虚拟现实中立体显示技术研究

4 OpenGL实现立体显示
开放性图形库OpenGL(Open Graphic Library)是一个三维计算机图形和模型库。它独立于操作系统和硬件环境，适用于从个人计算机到工作站的广泛计算机环境。
OpenGL在三维真实感图形制作中具有优秀的性能，用该图形库不仅能方便地制作出高质量的静止彩色图像，还能创造出高质量的动画效果。借助Windows编程环境还可控制模型的人机交互。由于其开放性和高度的可重用性，目前已成为业界标准。
4．1立体图像对的绘制
按上述投影算法计算出立体图像对后，应用OpenGL绘制立体图像对，分别用红、绿两种颜色绘制右眼和左眼的图像。以一个变长为10 cm，中心点在原点的正方体为例，设两视点间距离e为5 cm，投影面距高观察者d为40 cm，考察正方体的一个顶点(5，5，5)，由上述投影算法可得：xr=32 cm，xl=48 cm，yl=yr=4040 cm，zr=zl=d=40 cm对8个顶点分别计算后，连接相应的立体透视投影点，即可得该立方体的立体图像对。用数组vertex[8][3]存储顶点，数组translatevertexr[8][3]存储右眼投影计算后坐标，数组translatevertexl[8][3]存储左眼投影计算后的坐标，对相应的点进行投影计算：

使用OpenGL的透视投影变换，需设置前后裁剪面到观察者的距离及前裁剪面的宽度和高度等。前裁剪面的宽度用该宽度与高度的比值表示，取显示窗口的宽度和高度之比。
double Near．Far；／／前后裁剪面距观察者的距离
int ratio=width／height；／／显示屏的宽和高之比
ViewHeight2=Near*tan(radians)；／／计算视野的高度
ViewWidth2=ViewHeight2*ratio；／／计算视野的宽度
计算右眼的视野范围；
left=-ViewWidth2-0．5*e*0．3；
right=ViewWidth2-0．5*e*0．3；
投影并绘制模型：
glFrustum(left，right，bottom，top，Near，Far)；
glDrawBuffer(GL_BACK_RIGHT)；／／使用右后缓存
gluLookAt(0+e／2。0，5。0+d／2，0，-5，0，1，0)；
／／确定右眼位置
glColor3f(1．0，0．0，0．0)；／／用红色绘制
draw()；／／计算立体图像对并绘制
同理绘制左眼的图像，如图3所示。

4．2 双缓存区的使用
OpenGL提供双缓存技术，支持两个完整颜色缓存的硬件或软件。绘制一个缓存时，显示另一个缓存中的内容。每绘制好一帧便交换缓存；这样刚才被显示的缓存被用来绘制，而用来绘制的缓存被显示。这样，当显示器刷新时，缓存区进行交换，画面就不会闪烁。
OpenGL也支持立体观察，实现左颜色缓存和右颜色缓存，它们分别用于左立体图像和右立体图像。可在初始化时，分别使用参数PFD_DOUBLEBUFFER和PFD_STERE-O_DONTCARE支持立体显示和双缓存。使用双缓存时，通常只绘制后缓存，使用函数glDrawBuffer()还可指定将立体图像渲染到具体的某个缓存。
例如，绘制右眼图像时使用右后缓存区glDrawBuffer(GL_BACK_RIGHT)，绘制左眼时使用左后缓冲区glDraw-Buffer(GL_BACK_LEFT)。
4．3 立体图像的观察
使用简单的滤光镜就可观察有立体感的图像。其原理是：由于滤光片(实验中使用红、绿滤光片)吸收其他光线，只让相同颜色的光线通过，因此左、右眼各透过不同颜色的光。当使用滤光镜观察计算机屏幕上的立体图像对时，就会看到具有深度感受的图像。在实验中发现，刷新频率对图像立体效果的形成具有重要作用。刷新频率过低，由于人眼所维持的图像已消失，不能得到三维立体感受；刷新频率过高就会出现一只眼睛可看到两幅图像的现象。将显示的刷新频率设置合适，在程序中设置图像刷新频率设置为50 Hz，利用红绿滤光镜观察模型的立体成像，得到较明显的立体视觉效果。

5 结论
根据立体显示原理，采用双目视差算法对物体进行立体显示，利用OpenGL生成立体图像对，并借助红绿滤光眼镜观察，得到了较好的立体视觉效果。立体显示技术的引入增强了人在虚拟环境中的沉浸感，可广泛应用于建筑物和视景漫游、虚拟战争演练场和各种模拟训练等多种场合。