CN103997606A - 动态隐形装置及动态隐形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态隐形装置，包括用于罩在被隐形物品外的显示屏，所述显示屏上阵列地设有至少一个显示单元，且所述显示单元的背面设有用于对位于该显示单元背面的背景成像的摄像机，所述显示屏内设有处理器和用于测量人眼距离所述显示屏几何中心的距离以及背景距离所述显示屏几何中心的距离的距离传感器，所述处理器分别与所述显示单元、摄像机和距离传感器电连接，所述摄像机内设有人眼捕捉器。本发明还公开了一种动态隐形方法。本发明的动态隐形方法能够根据观察者的动态位置实时调整显示屏的显示图像，进而实现动态隐形的技术效果，且隐形效果更好。

Description

动态隐形装置及动态隐形方法

技术领域

本发明属于隐形技术领域，具体的涉及一种动态隐形装置及采用该动态隐形装置的动态隐形方法。

背景技术

隐形技术又称为低可探测技术或目标特征控制技术。它是改变武器装备等目标的可探测信息特征，使敌方探测系统难以发现或发现距离缩短的综合性技术。隐形技术主要是靠减少武器装备等目标的可探测信息特征，使敌方探测系统难以发现或发现概率降低，致使等到发现时防御系统已来不及反击的技术。隐形技术主要有雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。隐形技术在军队中的运用广泛，如隐形飞机、隐形潜艇等。隐形飞机之所以能“隐身”,主要是通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征,使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。 

但在一些特殊的民用场合：如银行金库、私人别墅等，也具有想要将一些特定物品隐形的需求，但是，现有的隐形技术是在军队作战中发展起来的，它的隐形原理直接运用到生活中就很难达到想要的隐形效果。为了在生活中能实现物品隐形，人们也有各种不同的思路和想法，比如现在应用较多的隐形玻璃，但是隐形玻璃的运用范围受到限制，而且不能达到完全隐形，因为人们可以看到那块玻璃。在这个现代的社会里大家都想要有自己的隐私，新的隐形技术可帮助人们保护隐私，拥有私人空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动态隐形装置及动态隐形方法，采用该动态隐形装置的隐形方法能够实现动态隐形的效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种动态隐形装置，包括用于罩在被隐形物品外的显示屏，所述显示屏包括呈阵列排布的至少一个显示单元，且所述显示单元的背面设有用于对位于该显示单元背面的背景成像的摄像机，所述显示屏内设有处理器和用于测量人眼距离所述显示屏几何中心的距离以及背景距离所述显示屏几何中心的距离的距离传感器，所述处理器分别与所述显示单元、摄像机和距离传感器电连接，所述摄像机内设有人眼捕捉器。

进一步，所述显示屏围成一个密闭的隐形空间，且所述显示屏的外表面平滑过渡。

进一步，所述显示屏围成一个球形或椭球形的密闭空间。

进一步，所述显示屏围成一个球形的密闭空间。

进一步，所述显示单元上设有摄像小孔，所述摄像机设置在所述显示屏内并与所述摄像小孔对应。

进一步，所述摄像机的摄像方向位于所述显示屏的几何中心与所述摄像小孔之间的连线方向上。

进一步，所述距离传感器阵列设置在所述显示屏内或设置在所述显示屏的几何中心上。

进一步，所述距离传感器与所述摄像机一一对应设置。

本发明还提出了一种利用如上所述动态隐形装置的动态隐形方法，包括如下步骤：

1）将所述显示屏罩在被隐形物品外，利用所述人眼捕捉器和距离传感器测量人眼E相对于所述显示屏几何中心的空间位置；

2）利用人眼E所在的空间位置点对所述显示屏外表面做切线，得到切线包络面，所述切线包络面与所述显示屏外表面之间的相交线为一条封闭的曲线Ⅰ，该曲线Ⅰ将所述显示屏外表面分为面向人眼的显示区和背向人眼的背景区；

3）所述切线包络面与背景之间的相交线为一条封闭的曲线Ⅱ，所述曲线Ⅱ与显示屏几何中心O之间的连线得到连线包络面，所述连线包络面与显示屏外表面之间的相交线为一条封闭的曲线Ⅲ；

4）利用设置在所述曲线Ⅲ范围内的摄像机对所述曲线Ⅱ范围内的背景成像，并将成像的背景图像在所述显示屏的显示区上显示。

1、进一步，所述步骤4）中，背景图像在所述显示屏上的显示方法如下：

a.将所述显示区内的所有显示单元按其阵列排布方式逐一投影至所述曲线Ⅰ所在平面上，得到每一个所述显示单元的投影比例A_i和所述显示区内的所有所述显示单元投影后的投影排布方式；

b.将所述曲线Ⅱ在所述曲线Ⅰ所在平面上的投影得到曲线Ⅱ’，将所述曲线Ⅰ围成的平面面积与所述曲线Ⅱ’所围成的平面面积作比，得到比值B；

c.将所述投影曲线Ⅱ’所围成的平面按照所述显示区内的所有显示单元的投影后的排布方式和每个所述显示单元的投影面积占比等比例划分显示区域，得到每一块所述显示单元所显示的背景图像T_i；

d.所述显示区的每一个所述显示单元的显示背景图像T=T_i*A_i*B。

本发明的有益效果在于：

本发明的动态隐形装置，通过设置罩在被隐形物品外的显示屏，相对于观察者，显示屏被分割为面向观察者的显示区和背向观察者的背景区，当然，利用距离传感器和设置在显示区的摄像机，能够实时获取人眼、隐形装置（即显示屏的几何中心）之间的空间位置关系，并能够根据人眼的移动而实时动态调整显示区和背景区的范围；利用显示区相对于观察者在背景上的投影，确定显示区显示的背景图像范围，并利用摄像机对背景成像，将图像数据经处理器处理后在显示区显示；或调用已经存储在处理器内的图像数据，将与背景图像显示范围匹配的图像在显示区上显示，进而达到隐形的效果；由于本发明的动态隐形装置能够根据人眼的位置而实时动态调整显示区的范围以及动态调整在显示区上显示的背景图像，能够实现动态隐形的技术效果。

本发明的动态隐形方法，利用投影原理，使得显示屏的显示区内显示的背景图像恰好为显示屏相对于观察者遮挡住的背景区域，摒弃了现有隐形方法中将显示单元与摄像机一一对应的隐形显示方式，可使保隐形效果更好；另外，利用摄像机内设置的人眼捕捉器和距离传感器，能够根据人眼的位置而实时动态调整显示区的范围以及动态调整在显示区上显示的背景图像，能够实现动态隐形的技术效果。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明动态隐形装置实施例的结构示意图；

图2为本实施例动态隐形装置的剖面图；

图3为显示区与背景区的划分示意图；

图4为图3的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明动态隐形装置实施例的结构示意图。本实施例的动态隐形装置，包括用于罩在被隐形物品外的显示屏1，显示屏1包括呈阵列排布的至少一个显示单元2，且显示单元2的背面设有用于对位于该显示单元2背面的背景成像的摄像机3，显示屏1内设有处理器4和用于测量人眼E距离显示屏1几何中心O的距离以及背景距离显示屏1几何中心O的距离的距离传感器5，处理器4分别与显示单元2、摄像机3和距离传感器4电连接，摄像机3内设有人眼捕捉器。

本实施例的动态隐形装置，通过设置罩在被隐形物品外的显示屏1，相对于观察者，显示屏被分割为面向观察者的显示区1a和背向观察者的背景区1b，当然，利用距离传感器5和设置在显示区的摄像机3，能够实时获取人眼E、隐形装置（即显示屏几何中心O）之间的空间位置关系，并能够根据人眼E的移动而实时动态调整显示区1a和背景区1b的范围；利用显示区1a相对于观察者在背景上的投影6，确定显示区1a显示的背景图像范围，并利用摄像机3对背景成像，将图像数据经处理器4处理后在显示区1a显示；或调用已经存储在处理器4内的图像数据，将与背景图像显示范围匹配的图像在显示区上显示，进而达到隐形的效果；由于本实施例的动态隐形装置能够根据人眼的位置而实时动态调整显示区的范围以及动态调整在显示区上显示的背景图像，能够实现动态隐形的技术效果。

进一步，显示屏1围成一个密闭的隐形空间，且显示屏1的外表面平滑过渡，通过将显示屏1围城一个密闭的隐形空间，能够实现全方位的动态隐形，即隐形角度无死角。优选的，显示屏1围成一个球形或椭球形的密闭空间，本实施例的显示屏1围成一个球形的密闭空间，即阵列的多个显示单元2围城一个球形，便于处理器4建模计算。显示单元2的布置方式可以采用多种方式，本实施例的显示单元2以球形显示屏1的一条直径的两端为两端，沿着该直径将显示单元2一圈一圈的阵列布置在球形表面上，如此，所有显示单元2即组成一个球形的显示屏1。

优选的，显示单元2上设有摄像小孔，摄像机3设置在显示屏1内并与摄像小孔对应，摄像小孔相对于显示单元2很小，不会影响显示单元2的图像显示。通过设置摄像小孔，能够将摄像机3设置在显示屏1内，防止摄像机3对显示屏的图像显示造成影响。

优选的，摄像机3的摄像方向位于显示屏1的几何中心O与摄像小孔之间的连线方向上，本实施例的显示屏1呈球形，显示屏1的几何中心O即为球心，摄像机3位于穿过摄像小孔的径向方向上。

优选的，距离传感器5阵列设置在显示屏1内或设置在显示屏1的几何中心O上，能够测量人眼与显示屏1几何中心O之间的距离，本实施例的距离传感器5与摄像机3一一对应设置，即距离传感器5阵列设置在显示屏1内，利用摄像机3和距离传感器5的组合，可更加精准地得到人眼相对于显示屏几何中心O的相对空间位置。

本实施例的动态隐形装置的隐形原理如下：

如图3所示，当观察者观察本实施例的隐形装置时，正对观察者的摄像机3内设置的人眼捕捉器捕捉到人眼，并利用距离传感器5测量人眼与显示屏1几何中心O之间的距离，此时观察者能够观察到的显示屏1范围即为显示区1a，显示区1a为人眼所在位置点对球形显示屏1做切线的切点围城的图形范围；该显示区1a继续向背景面投影，得到背景显示范围，将背景显示范围的轮廓与显示屏1几何中心点O相连，并与显示屏相交得到一个摄像工作范围1c，利用位于摄像工作范围1c内的摄像机3对背景显示范围进行标定和摄像，并将摄像得到的图像经处理器4处理后用显示区1a显示，能够实现隐形的效果。

下面对本发明利用上述动态隐形装置的动态隐形方法的具体实施方式进行说明。

本实施例的动态隐形方法，包括如下步骤：

1）将显示屏1罩在被隐形物品外，利用所述人眼捕捉器和距离传感器5测量人眼E相对于显示屏几何中心O的空间位置；

2）利用人眼E所在的空间位置点对显示屏1外表面做切线，得到切线包络面P₁，切线包络面P₁与显示屏1外表面之间的相交线为一条封闭的曲线ⅠL₁，该曲线ⅠL₁将显示屏1外表面分为面向人眼的显示区1a和背向人眼的背景区1b；

3）切线包络面P₁与背景P之间的相交线为一条封闭的曲线ⅡL₂，曲线ⅡL₂与显示屏几何中心O之间的连线得到连线包络面P₂，连线包络面P₂与显示屏1外表面之间的相交线为一条封闭的曲线ⅢL₃；

4）利用设置在曲线ⅢL₃范围内的摄像机3对曲线ⅡL₂范围内的背景P成像，并将成像的背景图像在显示屏1的显示区1a上显示，将背景图像在显示屏1的显示方法如下：

a.显示区1a内的所有显示单元按其阵列排布方式逐一投影至曲线ⅠL₁所在平面P₃上，得到每一个显示单元的投影比例A_i和显示区内的所有显示单元投影后的投影排布方式；

b.将曲线ⅡL₂在曲线ⅠL₁所在平面P₃上的投影得到曲线Ⅱ’ L₂’，将曲线ⅠL₁围成的平面面积与曲线Ⅱ’所围成的平面面积作比，得到比值B；

c.将投影曲线Ⅱ’ L₂’所围成的平面按照显示区1a内的所有显示单元的投影后的排布方式和每个显示单元的投影后面积占比等比例划分显示区域，得到每一块显示单元所显示的背景图像T_i；

d.显示区的每一个显示单元的显示背景图像T=T_i*A_i*B。

如图4所示，本实施例的动态隐形方法采用的显示屏1围城一个球形的密闭空间，当然，显示屏还可为其他形状构造，其隐形方法相同，不再累述。

本实施例的动态隐形方法，利用投影原理，使得显示屏的显示区内显示的背景图像恰好为显示屏相对于观察者遮挡住的背景区域，摒弃了现有隐形方法中将显示单元与摄像机一一对应的隐形显示方式，隐形效果更好；另外，利用摄像机内设置的人眼捕捉器和距离传感器，能够根据人眼的位置而实时动态调整显示区的范围以及动态调整在显示区上显示的背景图像，能够实现动态隐形的技术效果。

通过将背景图像按照显示单元的投影面积及投影排布方式划分成与每一块显示单元对应的背景图像Ti，再按照相应的投影比例显示，可使得显示区上显示的背景图像与人眼在同一位置处看到的实际的背景图像一致，提高隐形效果。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种动态隐形装置，其特征在于：包括用于罩在被隐形物品外的显示屏，所述显示屏包括呈阵列排布的至少一个显示单元，且所述显示单元的背面设有用于对位于该显示单元背面的背景成像的摄像机，所述显示屏内设有处理器和用于测量人眼距离所述显示屏几何中心的距离以及背景距离所述显示屏几何中心的距离的距离传感器，所述处理器分别与所述显示单元、摄像机和距离传感器电连接，所述摄像机内设有人眼捕捉器。

2.根据权利要求1所述的动态隐形装置，其特征在于：所述显示屏围成一个密闭的隐形空间，且所述显示屏的外表面平滑过渡。

3.根据权利要求2所述的动态隐形装置，其特征在于：所述显示屏围成一个球形或椭球形的密闭空间。

4.根据权利要求3所述的动态隐形装置，其特征在于：所述显示屏围成一个球形的密闭空间。

5.根据权利要求3所述的动态隐形装置，其特征在于：所述显示单元上设有摄像小孔，所述摄像机设置在所述显示屏内并与所述摄像小孔对应。

6.根据权利要求5所述的动态隐形装置，其特征在于：所述摄像机的摄像方向位于所述显示屏的几何中心与所述摄像小孔中心点之间的连线方向上。

7.根据权利要求3所述的动态隐形装置，其特征在于：所述距离传感器阵列设置在所述显示屏内或设置在所述显示屏的几何中心上。

8.根据权利要求3所述的动态隐形装置，其特征在于：所述距离传感器与所述摄像机一一对应设置。

9.一种利用如权利要求1-7任一项所述动态隐形装置的动态隐形方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将所述显示屏罩在被隐形物品外，利用所述人眼捕捉器和距离传感器测量人眼E相对于所述显示屏几何中心的空间位置；

2）利用人眼E所在的空间位置点对所述显示屏外表面做切线，得到切线包络面，所述切线包络面与所述显示屏外表面之间的相交线为一条封闭的曲线Ⅰ，该曲线Ⅰ将所述显示屏外表面分为面向人眼的显示区和背向人眼的背景区；

3）所述切线包络面与背景之间的相交线为一条封闭的曲线Ⅱ，所述曲线Ⅱ与显示屏几何中心O之间的连线得到连线包络面，所述连线包络面与显示屏外表面之间的相交线为一条封闭的曲线Ⅲ；

4）利用设置在所述曲线Ⅲ范围内的摄像机对所述曲线Ⅱ范围内的背景成像，并将成像的背景图像在所述显示屏的显示区上显示。

10.根据权利要求9所述动态隐形方法，其特征在于：所述步骤4）中，背景图像在所述显示屏上的显示方法如下：

a.将所述显示区内的所有显示单元按其阵列排布方式逐一投影至所述曲线Ⅰ所在平面上，得到每一个所述显示单元的投影比例A_i和所述显示区内的所有所述显示单元投影后的投影排布方式；

b.将所述曲线Ⅱ在所述曲线Ⅰ所在平面上的投影得到曲线Ⅱ’，将所述曲线Ⅰ围成的平面面积与所述曲线Ⅱ’所围成的平面面积作比，得到比值B；

c.将所述投影曲线Ⅱ’所围成的平面按照所述显示区内的所有显示单元的投影后的排布方式和每个所述显示单元的投影面积占比等比例划分显示区域，得到每一块所述显示单元所显示的背景图像T_i；

d.所述显示区的每一个所述显示单元的显示背景图像T=T_i*A_i*B。