CN103491290A - 隐形装置 - Google Patents

Abstract

一种隐形装置，包括：控制处理单元，一个以上的摄像装置，以及设置在目标物体表面的显示单元，显示单元的各像素包括两个以上的子像素，各子像素的发光具有指向性且各子像素的发光角度相互衔接、充满预设空间角度，各摄像装置拍摄目标物体周围的景物图像，控制处理单元将各摄像装置拍摄的景物图像拼接融合为目标物体周围的完整图像，以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据、建立各子像素与完整图像的坐标之间的对应关系，根据该对应关系控制完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各子像素显示。本发明的隐形装置可以实现从不同的方向观看到的图像与所遮挡的背景始终保持一致，实现目标物体的全方位隐形。

Description

隐形装置

技术领域

本发明涉及一种隐形技术领域，特别涉及一种隐形装置。

背景技术

隐形是人类社会延续千百年的梦想，20世纪中期以来，隐形技术取得了惊人的进步，出现了隐形战机、隐形舰艇、隐形坦克等隐形武器装备。隐形技术包括雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。

以可见光隐形为例，2004年，日本东京大学教授推出了一款利用“视觉伪装”而让人无法辨别的宽大外衣，称之为“隐身衣”，人们只需穿上这件外衣，就可以让人“难以辨认”。事实上，该隐身衣的实现原理如图1所示，该隐形衣是由涂敷了回射光线的颗粒材料制作，衣服上装配了照相机，通过照相机将衣服后面的场景拍摄下来，然后将图像转换到衣服前面的投影机上，将影像投射到这种由带有回射光线的颗粒材料制成的衣料上，因此可以使观察者看到背后的景物而让穿衣者隐身。衣服上涂敷回射光线的颗粒是为了让投影机投射出的光线能更多的回射到观察者处让观察者看到穿衣者身后的景物图像。

目前出现的另外一种视觉隐形技术，是把物体表面用显示器全部或部分覆盖起来，在显示器和物体的背面隐蔽安装摄像机(或数码摄像机)或摄像头来摄取背景图像，该摄像机与控制平台连接后再连接于显示器，显示器全屏幕显示背景图像，从而达到把任何物体都隐形的目的。例如在飞机全身表面覆盖显示器，上下隐蔽安装高清晰高速摄像机(或数码摄像机)或摄像头，摄取背景图像，与控制平台连接，再连接于显示器。机腹显示上面天空背景图像，机背面显示下面背景图像，看上去就看透了飞机和显示器，和天空融为一体了，从而达到把飞机隐形的目的。

综合上述现有的视觉伪装方案，可以得知，它们的隐形都是单一方向的，例如飞机向天空或地面的隐形。然而，在实际场景中，目标所在的环境是各种各样的，周围不同方向的背景、颜色可能是不同的，目标被观察时，不可能永远只能从单一方向被观察，如图2所示，目标在两个不同的环境背景色中，如果从A方向观察，目标身上的隐形显示装置应该显示为绿色，以便把目标隐形，此时D处应向A观察方向显示绿色。如果从B方向观察，目标身上的隐形显示装置应该显示为黄色，此时D处应向B观察方向显示黄色。所以，即使是同一显示位置，不同的方向应该显示不同的颜色。这是目前的单一方向的隐形方案所无法实现的。

发明内容

基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种隐形装置，其可以实现目标物体各方向的全方位隐形。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下方案：

一种隐形装置，包括：控制处理单元，一个以上的摄像装置，以及设置在目标物体表面的显示单元，所述显示单元的各像素包括两个以上的子像素，各子像素的发光具有指向性且各子像素的发光角度相互衔接、充满预设空间角度，各所述摄像装置拍摄所述目标物体周围的景物图像，所述控制处理单元将各摄像装置拍摄的景物图像拼接融合为所述目标物体周围的完整图像，，以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据，建立各子像素与所述完整图像的坐标之间的对应关系，并根据该对应关系控制完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各所述子像素显示

上述本实施例中提供的隐形装置，其设置有能覆盖目标物体表面的显示单元，各摄像装置能够拍摄目标物体周围的完整图像，各子像素的发光具有指向性且各子像素的发光角度能够相互衔接、充满预设空间角度，控制处理单元将各摄像装置拍摄的景物图像拼接融合为目标物体周围的完整图像后，以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据，建立各子像素与所述完整图像的坐标之间的对应关系，并根据该对应关系控制各子像素发光方向轴心线的反向延长线与所述完整图像交点的图像在对应的各所述子像素显示，由于像素是包括有具有指向性的两个以上子像素的复合像素，且发光角度相互衔接、充满预设空间角度，从而可以实现从不同的方向观看到的图像与所遮挡的背景始终保持一致，实现目标物体的全方位隐形。

附图说明

图1是现有技术中隐身衣的实现原理示意图；

图2是目标在两个不同环境背景色中的原理示意图；

图3是一个具体示例中基于本发明的隐形装置对目标物体进行全方位隐形的剖面结构示意图；

图4是一个具体示例中的像素结构示意图；

图5是图4中所示像素结构的其中一种剖面结构示意图；

图6是图4中所示像素结构的另一种剖面结构示意图；

图7是其中一种实现方式中的子像素结构示意图。

具体实施方式

以下结合其中的较佳实施方式对本发明方案进行详细阐述。

图3中示出了一个具体示例中，基于本发明方案的隐形装置对目标物体300进行全方位隐形的剖面结构示意图。结合图3所示，本发明方案提供的隐形装置，包括有显示单元301、控制处理单元302以及一个以上的摄像装置303，其中，显示单元301设置在目标物体表面，覆盖住目标物体，各摄像装置303所拍摄的图像能够相互拼接融合为目标物体300周围的完整图像，显示单元391的各像素（图3中未示出）包括两个以上的子像素，各子像素的发光具有指向性，且各子像素的发光角度相互衔接、充满预设空间角度。具体工作时，各摄像装置303拍摄目标物体300周围的景物图像，并将所拍摄的景物图像发送给控制处理单元302，控制处理单元302将各摄像装置303拍摄的景物图像拼接融合为目标物体周围的完整图像后，以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据，建立各子像素与所述完整图像的坐标之间的对应关系，以保证各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像在对应的各所述子像素显示，并根据该对应关系，控制完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各子像素显示。

上述本实施例中提供的隐形装置，其设置有能覆盖目标物体表面的显示单元，各摄像装置能够拍摄目标物体周围的完整图像，各子像素的发光具有指向性且各子像素的发光角度能够相互衔接、充满预设空间角度，控制处理单元将各摄像装置拍摄的景物图像拼接融合为目标物体周围的完整图像后，以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据，建立各子像素与所述完整图像的坐标之间的对应关系，并根据该对应关系控制完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各所述子像素显示，即各子像素显示的是各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像。由于像素是包括有具有指向性的两个以上子像素的复合像素，且发光角度相互衔接、充满预设空间角度，从而可以实现从不同的方向观看到的图像与所遮挡的背景始终保持一致，实现目标物体的全方位隐形。

其中，上述以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据、建立各子像素与所述完整图像的坐标之间的对应关系时，可以采用各种可能的方式进行，只要能够保证各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像在对应的各子像素显示即可，例如基于摄像装置的分辨率以及各子像素的位置及发光方向手工设置上述对应关系等等。本领域技术人员可以理解的是，这种对应关系的建立，可以采用各种可能的方式进行，因此在此不再详加赘述。

需要说明的是，为了便于对本发明方案的理解，图3所示中，是以目标物体300为不规则形状，且显示单元301距离目标物体300有一定距离为例进行图示说明，在实际应用中，显示单元301可以直接设置为覆盖在目标物体300的表面，在此情况下，即便是目标物体300处于运动状态，由于显示单元301与目标物体的相对位置是固定的，即各子像素与目标物体表面的位置是固定的，同时各摄像装置与目标物体的相对位置也是固定的，因此，各子像素与完整图像的位置坐标的对应关系也是固定的，在目标物体300运动过程中，周围景物的图像可以随时变化，而各子像素显示其发光方向轴心线的反向延长线与所述完整图像交点的图像，是随周围景物影像实时变化的，因此，即便是从不同的方向观看，所观看到的图像也能与所遮挡的背景始终保持一致，从而可以实现全方位的隐形。

此外，在图3所示中，是以控制处理单元302设置在显示单元301内部为例进行说明，基于实际需要，该控制处理单元302也可以设置在显示单元301外部，此时，控制处理单元302可以通过无线通信方式与摄像装置303以及显示单元301的各子像素进行通信，实现基于各摄像装置303所拍摄的景物图像对各子像素的显示的控制。

上述各摄像装置303在进行设置时，可以设置在任何位置，只要能够获取到目标物体周围的完整图像（全景图像）即可，例如设置在显示单元301外部的某处，设置在显示单元301上等等，设置在显示单元301上时，可以通过镶嵌等方式设置在显示单元301上，以能够拍摄目标物体300周围的景物图像。

为了便于对本发明方案的理解，图3所示中，是以将摄像装置303设置在显示单元上、且该剖面结构图中有四个摄像装置303为例进行说明。实际设置时，各摄像装置303的个数、各摄像装置303所设置的位置、以及各摄像装置303之间相隔的距离，可以根据实际需要设定，只要各摄像装置303所拍摄的景物图像能够相互拼接融合为目标物体周围的完整图像，即能够完全摄取目标物体周围的背景图像即可。据此，如果各摄像装置的摄像范围广（例如广角镜头），则各摄像装置之间的距离可以相对比较远，如果各摄像装置的摄像范围比较窄，则各摄像装置之间的距离可以相对比较近，在此不做限定。

此外，上述预设空间角度，可以基于实际需要进行设置，由于人眼视觉范围一般是在180度的范围内，因此，在本发明实施例中，可以将上述预设空间角度设置为180度，从而，基于该角度，无论从该像素的哪一个角度观看，所观看到的都是相应角度的子像素发光方向延长线上的背景图像，实现目标物体的全方位隐形。

如上所述，控制处理单元302是控制各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像在对应的各子像素显示，具体实现时，可以是各子像素显示的内容与该子像素发光方向轴心线的反向延长线与全景图像的交点的内容相同。然而，由于基于各摄像装置拍摄图像得到的完整图像的分辨率与各子像素分辨率之和不一定相同，因此，在进行显示的控制时，可以基于这两种分辨率差异，可以有不同的处理方式。以下就其中的几种情况分别进行说明。

在完整图像的分辨率与显示单元各子像素分辨率之和相同的情况下，可以直接采用如上所述的方式，控制处理单元是以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的实际图像与该子像素相对应为依据，建立上述对应关系，即是将实际拍摄到的各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像在对应的各子像素显示。

在完整图像的分辨率比显示单元各子像素分辨率的总和大的情况下，控制处理单元可以基于与该子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景相交处的全景图像的图像内容控制该子像素的显示。具体的，该控制处理单元可以根据上述对应关系，控制上述完整图像中与各子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值在对应的各子像素显示。

由于在一般情况下，各子像素分辨率的总和是固定的，在摄像装置已经确定的情况下，所得到的完整图像的分辨率也是一定的，因此，在具体实现时，其中一种实现方式中，控制处理单元可以直接在控制各子像素的显示时，直接将完整图像中与各子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值在对应的各子像素显示。在另外一种实现方式中，在得到上述完整图像（为便于区分，可称之为原始完整图像）后，可以以该原始完整图像中与该子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值与该子像素相对应为依据，再次建立对应关系（为便于区分，可称之为二次对应关系），控制处理单元在控制各子像素的显示时，各子像素显示的是原始完整图像中与该子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值。其中，该相邻像素的半径可以根据完整图像（即原始完整图像）的分辨率与显示单元各子像素分辨率的总和的比率决定，在此不予详加赘述。

在完整图像的分辨率比显示单元各子像素分辨率的总和小的情况下，控制处理单元可先对该完整图像进行插值放大处理，提高该完整图像的分辨率。

在其中一种实现方式中，控制处理单元可根据显示单元各子像素分辨率的总和，将该完整图像进行插值放大到与显示单元各子像素分辨率的总和相等，然后根据上述对应关系，控制插值放大后的完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各所述子像素显示。

在另外一种实现方式中，控制处理单元可根据显示单元各子像素分辨率的总和，将该完整图像进行插值放大到比显示单元各子像素分辨率的总和大，然后根据上述对应关系，控制上述完整图像中与各子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值在对应的各子像素显示。其中，该相邻像素的半径可以根据所述完整图像的分辨率与所述显示单元各子像素分辨率的总和的比率决定，在此不予详加赘述。

如上所述，由于在一般情况下，各子像素分辨率的总和是固定的，在摄像装置已经确定的情况下，所得到的完整图像的分辨率也是一定的，因此，在具体实现时，其中一种实现方式中，控制处理单元可以直接在控制各子像素的显示时，直接将完整图像中与各子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值在对应的各子像素显示。在另外一种实现方式中，在得到上述完整图像（为便于区分，可称之为原始完整图像）后，可以以该原始完整图像中与该子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值与该子像素相对应为依据，再次建立对应关系（为便于区分，可称之为二次对应关系），控制处理单元在控制各子像素的显示时，各子像素显示的是原始完整图像中与该子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值。其中，该相邻像素的半径可以根据完整图像（即原始完整图像）的分辨率与显示单元各子像素分辨率的总和的比率决定，在此不予详加赘述。

上述针对其中几种相同或不同分辨率的情况下，控制处理单元的几种处理方式进行了举例说明，本领域技术人员知晓的是，为了提高图像的分辨率，对图像进行插值放大的具体处理方式，可以采用各种可能的方式进行，因此，在此不再对插值放大的具体处理过程进行详细说明。

如上所述，上述本发明实施例中显示单元的各像素，是包括有两个以上子像素的复合像素。

图4中示出了一个具体示例中的像素结构示意图，图5、图6分别示出了基于该像素结构的两种剖面结构的示意图。结合图4、5、6所示，该示例中的像素中包括有5个子像素（发光元），各子像素的（发光元）的位置均匀排列，且各子像素的发光方向具有指向性，以使得各子像素的发光角度能够相互衔接、充满上述预设空间角度（例如180度）。当然，本领域技术人员可以理解的是，图4、5、6中所示的仅仅只是对复合像素的一个具体实现方式的示意说明，在各子像素的发光角度能够相互衔接、充满上述预设空间角度（例如180度）的前提下，本领域技术人员基于各子像素的材质、发光角度等因素，对像素中各子像素的个数以及排列方式做不同的设置，在此不予详加赘述。

在其中一种实现方式中，上述各子像素可以包括LED像素，此时，上述显示单元为LED显示设备。此外，在各子像素中，还可以包括有设置在LED像素表面的聚光装置，从而可以通过该聚光装置来控制各子像素的发光角度。该聚光装置可以采用任何可能的方式来实现，例如聚光镜（通过聚光镜的焦距决定发光角度），只要能够实现对子像素的发光角度的控制即可。

图7中示出了另一种实现方式中的子像素的结构示意图，结合图7所示，该子像素可以包括红色发光元、绿色发光元、蓝色发光元，还可以包括覆盖在红色发光元、绿色发光元、蓝色发光元上的聚光装置，红色发光元、绿色发光元、蓝色发光元发出的光经由聚光装置发射出去，通过聚光装置实现对发光角度的控制。该聚光装置可以采用任何可能的方式来实现，例如聚光镜（聚光镜的焦距决定了发光角度），只要能够实现对子像素的发光角度的控制即可。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种隐形装置，包括：控制处理单元，一个以上的摄像装置，以及设置在目标物体表面的显示单元，所述显示单元的各像素包括两个以上的子像素，各子像素的发光具有指向性且各子像素的发光角度相互衔接、充满预设空间角度，各所述摄像装置拍摄所述目标物体周围的景物图像，所述控制处理单元将各摄像装置拍摄的景物图像拼接融合为所述目标物体周围的完整图像，以各子像素发光方向轴心线的反向延长线与背景交点的图像与该子像素相对应为依据、建立各子像素与所述完整图像的坐标之间的对应关系，并根据该对应关系控制完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各所述子像素显示。

2.根据权利要求1所述的隐形装置，其特征在于，所述完整图像的分辨率比所述显示单元各子像素分辨率的总和大，所述控制处理单元根据所述对应关系，控制所述完整图像中与各子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值在对应的各所述子像素显示，所述相邻像素的半径根据所述完整图像的分辨率与所述显示单元各子像素分辨率的总和的比率决定。

3.根据权利要求1所述的隐形装置，其特征在于，所述完整图像的分辨率比所述显示单元各子像素分辨率的总和小，所述控制处理单元将所述完整图像进行插值放大到与所述显示单元各子像素分辨率的总和相等后，根据所述对应关系，控制所述插值放大后的完整图像中与各子像素对应的图像在对应的各所述子像素显示。

4.根据权利要求1所述的隐形装置，其特征在于，所述完整图像的分辨率比所述显示单元各子像素分辨率的总和小，所述控制处理单元将所述完整图像进行插值放大到比所述显示单元各子像素分辨率的总和大后，根据所述对应关系，控制所述插值放大后的完整图像中与各子像素对应的图像为中心的相邻像素的平均值在对应的各所述子像素显示，所述相邻像素的半径根据所述插值放大后的完整图像的分辨率与所述显示单元各子像素分辨率的总和的比率决定。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的隐形装置，其特征在于，各所述子像素为LED像素。

6.根据权利要求5所述的隐形装置，各所述子像素还包括覆盖在LED像素表面的聚光装置。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的隐形装置，其特征在于，各所述子像素分别包括红色发光元、绿色发光元、蓝色发光元以及覆盖在红色发光元、绿色发光元、蓝色发光元上的聚光装置。

8.根据权利要求6或7所述的隐形装置，其特征在于，所述聚光装置为聚光镜。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的隐形装置，其特征在于，所述预设空间角度为180度。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的隐形装置，其特征在于，各所述摄像装置设置在所述显示单元上。

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