CN103365489A

CN103365489A - 一种交互雾屏投影系统

Info

Publication number: CN103365489A
Application number: CN2013102536447A
Authority: CN
Inventors: 张雅男; 唐跃; 雷佳捷; 高明杰
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种交互雾屏投影系统，包括雾屏发生模块、投影模块、控制模块、交互模块，所述交互模块包括至少一个不可见光光源和一个图像采集装置，所述不可见光光源发出与雾屏平行的不可见光屏；所述图像采集装置实时采集不可见光屏的信息，并将不可见光屏信息传输至控制模块，控制模块获取不可见光屏的变化信息，将该变化信息进行处理，并根据该处理后的信息获取控制指令，控制投影模块将投影信息投影至所述雾屏进行显示；本发明采用雾屏作为非实体屏幕，无需架设，无需清洁；基于红外摄像机的交互方式，可实现非接触徒手人机交互；采用短距离反射背投技术，整机一体化，成本低，体积小，移动方便，应用前景十分广阔。

Description

一种交互雾屏投影系统

技术领域

本发明涉及一种雾屏投影系统，具体涉及一种交互雾屏投影系统。

背景技术

现有投影系统中的投影屏幕多使用挂装幕、支架幕、折叠幕、地拉幕框架幕等，使用时需要安装架设，需要一定的空间，程序繁琐操作不便，并且实际使用中作为实体屏幕无论是硬质幕还是软质幕都不易清洁。

现有技术中公开的投影系统大多使用普通投影仪，投影距离较长，占用空间大并需要将投影仪与雾屏发生装置分别放置，应用场合有一定限制。同时，现有技术公开的雾屏并不能实现徒手人机交互，仅能实现单一的展示屏幕作用。此外，现有技术中公开的雾屏发生装置需要吊装，安装困难，须安装在固定的地方且占用空间大，不能移动摆放，应用场合有所限制。

发明内容：

为了克服现有技术中的缺点和不足，本发明提供了一种交互雾屏投影系统，解决了现有技术中雾屏投影系统不能实现人机交互的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案为：

一种交互雾屏投影系统，包括雾屏发生模块、投影模块、控制模块，所述控制模块控制所述雾屏发生模块产生微粒雾，形成雾屏；并控制所述投影模块将投影信息投影至所述雾屏上进行显示，还包括交互模块，所述交互模块包括至少一个不可见光光源和一个图像采集装置，所述不可见光光源发出与雾屏平行的不可见光屏；所述图像采集装置实时采集不可见光屏的信息，并将不可见光屏信息传输至控制模块，控制模块获取不可见光屏的变化信息，将该变化信息进行处理，并根据该处理后的信息获取控制指令，控制投影模块将投影信息投影至所述雾屏进行显示。

本发明为了进一步解决现有技术中使用实体屏幕，需要安装架设，屏幕不易清洁；投影和显示设备相离较远，安装繁琐耗时；长距离投影需要的空间要求大，不能轻便移动等问题，还包括反射模块，所述反射模块将不可见光屏信息反射至所述图像采集装置；并将投影模块发出的光反射至雾屏上进行显示；所述图像采集装置设置于所述投影模块投影端周围且不阻挡投影光路的位置。

所述雾屏发生模块包括产雾单元、导雾单元、滤水单元、出雾口、侧壁；所述产雾单元包括水箱、超声波集成雾化板；所述水箱位于雾屏发生模块底部，超声波集成雾化板位于水箱的底部；所述出雾口位于雾屏发生模块的顶部；所述滤水单元包括产雾挡水板，设置于水箱开口外部；所述导雾单元包括m个导雾风机、n个风墙风机、k个导雾管、h个导风管，其中m个导雾风机设置于产雾挡水板与水箱之间，对称排布于雾屏发生模块的侧壁，n个风墙风机设置于产雾挡水板与出雾口之间，对称排布于雾屏发生模块的侧壁；k个导雾管一端与产雾挡水板连接，另一端与出雾口连接；h个导风管对称分布于k个导雾管的两侧；其中，m、n、k、h均为自然数，且h为偶数。

所述雾屏发生模块顶部设置一个条形支架，所述条形支架上设置不可见光光源。

所述不可见光光源为对称设置于条形支架两端的红外激光光源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、将交互方式用于雾屏投影系统，实现了用户与系统间的无接触徒手交互，采用雾屏作为投影屏幕，非实体屏幕可穿透，屏幕无须清洁，无须架设，同时屏幕可穿透，具有立体感。

2、基于普通投影仪，通过增加反射模块，利用简单的反射原理实现短距离投影，成本低，性价比高；整机一体化，占用空间小，所搭建的系统具有无需安装在固定地方且移动摆放方便，适合在狭小空间等多种场应用。

3.通过在雾屏发生模块顶部增加条形支架，可固定不可见光光源，使得形成的不可见光屏更接近雾屏，增加了系统的精确性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的轻便型交互雾屏投影系统的结构示意图。

其中附图中的标记为：1-雾屏发生模块；2-投影模块；3-不可见光光源；4-反射模块；5-控制模块；6-供电模块；7-图像采集装置；8-水箱；9-超声波集成雾化板；10-导雾风机；11-风墙风机；12-产雾挡水板；13-导雾管；14-导风管；15-外壳；16-不可见光屏；17-雾屏。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构特征做详细描述：

一种交互雾屏投影系统，包括雾屏发生模块1、投影模块2、控制模块5，所述控制模块5控制雾屏发生模块1产生微粒雾，形成雾屏17；并控制所述投影模块2将投影信息投影至所述雾屏17上进行显示，还包括交互模块，所述交互模块包括至少一个不可见光光源3和一个图像采集装置7，所述不可见光光源3发出与雾屏17平行的不可见光屏16；所述图像采集装置实时采集不可见光屏16的信息，并获取不可见光屏16的变化信息，并将该变化信息进行处理；控制模块5根据该处理后的信息获取控制指令，控制投影模块2将投影信息投影至所述雾屏17进行显示。

本发明还进一步包括反射模块4，所述反射模块4将不可见光屏16的信息反射至所述图像采集装置7；并将投影模块2发出的光反射至雾屏17上进行显示；所述图像采集装置7设置于所述投影模块2投影端周围且不阻挡投影光路的位置。

本实施例具体结构如图1所示，本交互雾屏投影系统包括外壳15，外壳15内包括雾屏发生模块1，投影模块2，反射模块4，控制模块5，供电模块6，图像采集装置7，所述雾屏发生模块1内包括水箱8，超声波集成雾化板9，导雾风机10，导风风机11，产雾挡水板12，导雾管13，导风管14。

所述雾屏发生模块1包括产雾单元、滤水单元、导雾单元、出雾口；所述产雾单元包括水箱8、超声波集成雾化板9，滤水单元包括产雾挡水板12；导雾单元包括m个导雾风机10、n个风墙风机11、k个导雾管13、h个导风管14；所述出雾口位于雾屏发生模块1的顶部；所述水箱8位于雾屏发生模块1的底部，超声波集成雾化板9位于水箱8的底部正对导雾管13中间放置，所述导雾管13与产雾挡水板12相连，所述产雾挡水板12设置于水箱开口外部，产雾挡水板12平面与水箱8开口之间的夹角小于90度；m个导雾风机10设置于产雾挡水板12的一侧与水箱8之间，对称排布于雾屏发生模块1的侧壁，n个风墙风机11设置于产雾挡水板12的另一侧，对称排布于雾屏发生模块1的侧壁；k个导雾管13一端与产雾挡水板12连接，另一端与出雾口连接；h个导风管14对称分布于k个导雾管13的两侧；其中，m、n、k、h分别为自然数，且h为偶数。

水箱8蓄水后，超声波集成雾化板9工作，经过优化参数震荡产生大量微粒雾；由于产雾挡水板12位于水箱8上方，导雾风机10工作时，使得大量微粒雾通过导雾管13，在所述雾屏发生模块1外形成稳定的雾屏17。风墙风机11产生的气流通过导风管14在雾屏17两侧形成保护风墙，克服了单股雾气层流迅速变厚的缺点。

所述投影模块2位于雾屏发生模块1后部倾斜放置，所述反射模块4位于投影模块2的后部，以与投影模块2对应角度倾斜放置；所述投影模块2与反射模块4的反射面形成的二面角，所述投影模块2的投影端面向所述反射模块4的反射面放置；所述投影模块2接收控制模块5的信号后投射出投影信息经所述反射模块4反射后成像于所述雾屏17上，形成虚幻立体的影像；所述雾屏作为投影信息光路载体。

本实施例中所述不可见光光源3选择红外激光光源，所述红外激光光源安装于雾屏发生模块1的顶部，位于导雾管13出口的前方，红外激光光源发出红外光形成与雾屏17平行的不可见光屏16即红外光屏。

所述图像采集装置7设置于投影模块2投影端周围且不阻挡投影光路的位置，所述图像采集装置7的接收端面向所述反射模块4的反射面放置，当红外光屏受到触控时，所述反射模块4接收触控信号，并通过反射面将触控信号反射至图像采集装置7，图像采集装置7接收到触控信号并将该触控信号处理后发送至控制模块2；所述控制模块2根据收到的信号发出控制指令，控制所述投影模块2将投影信息发送至雾屏17进行显示。

本实施例中所述控制模块2采用小型PC机，设置于投影模块2的下部，用于控制雾屏发生模块1、投影模块2工作以及接收图像采集装置7的信号，所述小型PC机用于处理触控数据及媒流体上行或下行数据流。

所述供电模块6位于投影模块2下部，为所述雾屏发生模块1、投影模块2、图像采集装置7、控制模块5供电。

进一步地，在所述条形支架上设置多个不可见光光源3；所述不可见光光源3均匀设置于条形支架上。

更进一步地，在所述雾屏发生模块1顶部设置一个条形支架，条形支架上设置两个不可见光光源3；所述不可见光光源3为两个红外激光光源，分别对称设置于条形支架两端；所述图像采集装置7为红外摄像机，红外摄像机设置于投影模块2的投影端周围且不阻挡投影光路的位置。

本系统还包括一个外壳15或支撑结构，所述外壳15或支撑结构分别与雾屏发生模块1、投影模块2、反射模块4、控制模块5、供电模块6连接，所述外壳15或支撑结构用于将所述雾屏投影系统集成为一个整体结构，实现小型一体化，方便安装移动。

本发明不可见光光源3可采用包括红外光源、紫外光源的不可见光频段内的光源，所述图像采集装置7的频率与所述不可见光光源3的频率匹配。

本发明采用基于超声波空化效应制作的雾屏发生模块产生的非实体屏幕雾屏来代替现有技术中实体屏幕，以实现屏幕无需安装架设，无需清洁的目的；采用基于红外激光，红外传感器配合小型PC机实现非接触式徒手人机交互，实现现有技术中不能非接触徒手人机交互的目的；基于反射原理将投影设备巧妙地内置于系统内部，实现低成本的短距离投影以及整机一体化，解决了现有技术中设备分散，投影距离长，工作空间要求大等技术问题。

通过改善雾屏发生装置结构,优化产雾参数,实现了一体式可移动交互雾屏投影,本发明具有无需安装在固定地方且占用空间小，移动摆放方便等优点,适用在狭小空间等多种场合用以代替传统显示器实现人机徒手交互。

本系统交互原理为：

为实现用户与屏幕上投影内容的徒手交互，本发明提出了一种人机交互雾屏投影系统。本实施例交互模块由红外激光线光源和一个红外摄像机组成，相比于仅使用摄像机的交互系统，降低了图像处理、手指提取算法的难度。将红外激光线光源安装于雾屏前下方，红外激光线光源的出射光在紧贴雾屏前形成一层肉眼不可见的红外光屏，当用户手指与光屏接触并处于可交互区域时，手指遮挡的红外光在摄像机采集到的灰度图像中显示为白色亮斑，红外摄像机对投影区域内红外光线进行实时的图像采集，并将采集图像发送至控制模块，控制模块通过对采集的红外光屏上图像进行相应处理计算得到用户手指（即灰度图像中的白色亮斑）在红外光屏上触点的位置坐标，并对触点位置坐标换算，最终得到触点在雾屏中的位置坐标，从而实现用户与投影内容徒手交互。

触控信号判断：控制模块在计算出用户手指触点位置信息的过程中，对红外摄像机图像进行前后帧检测，当在某一帧图像中有白色亮斑出现且其前帧中无白色亮斑时即为单击操作；当其前后帧图像中均有白色亮斑,且后帧白色亮斑坐标发生变化时即为拖拽操作；双击操作类似单击操作。

Claims

1.一种交互雾屏投影系统，包括雾屏发生模块、投影模块、控制模块，所述控制模块控制所述雾屏发生模块产生微粒雾，形成雾屏；并控制所述投影模块将投影信息投影至所述雾屏上进行显示，其特征在于：还包括交互模块，所述交互模块包括至少一个不可见光光源和一个图像采集装置，所述不可见光光源发出与雾屏平行的不可见光屏；所述图像采集装置实时采集不可见光屏的信息，并将不可见光屏信息传输至控制模块，控制模块获取不可见光屏的变化信息，将该变化信息进行处理，并根据该处理后的信息获取控制指令，控制投影模块将投影信息投影至所述雾屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的交互雾屏投影系统，其特征在于：还包括反射模块，所述反射模块将不可见光屏信息反射至所述图像采集装置；并将投影模块发出的光反射至雾屏上进行显示；所述图像采集装置设置于所述投影模块投影端周围且不阻挡投影光路的位置。

3.根据权利要求1或2所述的交互雾屏投影系统，其特征在于：所述雾屏发生模块包括产雾单元、导雾单元、滤水单元、出雾口、侧壁；所述产雾单元包括水箱、超声波集成雾化板；所述水箱位于雾屏发生模块底部，超声波集成雾化板位于水箱的底部；所述出雾口位于雾屏发生模块的顶部；所述滤水单元包括产雾挡水板，设置于水箱开口外部；所述导雾单元包括m个导雾风机、n个风墙风机、k个导雾管、h个导风管，其中m个导雾风机设置于产雾挡水板与水箱之间，对称排布于雾屏发生模块的侧壁，n个风墙风机设置于产雾挡水板与出雾口之间，对称排布于雾屏发生模块的侧壁；k个导雾管一端与产雾挡水板连接，另一端与出雾口连接；h个导风管对称分布于k个导雾管的两侧；其中，m、n、k、h均为自然数，且h为偶数。

4.根据权利要求1或2所述的交互雾屏投影系统，其特征在于：所述雾屏发生模块顶部设置一个条形支架，所述条形支架上设置不可见光光源。

5.根据权利要求4所述的交互雾屏投影系统，其特征在于：所述不可见光光源为对称设置于条形支架两端的红外激光光源。