CN102298786A - 一种虚拟绘画实现的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟绘画实现的装置及其方法，该虚拟绘画实现的装置包括屏幕、至少一支红外笔、红外摄像模块、图像识别模块和向屏幕投影图像的投影模块。图像识别模块用于控制投影模块在屏幕上的预定位置投影引导光点，接收并分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者不相匹配，则生成与红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将第一互动图形数据传送给投影模块，若二者相匹配，则将预先存储的与多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及相关联的动画数据发送给投影模块。本发明增强了展示项目的趣味性。

Description

一种虚拟绘画实现的装置及其方法

技术领域

本发明涉及多媒体互动技术领域，尤其涉及一种实现虚拟绘画的装置及方法。

背景技术

在科技馆、展览馆等公共场所中，为了提高参观者参与活动的兴趣，增强趣味性和娱乐效果，常常会设置一些多媒体互动装置。参观者在利用这些多媒体互动装置进行互动娱乐的过程中，能够得到一定的科技教育。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适合在科技馆、展览馆等公共场所使用、实现屏幕上的投影图像与互动者的绘画动作互动的虚拟绘画实现的装置及其方法。

本发明的一种虚拟绘画实现的装置，其包括屏幕、至少一支红外笔、红外摄像模块、图像识别模块和投影模块；红外笔设置在屏幕的一侧，红外摄像模块和投影模块设置在屏幕的另一侧；其中：红外摄像模块，用于采集屏幕的红外影像数据；图像识别模块，用于控制投影模块在屏幕上的预定位置投影引导光点，接收并分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给投影模块，若二者相匹配，则将预先存储的与多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据发送给投影模块；投影模块，基于接收的第一互动图形数据、第二互动图形数据以及动画数据，向屏幕投影图像。

本发明的一种虚拟绘画实现的方法，包括以下步骤；

利用图像识别模块控制投影模块在屏幕上的预定位置投影引导光点；

互动者手持红外笔在屏幕上绘制图形；

借助红外摄像模块采集屏幕的红外影像数据；

图像识别模块接收并分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给投影模块，若二者相匹配，则将预先存储的与所述多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据发送给投影模块；

投影模块基于接收的第一互动图形数据、第二互动图形数据以及动画数据，向屏幕投影图像。

采用上述技术方案后，互动者用红外笔在屏幕上画完画后，屏幕上会出现动态的画面，增强了展示项目的趣味性。

附图说明

图1是本发明的一种虚拟绘画实现的装置的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

如图1所示，本发明的虚拟绘画实现的装置，包括屏幕1、至少一支红外笔2、至少一个仿真调色装置3、颜色识别模块4、LED灯控制电路5、红外摄像模块6、图像识别模块7和投影模块8。红外笔2和仿真调色装置3设置在屏幕1的一侧，红外摄像模块6和所投影模块8设置在屏幕1的另一侧。本发明采用的是背投投影，屏幕1包括一钢化玻璃板和一不透明的投影膜，该投影膜贴合在钢化玻璃板的表面上，并与投影模块8相对设置。

红外笔2设有LED灯21和RFID标签22；仿真调色装置3内设有RFID读写器31，RFID读写器31可接收红外笔的RFID标签22发送的红外笔身份信息，并将该红外笔2的身份信息以及该仿真调色装置3的标识颜色信息传送给颜色识别模块4。LED灯控制电路5的输入端与该颜色识别模块4相连，输出端与红外笔的LED灯21相连，颜色控制模块4根据接收到的红外笔的身份信息以及仿真调色装置的标识颜色信息，通过LED灯控制电路5控制红外笔上的LED灯21发出与仿真调色装置3的标识颜色相同的颜色。该仿真调色装置3例如可以是可容置红外笔的颜色筒。如果颜色筒的标示颜色为绿色，当互动者拿红外笔在该颜色筒里“上色”时，调色筒内的RFID读写器31就能够接收到该红外笔的RFID标签发射的红外笔身份信息，并将该红外笔身份信息以及该颜色筒的标示颜色为绿色的信息通知颜色控制模块4，颜色控制模块4通过LED灯控制电路5能够控制该红外笔2的LED灯21发出绿光。

红外摄像模块6用于采集屏幕1的红外影像数据。图像识别模块7包括红外笔迹分析单元71、引导光点设定单元72、画图单元73和动画产生单元74。红外笔迹分析单元71可实时分析红外摄像模块6采集的红外影像数据，获取红外笔2投射在屏幕1上的红外光点移动轨迹的坐标信息。引导光点设定单元72用于预设多个引导光点在屏幕1上的坐标信息，并控制投影模块8在屏幕1上投影生成该多个引导光点。画图单元73接收红外笔迹分析单元71传送的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与引导光点设定单元72预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者相匹配，则产生一事件触发信号，并将该事件触发信号发送给动画产生单元74；若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给投影模块8。动画产生单元74预先存储有与多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据，在接收到画图单元73发送的事件触发信号时，将第二互动图形数据和动画数据发送给投影模块8。

例如，引导光点的轮廓形状预先设置为乌龟的形状。当互动者是用红外笔在屏幕上画一直线时，画图单元73根据接收红外笔迹分析单元71传送的红外光点移动轨迹的坐标信息，可以判断出红外笔移动轨迹的坐标信息与预设的引导光点的坐标信息是不匹配的，此时，生成与直线形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给投影模块8，于是投影模块会在屏幕上投射一直线图形。当互动者是完全跟随屏幕上的引导光点画画时，画图单元73可以判断出红外笔移动轨迹的坐标信息与预设的引导光点的坐标信息是匹配的，在引导结束时，动画产生单元74将第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据发送给投影模块8，引导光点处会先出现一只乌龟的形状，然后这种乌龟在屏幕上不断走动，持续10秒钟后，恢复到初始状态，清空屏幕上所有印记。

在本发明的一个实施例中，本发明的红外摄像模块6可以是红外摄像头，图像识别模块7和颜色识别模块8为计算机，投影模块8为投影仪。本发明的虚拟绘画实现的装置还包括一互动区域，该互动区域为一房间，屏幕1、红外笔2、仿真调色装置3、颜色识别模块4、LED灯控制电路5、红外摄像模块6、图像识别模块7和投影模块8均设置在该房间内，该房间的墙壁被涂成黑色。

本发明还公开一种虚拟绘画实现的方法，包括以下步骤；

利用图像识别模块控制投影模块在屏幕上的预定位置投影引导光点；引导光点的连线轮廓例如可以是人或者动物的形状；

互动者手持红外笔在屏幕上绘制图形；

借助红外摄像模块采集屏幕的红外影像数据；

图像识别模块接收并分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与预设在图像识别模块中的引导光点的坐标信息进行比较，若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给投影模块，例如，如果红外光点移动轨迹的形状为直线，则图像识别模块会产生直线形状的互动图形数据；若二者相匹配，则将预先存储的与所述多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据发送给投影模块；例如，引导光点的连线形状为一动物的形状，那么图像识别模块会将存储的该动物形状的图形数据以及该动物的动画数据发送给投影模块；

投影模块基于接收的第一互动图形数据、第二互动图形数据以及动画数据，向屏幕投影图像。

在一种实施方式中，上述方法还包括以下步骤：

在互动者手持红外笔在屏幕上绘制图形之前，互动者先拿该红外笔在一仿真调色装置处蘸取颜色；该仿真调色装置例如可以是仿真的颜色筒或调色板；

该仿真调色装置内设有RFID读写器，该RFID读写器接收设置于红外笔的RFID标签发送的红外笔身份信息，并将该红外笔的身份信息以及该仿真调色装置的标识颜色信息传送给一颜色识别模块；颜色控制模块根据接收到的红外笔的身份信息以及仿真调色装置的标识颜色信息，通过一LED灯控制电路控制设置于红外笔上的LED灯发出与仿真调色装置的标识颜色相同的颜色，如此更能增加本发明的娱乐性和趣味性。

Claims (9)

1.一种虚拟绘画实现的装置，其特征在于，其包括屏幕、至少一支红外笔、红外摄像模块、图像识别模块和投影模块；所述红外笔设置在所述屏幕的一侧，所述红外摄像模块和所述投影模块设置在所述屏幕的另一侧；其中：

红外摄像模块，用于采集屏幕的红外影像数据；

图像识别模块，用于控制所述投影模块在屏幕上的预定位置投影引导光点，以及接收并分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给所述投影模块，若二者相匹配，则将预先存储的与所述多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据发送给所述投影模块；

投影模块，基于接收的第一互动图形数据、第二互动图形数据以及动画数据，向屏幕投影图像。

2.如权利要求1所述的虚拟绘画实现的装置，其特征在于，所述图像识别模块包括红外笔迹分析单元、引导光点设定单元、画图单元和动画产生单元，其中：

红外笔迹分析单元，实时分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在所述屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息；

引导光点设定单元，预设多个引导光点在屏幕上的坐标信息，并控制所述投影模块在屏幕上投影生成该多个引导光点；

画图单元，接收所述红外笔迹分析单元传送的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与引导光点设定单元预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者相匹配，则产生一事件触发信号，并将该事件触发信号发送给所述动画产生单元；若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给所述投影模块；

动画产生单元，预先存储有与所述多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据，在接收到所述画图单元发送的事件触发信号时，将第二互动图形数据和动画数据发送给所述投影模块。

3.如权利要求1或2所述的虚拟绘画实现的装置，其特征在于，

所述红外笔设有LED灯和RFID标签；所述虚拟绘画实现的装置还包括至少一个仿真调色装置、颜色识别模块和LED灯控制电路；各仿真调色装置内设有RFID读写器，该RFID读写器用于接收红外笔的RFID标签发送的红外笔身份信息，并将该红外笔的身份信息以及该仿真调色装置的标识颜色信息传送给所述颜色识别模块；所述LED灯控制电路的输入端与该颜色识别模块相连，输出端与所述红外笔的LED灯相连，所述颜色控制模块根据接收到的红外笔的身份信息以及仿真调色装置的标识颜色信息，通过LED灯控制电路控制红外笔上的LED灯发出与仿真调色装置的标识颜色相同的颜色。

4.如权利要求3所述的虚拟绘画实现的装置，其特征在于，所述仿真调色装置为可容置所述红外笔的颜色筒。

5.如权利要求4所述的虚拟绘画实现的装置，其特征在于，所述红外摄像模块为红外摄像头；所述图像识别模块和所述颜色识别模块为计算机，所述投影模块为投影仪。

6.如权利要求5所述的虚拟绘画实现的装置，其特征在于，该虚拟绘画实现的装置还包括一互动区域，所述互动区域为一房间，所述屏幕、红外笔、仿真调色装置、颜色识别模块、LED灯控制电路、红外摄像模块、图像识别模块和投影模块均设置在该房间内，该房间的墙壁被涂成黑色。

7.如权利要求1所述的虚拟绘画实现的装置，其特征在于，所述屏幕包括一钢化玻璃板和一不透明的投影膜，所述投影膜贴合在钢化玻璃板的表面上，并与所述投影模块相对设置。

8.一种虚拟绘画实现的方法，其特征在于，包括以下步骤；

利用图像识别模块控制投影模块在屏幕上的预定位置投影引导光点；

互动者手持红外笔在屏幕上绘制图形；

借助红外摄像模块采集屏幕的红外影像数据；

所述图像识别模块接收并分析红外摄像模块采集的红外影像数据，获取红外笔投射在屏幕上的红外光点移动轨迹的坐标信息，并将该坐标信息与预设的引导光点的坐标信息进行比较，若二者不相匹配，则生成与该红外光点移动轨迹的形状相匹配的第一互动图形数据，并将该第一互动图形数据传送给所述投影模块，若二者相匹配，则将预先存储的与所述多个引导光点的连线形状相匹配的第二互动图形数据以及与该第二互动图形数据相关联的动画数据发送给所述投影模块；

所述投影模块基于接收的第一互动图形数据、第二互动图形数据以及动画数据，向所述屏幕投影图像。

9.如权利要求8所述的虚拟绘画实现的方法，其特征在于，在互动者手持红外笔在屏幕上绘制图形之前，互动者先拿该红外笔在一仿真调色装置处蘸取颜色；

该仿真调色装置内设有RFID读写器，该RFID读写器接收设置于红外笔的RFID标签发送的红外笔身份信息，并将该红外笔的身份信息以及该仿真调色装置的标识颜色信息传送给一颜色识别模块；所述颜色控制模块根据接收到的红外笔的身份信息以及仿真调色装置的标识颜色信息，通过一LED灯控制电路控制设置于红外笔上的LED灯发出与仿真调色装置的标识颜色相同的颜色。