CN111123550A

CN111123550A - 一种裸眼观看重复排图型三维立体画的诱导成像系统

Info

Publication number: CN111123550A
Application number: CN202010132489.3A
Authority: CN
Inventors: 梁迎新; 梁方豪
Original assignee: Anyang Normal University
Current assignee: Anyang Normal University
Priority date: 2020-02-29
Filing date: 2020-02-29
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明属于立体视觉成像技术，公开了一种裸眼观看“重复排图型三维立体画”的诱导成像系统，主要是解决观看这种立体画不容易形成立体视觉的问题。该系统的基本结构为：在立体画画片（1）上覆盖透明的反光片（2），在画片前面放置发光的灯珠串（3），灯珠串关于反光片有镜像对称的虚像亮点（7），观画者双眼（6）注视虚像亮点的视线与画片相交，观画者观看虚像亮点的同时又看到画片的图案。这种以灯光亮点诱导双眼透过图画向图画后面观看的成像系统，使得由立体画形成立体视觉大为容易，特别是能够从很大幅面的重复排图型三维立体画看到立体形像。这就为把这种立体画应用于大型广告牌、壁画等提供了条件。

Description

一种裸眼观看重复排图型三维立体画的诱导成像系统

技术领域

本发明属于立体视觉成像技术，特别是为裸眼观看重复排图型三维立体画提供一种形成立体视觉的诱导成像系统。

背景技术

上世纪九十年代，一种可以使裸眼观看者产生立体视觉的“重复排图型三维立体画”技艺从国外传入我国。事实上这种图画从传入到现在，一直被人们简单地称为“三维立体画”（或“立体画”），但是现在“三维立体画”一词的外延大大泛化，它也指许多别的画种，为了不致混淆，在这里我们特地增加了一个定语而称为“重复排图型三维立体画”，并且简称为“重复图型立体画”。重复图型立体画传入我国后的最初几年，由国人设计绘制的大量这种图画以插页、封底等方式刊登在各种杂志上，并且还被汇集成册出版，例如1995年中国建材工业出版社出版的《三维立体画集锦》（文廷编），后来又有许多作品陆续在网上发表，例如一个专门的网站http://www.liuhs.com发表的《刘红石三维立体画作品》。在当时，这种图画广为人知，大家纷纷尝试能否从图画看到立体形像。遗憾的是，只有少数观看者得以产生立体视觉，而大多数人则由于长时间找不到感觉而弃之不顾。另外，鉴于形成立体视觉不易，设计绘制者都把这种图画做得画面很小，一般只有杂志页那么大，难有广告牌、壁画等方面的实际应用。由于这些原因，这种图画在热闹了一阵子之后现在已经相当冷落。

对于这种重复图型立体画，如果有办法使得裸眼观看者比较容易形成立体视觉，特别是对大幅面的图画能够使多数人看到立体形像，将是很有意义的。本专利就是要为解决这个问题来提出技术方案。作为技术方案的背景知识，需要先对于重复图型立体画是怎样的图画，以及由它形成立体视觉的原理是什么，做出简单粗略的说明。

首先将重复图型立体画模型化：把此画片从上到下分解成许多很窄的行，把每个这样的“画行”又离散为从左到右排列的若干“图斑”，在这些图斑中凡图案相同的图斑组成一个“图斑串”，即一个图斑串为图案相同的许多图斑以相等或不相等的间隔排列而成，一个画行由许多图斑串组成，并且每两个图斑串其图斑的图案是不相同的。对于一个诸图斑等间隔排列所成的图斑串，我们把包含一个图斑并且长度等于所述间隔的线段称为一个“图元”，于是这个图斑串又可以说成是由一个图元每次平移一个间隔作重复排列而成，而这个间隔的尺寸称为这个图斑串的“图斑间隔参数”。

把重复图型立体画简化为一个“三图斑模型”：设此画片上只有一个图斑串，它是由三个可以当作光点的图斑以等间隔从左至右排列而成，并且其图斑间隔参数小于双眼瞳距，如图1和图2中P平面上的A、B、C三点所示。观画者的左右眼E _L和E _R在画片P的前面同时向画片观看，则可能出现如下两种情况。

（i）如果双眼只是注视画片上三个光点所组成的“光点串”，如图1所示，这种情况下每个光点分别射向左右眼的两条光线经视觉神经系统“融像”处理后会形成感觉中的一个“光点形像”，这个光点形像的位置与原光点是重合的，即感觉中的三个光点形像所组成的“光点形像串”（或称“光点串形像”）与画片上的光点串是重合的。

（ii）如果双眼是注视画片后面的某处，如图2所示，这种情况下有可能出现如下的结果：光点A和相隔一个间隔的光点B，两个光点分别射向左右眼的两条光线AE _L和BE _R，其反向延长线相交于由A _L和B _R共同表示的一个点A _L-B _R，这两条光线AE _L和BE _R类似于处在点A _L-B _R的一个光点射向左右眼的两条光线，以致这两条光线AE _L和BE _R经过视觉神经系统融像处理后可能会形成感觉中的一个光点形像，这个光点形像的位置处于点A _L-B _R；同样的道理，还可能会形成感觉中的一个处于点B _L-C _R 的光点形像；感觉中的两个光点形像A _L-B _R和B _L-C _R所组成的“光点形像串”处于画片的后面，与画片保持一定距离，此距离称为光点形像串的“深径”，视觉神经产生了“深径觉”，即产生了立体视觉；这种由图斑串产生立体视觉的方式称为 “平移叠合立体成像”，而且是“平移一个间隔”的平移叠合立体成像。

按以上（ii）所述，所形成的光点形像串与画片之间的距离x能够根据几何学算出来：x = (d ÷(e - d) )×s，这里d为相邻图斑间隔，e为双眼瞳距（约为60～65毫米），s 为眼睛到画片的距离；这个公式显示：当眼睛到画片的距离s固定时，在图斑间隔d小于瞳距e的前提下，d越大，则x越大，即光点形像串的深径越大；如果图斑间隔d等于或者大于瞳距e，则算不出正数x，即看不到光点形像串；但是，事实上这个公式只在d比较小并且s 不太大时算出的x才准确地符合实际情况，这是由于立体视觉的形成还有视觉神经的别的机制起作用，以致实际情况是：当d < e 而接近e时光点形像串的深径小于按公式算出的x，当d > e时只要d不是过大仍然能看到在较远处的光点形像串；当眼睛到画片的距离s很大时，图斑间隔d甚至达到瞳距e的2倍仍然有可能形成深径觉。

如上所述，双眼注视三光点画片的后面，可能会看到深径确定的两个光点形像A _L-B _R和B _L-C _R；同时还会看到在这两个光点形像的左边和右边各有一个光点形像A _R和C _L，见图2，但是在感觉中这两个光点形像的深径是不明确的，这是因为A _R只是右眼观看所形成的形像，C _L只是左眼观看所形成的形像，都不是双眼观看融像而成；除非还有来自画片的其他信息的支持，才有可能使这两个光点形像成为深径确定的。

一幅重复图型立体画如果仅是三个等间隔排列的图斑，由它看到上述（ii）所述的有深径的形像是很难的，一般重复图型立体画采取以下做法使得容易形成立体视觉： (a)使图斑串含有很多的图斑，即把一个图元重复排列很多次； (b) 把图斑间隔一样且长度相同的许多种图斑串放在与之等长的同一条线段里，来增加图斑密度，这时尺度等于所述间隔的一个线段包含许多其图案不同的图斑，成为一个含有许多图斑的图元，甚至这个图元里的图斑已经连接成为连续的图形； (c) 把不容易产生深径觉的图斑串放在容易产生深径觉的图斑串附近，当后者产生深径觉时，借助与此后者的比较，前者也可能容易产生深径觉了，这种效应称为“形成立体视觉的比较-扩展效应”；这里所说原本不容易产生深径觉的图斑串例如以下几种：包含较少图斑的短图斑串，诸图斑非等间隔排列的图斑串，图斑串中的各图斑其图案不是相同而是相似。

图3是根据常见的重复图型立体画归纳成的一个“重复图型立体画模型”，以下来说明由它将看到怎样的三维景象：画行3.1中有两个图斑串，其图斑分别为“O形”图案和“I形”图案，图斑间隔参数都是d ₁，画行3.2与画行3.1完全相同；画行3.3中图斑串的图斑间隔参数为d ₂，d ₂< d ₁；在视觉中，由画行3.1和3.2所产生的有深径的图斑串形像表现为一个舞台的后幕布，而画行3.3表现出的是舞台的前沿；画行3.4及附近的画行，从上到下其图斑串的图斑间隔参数由d ₁逐渐减小为d ₂，所表现出的是一个从后幕布下边沿向前伸展的舞台；画行3.5及上下两个画行其结构完全相同，可分为左、中、右三部分，中间部分是三条图斑间隔参数为d ₃的图斑串，d ₃ < d ₁，且d ₃ > d ₂，左边部分其图斑不是等间隔排列，而是从左至右由d ₁减小为d ₃，右边部分其相邻图斑间隔则是从右至左由d ₁减小为d ₃，于是这三个画行所表现出的是一个中间向前凸出而两边向后接近于后幕布的曲面物体，处于舞台之上。画行3.1和3.2的“重复排图”有严格的周期性，而夹在它们之间的画行3.5其“重复排图”没有严格的周期性，就其重复排图的方式来说，由前者容易产生深径觉而由后者难，但借助“形成立体视觉的比较-扩展效应”，当前者形成深径觉时，与之接近的后者会被带动而形成深径觉；再例如，从画行3.2向下看经过画行3.4到画行3.3，这里因为有从上到下的贯通线把各行里有内在关联的图斑进行了连接，“比较-扩展效应”更容易发挥作用，只要有一个画行形成深径觉，就会带动各画行形成深径觉。现已发表的大量重复图型立体画，其表现立体形像的基本做法，在图3所示的模型中都有体现。

如何观看重复图型立体画使立体视觉得以形成，已有多种方法被报道，例如“搜狗百科”的文章《三维立体图》所披露的各个方法，见https://baike.sogou.com/v411113.htm。一个常被提及的方法如下：双眼以失焦状态去看立体画上边沿上面的两个点，使形成“复視”，以致看到的是四个点的形像，然后调整眼睛与画面间的距离，当看到的四个点变成三个点时，就可以看到图画所表现的立体形像了。但是，观画者一般不知道如何才能形成复視而看到四个点，这个方法所说的操作很难进行。各方法作比较，相对较好的是如下方法：以双眼去注视画片后面上方的一个标杆，体验并且“记住”注视这个标杆的视觉神经状态，从上往下观看直到视线被画片挡住，使视觉神经始终处于原来注视标杆的那种状态，这时就看到图画所表现的立体形像了。但是，当视线转移到看下面的画片时其视觉神经的状态往往立即就变成了只是注视画面本身了，要去注视一个实际看不见的标杆是不容易实现的，所以用这个方法形成立体视觉也不够灵验。因此，在裸眼观看重复图型立体画时，如何能够很容易地形成立体视觉，是一个需要解决的问题。特别是，如果能对幅面很大的重复图型立体画解决这个问题，便可以把这种立体画应用于大型广告牌、壁画等方面，这是相当有意义的。

发明内容

本发明主要是为了解决裸眼观看重复图型立体画不容易形成立体视觉的问题，提出一种诱导成像系统，使得对于重复图型立体画从小幅面到大幅面都能较容易看到立体形像，从而使该项技术能够在广告宣传牌、艺术壁画等方面得到实际应用。

为描述技术方案做预备，先约定某些特别用词、用语的含义： ⑴ 所说“重复图型立体画画片”，例如印刷在纸上的画片、广告牌显示的画片、电子屏幕显示的画片等，泛指一切在平面上显示的重复图型立体画； ⑵ 有关方位的描述：观画者面对画片来定方位，称观画者在画片的“前面”；称画片从左到右的方向为“横向”，画片的横向长度称为“横向长”；称画片从上到下的方向为“竖向”，画片的竖向长度称为“竖向长”；过画片的上边沿与画片垂直的平面称为“画顶面”，过画片的下边沿与画片垂直的平面称为“画底面”； ⑶ 所说“画片前面所覆盖的透明反光片”，例如在纸拷贝画片上覆盖的光滑透明塑料片、广告牌画片前面的玻璃板、电子屏幕表面能够反光的保护膜等，凡是重复图型立体画能够向外面正常显示并且外界光点能够在画片后面形成镜像对称的虚像这种情况，都认为是在画片前面覆盖有“透明反光片”； ⑷ 所说“灯珠”，例如单个的LED灯、小电灯泡等，泛指一切点光源、类点光源； ⑸ 所说“灯串”，它由若干个相同的灯珠在一条直线段上以相等间隔排列而构成，这里相邻两灯珠之间的间隔又称为这条灯串的“灯珠间隔”； ⑹ 重复图型立体画的“最大图斑间隔”和“最小图斑间隔”：在重复图型立体画中，每一条图斑串其中诸图斑的图案是相同（或相似）的，其中相邻图斑的间隔或相等或不等，立体画的所有图斑串其左右方向相邻图斑的间隔组成一个集合，此集合中最大的一个和最小的一个，分别称为该立体画的“最大图斑间隔”和“最小图斑间隔”，例如图3中的d ₁和d ₂。

本发明的技术方案的基本思想：裸眼观看重复图型立体画，形成立体视觉的关键是要把视觉神经的状态调整为向立体画后面某处注视，并且使视线经过立体画画面；这可以运用特别设置的光点进行诱导来实现，为此建立一种诱导成像系统：在立体画画片上覆盖透明反光片，在画片前面放置发光的灯珠，灯珠关于透明反光片有镜像对称的虚像，观画者注视灯珠虚像的视线经过立体画上的点，观画者观看灯珠虚像的同时又看到画片图案，便可使立体视觉得以形成。

本发明的技术方案的基本内容为以下（一）～（七）所述。

（一）一种观看重复图型立体画的诱导成像系统，它包括：重复图型立体画画片、画片前面所覆盖的既透明又对光线有反射作用的“透明反光片”、一个灯串组；所述灯串组为一条灯串或者几条方向保持平行的灯串所组成，每条灯串是由若干个相同的灯珠从左至右等间隔排列所组成，每条灯串中相邻两个灯珠之间的间隔又称为这条灯串的“灯珠间隔”；各条灯串都与所述立体画画片平行，与画片的距离至少有100毫米；所述灯串组、立体画画片及观画者的双眼这三者的相对位置满足如下条件：各灯串所发射的光线经透明反光片的反射形成镜像对称的灯串虚像，观画者的双眼能够看到所有灯串虚像，并且观看灯串虚像的视线与立体画的画面相交。

（二）根据（一）所述的诱导成像系统，所述的灯串组为一条灯串，灯串的长度与所述立体画画片的横向长相同，灯串的灯珠间隔D不小于20毫米且不大于80毫米。

（三）根据（一）所述的诱导成像系统，所述的灯串组为N条灯串，这里N为2或3；这N条灯串处于同一个平面，在该平面里从上到下排列，该平面平行于立体画画片，并且与画片的距离至少有100毫米；各条灯串的长度都与立体画画片的横向长相同；各条灯串的灯珠间隔相同，都为D，D不小于40毫米且不大于80毫米；这N条灯串还满足如下条件：处于同一平面的这N条灯串其所有灯珠向该平面内一条横向直线的垂直投影形成一条灯珠间隔为D∕N的灯串。

（四）根据（一）所述的诱导成像系统，所述的灯串组为N条灯串，这里N为2或3或4；这N条灯串处于同一个平面，在该平面里从上到下排列，该平面平行于立体画画片，并且与画片的距离至少有100毫米；各条灯串的长度都与立体画画片的横向长相同；这N条灯串其中第一条灯串的灯珠间隔为D，D不小于15毫米且不大于30毫米，其中第n条灯串的灯珠间隔为D的n倍即nD，这里n取2到N的各个整数。

（五）根据（一）至（四）中任一项所述的诱导成像系统，所述灯串组中灯珠的发光亮度能够通过电子自控装置依随重复图型立体画的显示亮度自动进行调节，以使观画者对于透明反光片所造成的灯串虚像和立体画的图案这两者都能够看得清楚。

（六）根据（一）至（四）中任一项所述的诱导成像系统，所述灯串组的全部灯珠或部分灯珠按如下方式发光：恒定亮度发光和闪烁发光交替进行，以吸引观画者注视画片后面的灯珠虚像。

（七）根据（二）至（四）中任一项所述的诱导成像系统，除所述的一个灯串组外，再增加第二个同样结构的灯串组，第二个灯串组所处的平面也平行于立体画画片，并且与画片的距离至少有100毫米；这两个灯串组还满足如下条件：第一个灯串组中最下面的灯串相对于画底面的高度，比第二个灯串组中最上面的灯串相对于画底面的高度，高出的尺度至少为所述立体画的竖向长的三分之一。

以下对本发明的技术方案作进一步阐述，特别是对广告宣传牌、艺术壁画等应用大幅面重复图型立体画的情况，来阐述诱导成像系统的详细构造。

（I）所述诱导成像系统的有关几何参数的选取： ⑴ 重复图型立体画的“最大图斑间隔”和“最小图斑间隔”的比值：此比值决定了立体画所表现的立体形像其前后部分的相对深径，此比值过小时立体形像成为偏平的浮雕，此比值过大时所表现的立体形像其前端与后端的距离太大，观画者的视觉能力有可能形成不了这样的立体形像，这个比值一般取1.2～1.7为宜； ⑵ 立体画的“最大图斑间隔”的选取：人们更乐于从立体画看到深径较大的三维景象，这就要使立体画的最大图斑间隔d _max较大，但是d _max过大会使立体视觉不能形成，一般d _max要与双眼瞳距e可比拟，按e = 60毫米计算，当眼睛与画片的距离s小于1500毫米时，可使d _max接近于60毫米，当眼睛与画片距离s大于1500毫米时，可取d _max的毫米数接近于“s的毫米数的平方根乘以1.55”（此为经验公式），例如当s = 2000毫米时取d _max为68毫米； ⑶ “最小图斑间隔”的下限：当眼睛与画片的距离s较大时，为了使眼睛能够在画面的较大范围内看清楚图斑的间隔，立体画的最小图斑间隔d _min不能取得太小，当眼睛与画片距离s小于1500毫米时，可取d _min大于d _max / 1.5，当眼睛与画片距离s大于1500毫米时，取 d _min的毫米数大于“s 的毫米数的平方根乘以1.03”为宜（此为经验公式），例如当s = 2000毫米时取d _min为47毫米。 ⑷ “灯串组与画片距离”的下限：灯串与画片的距离l 宜大不宜小，但是受环境的限制，往往无法使距离l 较大，不过起码要做到l 不小于s / 4，例如当s =1600毫米时l 至少取为400毫米。

（II）关于灯串组结构的设计： ⑴ 上述技术方案中（三）给出的灯串组设计，灯串组为具有相同灯珠间隔D的N条灯串，当D较大时，单就一条灯串来说，灯珠的横向密度较小，然而这里是N条灯串，灯珠的横向密度就增加了N–1倍，灯珠的横向密度较大有利于图斑串就近与灯光亮点比较，从而容易形成深径觉； ⑵ 由诸灯珠等间隔排列而成的灯串，其在透明反光片后面的镜像虚像，相当于一个新的重复图型立体画，因此由它也能实现“平移叠合立体成像”，平移一个间隔或者两个、三个间隔，其所形成的立体形像鲜明简洁，又处于离画片更远的位置，因此它对整个图画的立体成像也有特别的诱导作用；上述技术方案中（四）所讲的灯串组设计就是考虑到这个机制作出的。

（III）灯珠虚像在画面里的“視在灯光亮点”的分布问题：在双眼注视画片后面的一个灯珠虚像时其视觉方向与画面的交点处可以假定有一个灯光亮点，把它称为此灯珠虚像在画面里的“視在灯光亮点”；相应于灯串组中所有灯珠，在画面里的所有“視在灯光亮点”占据着画面的一个区域；对于这个区域内的图斑串，或者离这个区域较近的图斑串，观看它们时形成立体视觉会更容易，这是因为这里的灯光诱导作用更强烈。所以，在安排上要把这些“視在灯光亮点”所占据的区域，尽量靠近画片中部立体成像相对困难的区域。

（IV）灯珠的发光亮度与立体画的显示亮度相匹配的问题：如果从图画中看到的灯光过于明亮，其光晕会使图画模糊不清，严重影响立体成像；如果灯光过弱则起不到诱导作用；所以需要调节灯串组灯珠的发光亮度，最好是用电子自控装置依随图画的显示亮度自动调节灯串组的发光亮度。

（V）把立体画划分为较小区域来诱导成像的做法：观看重复图型立体画时，既然图斑串的图斑间隔决定了其立体形像的深径，那么只有对立体画中一个范围内的图斑串能够清楚地辨认图斑间隔，才有可能由这个范围内的图画形成立体视觉。在眼睛不转动的情况下，能够比较清楚地看到图像细节的视野范围约为30^o，称这个范围为“能看清图像的视野”，如果把眼球转动时所有“能看清图像的视野”加在一起，约为100^o的视野。因此，当立体画的画面很大时，就需要转动眼睛，一次次转移“能看清图像的视野”，从图画的一个个局部来形成局部立体形像，再综合所记忆的印象形成完整的立体形像。为此，相应于图画从左至右的各个局部，可以把灯串组从左至右分成几段，使各段以循环方式依次作暂短“闪烁发光”（不闪烁发光时仍以恒定亮度发光），为的是以闪烁引起观画者对相应局部图画的注意，从而在灯光的诱导下使图画的各个局部一个接一个的得以形成立体视觉。

（VI）关于重复图型立体画画片的大小： ⑴ 图画的横向长：从立体画的用途来说，如果只要求观看立体画的每个局部时能够形成立体视觉，则图画的横向长不受限制，多长都可以；如果要求的是最终能看到整个图画所相应的立体形像，则图画的横向长有限制，一般要使图画的横向长与眼睛到画片的距离基本相当； ⑵ 图画的竖向长：由于灯串组只能放置在画顶面或画底面附近，因此把立体画从上到下划分为较小区域来诱导成像的做法难以实施；但是可以利用“形成立体视觉的比较-扩展效应”，来使立体画的竖向长做得较大，做法是把立体画做成从上到下各画行图案有内在关联的结构，例如有许多从上到下的贯穿线，使“比较-扩展效应”强力发挥作用，从而由少数画行带动起所有画行形成立体视觉；另外，还可以用上下两个灯串组来诱导立体画的上部和下部的立体成像；用一个灯串组一般可以使立体画的竖向长达到眼睛与画片间距离的一半，用两个可以使竖向长加倍。

以下再来说明应用本发明所述诱导成像系统观看重复图型立体画的效果。

人们平时观看三维实物，其立体视觉能力存在不小差异；如果到电影院看3D电影，能够正常形成立体视觉的人约占总人数的80% ；裸眼观看重复图型立体画，显然形成立体视觉的难度增加很多。初步实验表明，在重复图型立体画的制作和显示质量较好，并且诱导成像系统按以上所述进行优化的情况下，观画者在诱导中观看这种立体画，有60% 以上的人能够迅速形成立体视觉；对于较复杂的重复图型立体画，产生立体视觉可能需要两、三秒钟的时间，而对一般的立体画差不多是立即产生。

用所述诱导成像系统观看重复图型立体画，一旦立体视觉形成，即使熄灭灯光，只要目光未曾转移，一般仍然能够继续看到立体形像。在看到了立体形像以后，双眼可以无限制地向画片接近，不仅立体视觉不会丧失，还能够更清楚地看到立体形像每个局部的细节，就像平时由远及近看立体实物那样。由于诱导成像系统能够使立体视觉迅速形成，还可以以重复图型立体画为单帧图画制作成动画片，观看者由第一帧图画形成立体视觉以后，只要立体形像的动作变化不是太快，就能够连续维持立体视觉，看到动态的立体形像。

把重复图型立体画及与之配套的诱导成像系统应用于广告宣传牌、艺术壁画等方面，制作简单、成本甚低，却能向众人显示立体形像，生动有趣，因此它有可能成为人们喜爱的新广告宣传方式和艺术欣赏形式。

附图说明

图1是由重复图型立体画的“三图斑模型”来说明视觉成像第一种情况的示意图，该图说明当观画者仅把注视点放在立体画的画面上时不能形成立体视觉。

图2是由重复图型立体画的“三图斑模型”来说明视觉成像第二种情况的示意图，该图说明当观画者把注视点放到立体画的后面时才可有能形成立体视觉。

图3是从常见重复图型立体画归纳出的一个模型的示意图，它所表现的立体景象是“一个曲面物体处于后幕布之前的舞台上方”。

图4是本发明所述观看重复图型立体画的诱导成像系统的示意图，这里用的是一个灯串组。

图5是技术方案中所述灯串组的一种结构，灯串组中的两条灯串具有相同的灯珠间隔。

图6是技术方案中所述灯串组的另一种结构，灯串组中的第二条、第三条灯串的灯珠间隔都是第一条的整倍数。

图7是本发明所述观看立体画的诱导成像系统的另一结构的示意图，这里用的是两个灯串组。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案，结合附图，来描述具体实施方式。

图4显示了本发明所述的观看立体画的诱导成像系统的一个具体结构；从图中可以看到，重复图型立体画画片1前面覆盖有透明反光片2；灯串组3固定在挡光板4上，挡光板的竖向长为a，灯串组平行于画片，与画片的距离为l，挡光板上边沿比画顶面5高b尺度；观画者的眼睛6与画片的距离为s，眼睛比画顶面低y尺度；与灯串组3关于透明反光片2镜像对称的虚像7位于画片的后方，眼睛注视灯串组虚像7的视线与画片相交。灯串组为一条或几条灯串组成，每条灯串是由若干个相同的灯珠从左至右等间隔排列而成；灯串可从市场上出售的各种规格的LED灯串中选购，实现灯串的亮度控制和闪烁控制也有成熟的技术和现成的电子自控装置出售。

图7显示了上述技术方案中（七）所说的诱导成像系统的一个具体结构；它是在图4所示结构的基础上又增加了一个与灯串组3结构相同的灯串组3′，灯串组3′固定在挡光板4′上，挡光板的竖向长也为a，灯串组3′平行于画片1，与画片的距离为 l′，挡光板4′下边沿比画底面5′低b尺度；与灯串组3′关于透明反光片2镜像对称的虚像7′位于画片的后方，眼睛6注视灯串组虚像7′的视线与画片相交。当立体画的竖向长较大时，用这种有两个灯串组的诱导成像系统，有利于立体视觉的形成。

以下对图4所示的结构，给出五个具体实施例子，先对其分别列出九个几何参数：眼睛与画片距离s、最大图斑间隔d _max、最小图斑间隔d _min、灯串组与画片距离l、眼睛与画顶面距离y、挡光板竖向长a、挡光板上边沿相对于画顶面的高度b 、画片横向长H、画片竖向长V(下面所列数值省略了单位“毫米”)：

例1，s=400，d _max=40，d _min=27，l=100，y=100，a=40，b=20，H=400，V = 300；

例2，s=800，d _max=50，d _min=34，l=200，y=200，a=60，b=25，H=800，V = 600；

例3，s=1200，d _max=58，d _min=39，l=300，y=300，a=80，b=30，H=1200，V = 800；

例4，s=1600，d _max=63，d _min=43，l=400，y=350，a=100，b=35，H=1600，V = 900；

例5，s=2000，d _max=68，d _min=47，l=500，y=400，a=120，b=40，H=1600，V = 900。

例1中的灯串组，采用上述技术方案中（二）所说的结构，即只用一条灯串，灯珠间隔D取为40毫米；此灯串固定在挡光板上，挡光板以支架安装在画片的上边沿；整条灯串的所有灯珠其发光方式为：闪烁发光5秒钟，然后恒定亮度发光10秒钟，循环重复，闪烁发光是为了吸引观画者下意识去注视画面后面的灯光亮点，避免观画者忽略灯光而只是看画面。

例2和例3中的灯串组，采用上述技术方案中（三）所说的结构，如图5所示，这里N =2，即灯串组为两条灯串，灯珠间隔D取为50毫米；两条灯串固定在挡光板上，两灯串间的距离略小于挡光板竖向长；挡光板以支架安装在画片的上边沿；把灯串组从左至右分成等长的两段，每段的所有灯珠其发光方式为：闪烁发光5秒钟，然后恒定亮度发光5秒钟，循环重复，但是这两段其闪烁发光的时间要错开，即第一段结束闪烁发光时第二段开始闪烁发光。

例4和例5中的灯串组，采用上述技术方案中（四）所讲的结构，如图6所示，这里N =3，即灯串组为三条灯串，第一条的灯珠间隔D取为25毫米，第二条取为50毫米，第三条取为75毫米；三灯串固定在挡光板上，第一和第三条灯串间的距离略小于挡光板竖向长；挡光板以支架安装在画片的上边沿；把灯串组从左至右分成等长的三段，每段的所有灯珠其发光方式为：闪烁发光5秒钟，然后恒定亮度发光10秒钟，循环重复，但是这三段其闪烁发光的时间要依次错开，即第一段闪烁发光之后第二段闪烁发光，然后第三段闪烁发光，如此循环。

实验表明，当眼睛与立体画的距离s 大于2000毫米时，例如s = 3000毫米的情况，形成立体视觉的难度明显增加，例如产生立体视觉所花的时间变长了，或者产生的立体视觉不稳定，时隐时现，有些视觉能力偏弱的人已经形成不了立体视觉。

再对图7所示的结构，给出一个具体实施例子，即例6，其九个几何参之中，前七个与例4相同，即：s = 1600，d _max = 63，d _min = 43，l = 400，y = 350，a = 100，b = 35（单位为毫米）；但是，这里画片的横向长H = 800毫米，而竖向长V = 1200毫米，由于V较大，所以采用两个灯串组；每个灯串组及固定它的挡光板，其结构和尺寸与例2相同；第一个灯串组3以支架安装在画片的上边沿，与画片的距离 l = 400毫米，第二个灯串组3′以支架安装在画片的下边沿，与画片的距离 l′= 200毫米，挡光板4′下边沿比画底面5′低b = 35毫米；；两个灯串组的分段和发光方式也与例2相同，而且两个灯串组上下对应部位的发光是同步的。

本发明的技术方案的基本特征在于，所述诱导成像系统是以灯串在立体画后面的镜像对称虚像来诱导双眼透过画面注视画面后边某处；上述具体实施方式是对技术方案的详细说明，但不是对本发明的保护范围的限定，凡在本发明技术方案基本特征之下所做的等同替换、类同改进等，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种观看重复图型立体画的诱导成像系统，它包括：重复图型立体画画片、画片前面所覆盖的既透明又对光线有反射作用的“透明反光片”、一个灯串组；所述灯串组为一条灯串或者几条方向保持平行的灯串所组成，每条灯串是由若干个相同的灯珠从左至右等间隔排列所组成，每条灯串中相邻两个灯珠之间的间隔又称为这条灯串的“灯珠间隔”；各条灯串都与所述立体画画片平行，与画片的距离至少有100毫米；所述灯串组、立体画画片及观画者的双眼这三者的相对位置满足如下条件：各灯串所发射的光线经透明反光片的反射形成镜像对称的灯串虚像，观画者的双眼能够看到所有灯串虚像，并且观看灯串虚像的视线与立体画的画面相交。

2.根据权利要求1所述的诱导成像系统，所述的灯串组为一条灯串，灯串的长度与所述立体画画片的横向长相同，灯串的灯珠间隔D不小于20毫米且不大于80毫米。

3.根据权利要求1所述的诱导成像系统，所述的灯串组为N条灯串，这里N为2或3；这N条灯串处于同一个平面，在该平面里从上到下排列，该平面平行于立体画画片，并且与画片的距离至少有100毫米；各条灯串的长度都与立体画画片的横向长相同；各条灯串的灯珠间隔相同，都为D，D不小于40毫米且不大于80毫米；这N条灯串还满足如下条件：处于同一平面的这N条灯串其所有灯珠向该平面内一条横向直线的垂直投影形成一条灯珠间隔为D∕N的灯串。

4.根据权利要求1所述的诱导成像系统，所述的灯串组为N条灯串，这里N为2或3或4；这N条灯串处于同一个平面，在该平面里从上到下排列，该平面平行于立体画画片，并且与画片的距离至少有100毫米；各条灯串的长度都与立体画画片的横向长相同；这N条灯串其中第一条灯串的灯珠间隔为D，D不小于15毫米且不大于30毫米，其中第n条灯串的灯珠间隔为D的n倍即nD，这里n取2到N的各个整数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的诱导成像系统，所述灯串组中灯珠的发光亮度能够通过电子自控装置依随重复图型立体画的显示亮度自动进行调节，以使观画者对于透明反光片所造成的灯串虚像和立体画的图案这两者都能够看得清楚。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的诱导成像系统，所述灯串组的全部灯珠或部分灯珠按如下方式发光：恒定亮度发光和闪烁发光交替进行，以吸引观画者注视画片后面的灯珠虚像。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的诱导成像系统，除所述的一个灯串组外，再增加第二个同样结构的灯串组，第二个灯串组所处的平面也平行于立体画画片，并且与画片的距离至少有100毫米；这两个灯串组还满足如下条件：第一个灯串组中最下面的灯串相对于画底面的高度，比第二个灯串组中最上面的灯串相对于画底面的高度，高出的尺度至少为所述立体画的竖向长的三分之一。