Ausführungsform der Bildspalte zuordenbare Teilbilder bzw. Projektionsdaten für das linke und das rechte Auge ermittelt, die dann entsprechend auf die Projektionsfläche 1 projiziert werden. Für ein Bild 11 mit n Bildspalten werden demnach n auf einem Augenpunktkreis 13 liegende Augenpunktpaare sowie n Teilbilder jeweils für das linke und das rechte Auge ermittelt.

Zur Projektion der ermittelten Teilbilder sind bevorzugt mehrere Projektoren vorgesehen, die jeweils einen bestimmten Winkelbereich der Projektionsfläche 1 überdecken und die Teilbilder der diesem Winkelbereich zugeordneten Bildspalten projizieren. Beispielsweise können für eine 360°-Projektion zwölf bis sechzehn Projektoren vorgesehen sein, die jeweils einen Winkelbereich von 30° bis 22,5° (plus Überlappung) überdecken.

Durch die kontinuierliche bzw. quasikontinuierliche Ermittlung bzw. Berechnung der Projektionsdaten bzw. Teilbilder der Bildspalten bzw. Pixelspalten kann eine omnidirektional betrachtbare Stereo-Projektion erreicht werden, bei der bei einer Änderung der Blickrichtung keine Neuberechnung der Projektionsdaten bzw. der Teilbilder erfolgen muss. Überraschenderweise vermittelt eine derartig erzeugte Darstellung des Bildes 11 auch für einen weiteren Beobachter einen realitätsnäheren stereoskopischen Eindruck, insbesondere je näher dessen Position an der Beobachterposition liegt. So kann bereits ohne Einsatz einer Kollimationsprojektionseinrichtung eine annehmbare Tiefenwahrnehmung erzeugt werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter, Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird. Insbesondere gehen die offenbarten Beispiele von idealisierten Geometrien ohne Verzerrungen aus; bei Projektionen mit Verzerrungen sind diese entsprechend zu berücksichtigen.

Bezugszeichenliste

1
gekrümmte Projektionsfläche
1'
ebene Projektionsfläche
3
Paar virtueller Augenpunkte
3', 3", 3"'
Paare virtueller Augenpunkte
5', 5", 5"'
Projektoren
7', 7", 7"'
Raumachsen
9
Rechen- und Speichereinheit
11
Bild
11.1, 11.2, 11.3
Bildsegmente
13
Augenpunktkreis
A
Achse