CN104020957B - 数字脸谱立体投影交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字脸谱立体投影交互系统,属于异形投影技术领域。该系统包括：交互模块，异形投影模块。所述交互方法包括：通过点击进行脸谱查询的步骤，通过点击进行脸谱DIY制作的步骤。本发明利用多媒体技术与异形投影显示技术，立体的呈现中国传统脸谱，解决了脸谱体积小不方便展示、展览环境要求高等问题，使中国传统脸谱展出更具吸引力，有利于文化的传播，将交互技术与异形投影技术结合在一起，用户通过简单的交互方式，可以了解脸谱的历史背景，同时可以根据自己的喜好制作脸谱，实现很多常规脸谱展览方法无法做到的效果，增加了观览的互动性与趣味性。

Description

数字脸谱立体投影交互系统

技术领域

本发明涉及一种数字脸谱立体投影交互系统，属于投影技术领域，涉及计算机图形学、人机交互学和多媒体技术。

背景技术

传统的脸谱展示分为以下几类：制作可佩戴式的小型脸谱面具，并在面具上绘制脸谱的图案；制作大型悬挂式面具模型并在其上绘制脸谱图案，最后固定在墙面上；用投影机将脸谱图案投射于墙面上；将脸谱图案雕刻于鸡蛋壳等小型物体上。用这些方法展示脸谱存在很多问题，例如：脸谱的展览环境要求较高，展览效果较不理想，资源耗费较多。

脸谱是用来表明戏中人物的面容，性格特征，把由思想构成的眉目口鼻花纹和脸膛颜色组织起来从而产生美观感知的图案。当脸谱图案不能准确的传达到人们的视线中时，其展览和传播的效果也将大打折扣。

真实的脸谱绘制于人的脸上，根据人脸的五官结构调整脸谱绘制的效果，最终展现戏剧人物的特征，传统的文字和静态图片脸谱展示存在表达不生动，交互不丰富的问题。使用投影仪进行平面脸谱投影展示，无法体现脸谱固有的形态特征。交互方面，异形投影在舞台演出时均使用简单的形状变换效果，发布会中则采用固定的影片，以上措施都不能和用户发生交互，很难让用户获得良好的交互体验。

发明内容

针对脸谱展示的种种局限和现有异形投影技术在交互方面存在的不足，本发明提供了一种数字脸谱立体投影交互系统，可以通过简单的点击滑动完成人与脸谱投影系统的交互，立体的呈现脸谱的变换效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：数字脸谱立体投影交互系统，该系统包括计算机、触摸屏、投影机、实体模型；个人计算机运行系统软件，输出视频信号至投影机；触摸屏将接收的用户的触控信息输入至计算机，实现交互；投影机将计算机输出的视频信号转换成图像，图像通过投影机投射到实体模型上，展示立体脸谱互动投影。该系统包括：交互模块、异形投影模块，其中,

交互模块，用于接收用户的触控的数据信息，所述交互模块包括：交互输入模块、逻辑判断模块、用户界面显示、管理模块。其中，

交互输入模块，用于接收用户在触摸屏上的动作，以及空闲动作时间，并将它们传入逻辑判断模块；

逻辑判断模块，接收来自交互输入模块的输入数据，根据接收数据的特征调用指定的功能，向用户输出不同的交互结果。它还管理当前运行时所处的功能模块，根据输入切换当前运行的功能模块，以实现不同的功能和运算。功能模块可以根据需求进行增减，以方便扩大本系统的需求。

用户界面显示和管理模块，提供UI(用户界面，User Interface)的显示刷新接口，当逻辑交互模块调用用户界面显示和管理模块时，该模块显示相应的UI信息，以及接收来自逻辑判断模块传输的命令，加载不同的资源，在触摸屏上显示交互结果。

异形投影模块，用于将计算机输出的视频信号投影在立体的脸谱模型上，根据实体模型的形状，完成投影和模型的准确对位。所述异形投影模块包括：调点系统，显示系统。其中：

调点系统，用于加载虚拟模型，在虚拟场景中对模型的空间坐标，形态调整，以及改变模型的显示模式，并将调整后的模型信息保存；

显示系统，用于接收逻辑判断模块传输的命令，实现不同的功能。

一种数字脸谱立体投影交互方法，包括以下步骤：

脸谱查询交互的步骤。

①用户用手点击主界面上的脸谱查询按钮，系统将点击事件传入，切换至脸谱查询界面，界面中会出现排列好的小脸谱图标，以及一个给用户的点击反馈的标记小图标的边框。

②用户点击小图标所在位置，系统会根据不同小图标的位置信息自动改变界面中大脸谱的图案显示，和文字说明显示，并向异形投影模块中的显示系统发送命令。

③根据接收的命令，异形投影模块中的显示系统也会改变对应的脸谱图案，展示异形脸谱投影的效果。

④用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将脸谱查询界面的状态变为初始状态，同时发送命令使异形投影模块中的显示系统变为初始状态。

脸谱DIY制作交互的步骤。

①用户用手点击主界面上的脸谱制作按钮，系统将点击事件传入，切换至脸谱DIY制作界面，界面中会出现排列好的供选择的脸谱图案，以及供选择的脸谱底色。

②用户点击脸谱图案所在位置，系统会根据不同脸谱图案的位置信息自动改变界面中大脸谱的图案显示，同时小脸谱图案会出现外发光给予用户点击的反馈，并向异形投影模块中的显示系统发送命令，再次点击图案会取消选择，同时取消外发光显示。

③用户点击脸谱底色所在位置，系统会根据不同脸谱底色的位置信息自动改变界面中大脸谱的底色显示，同时底色块会打勾，给予用户点击的反馈，并向异形投影模块中的显示系统发送命令，再次点击颜色会取消选择，同时取消打勾标记。

④根据接收的命令，异形投影模块中的显示系统也会改变对应的脸谱图案和颜色，展示异形脸谱投影的效果。

⑤用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将脸谱DIY制作界面的状态变为初始状态，同时发送命令使异形投影模块中的显示系统变为初始状态。

自动切换脸谱的步骤。

①停留在主界面时，系统会触发一个计时器，当计时器到达5秒，切无人触碰本交互系统时，系统向异形投影模块中的显示系统发送命令。

②根据接收的命令，显示系统自动切换脸谱，直到主界面有人触碰，进入其他两个功能界面。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、利用异形投影技术，使用目前较为成熟的民用级别的硬件设备，立体的呈现中国传统脸谱。部署容易，成本低，解决了脸谱体积小不方便展示、展览环境要求高等问题，使中国传统脸谱展出更具吸引力，有利于文化的传播。

2、将交互技术与异形投影技术结合在一起，用户通过简单的交互方式，可以了解脸谱的历史背景，同时可以根据自己的喜好制作脸谱，实现很多常规脸谱展览方法无法做到的效果，增加了观览的互动性与趣味性。

附图说明

图1为本发明所涉及的硬件设备组成框图；

图2为本发明所涉及的交互系统组成框图；

图3为本发明所涉及的投影系统组成流程图

图4为脸谱查询交互方式的示意图；

图5为脸谱查询交互的方法流程图；

图6为脸谱DIY制作交互的示意图；

图7为脸谱DIY制作交互的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

数字脸谱立体投影交互系统，包括硬件设备和系统软件。硬件设备的组成框图如图1所示，包括：计算机、触摸屏、投影机，实体模型。计算机用于运行系统软件，输出视频信号至投影机，一台能够运行多媒体软件的个人电脑即可满足要求；触摸屏用于将用户或观览者的触摸动作信息输入至计算机，实现交互；投影机用于将计算机输出的视频信号转换成图像，可以是一台或多台投影机；实体模型，脸谱样式进行调整后的立体脸谱模型。系统软件安装在计算机内，下面分别介绍各模块的实现方法：

交互模块包括交互输入模块、逻辑判断模块、用户界面显示和管理模块。

交互输入模块，用于接收触摸屏获取的输入数据，并将它们转换成利用AS3编写的命令，其功能是将触摸屏输入的数据传入到交互系统中，供软件开发使用。判断手指位置是否处于按钮区域内，如果处于按钮区域，则向逻辑判断模块传递鼠标信息。

逻辑判断模块，包含交互软件的主要逻辑场景，通过AS3脚本语言实现；其用于控制整体逻辑，根据触摸屏输入提供的用户输入进行运算，并通过用户界面显示模块将交互结果反馈给用户。该模块作用是将当前的触摸屏幕信息与函数库中的鼠标状态进行比对，一旦符合其中的某种鼠标状态便触发相应的功能事件。其实现方法是依靠检测用户做出指定触摸信息(即鼠标状态)时放弃对其他鼠标状态的检测。当交互输入模块发现用户触摸信息满足鼠标抬起状态，就结束其他触发的功能事件，等待用户做出下一个触摸动作。通过上面的检测方法，交互输入模块就能够将目前用户的触摸信息通过事件发送给逻辑判断模块的事件监听者。只要在逻辑判断模块增加事件侦听器，就能接收到目前用户的触摸信息。

用户界面显示和管理模块，用于运算处理交互界面的视觉信息，并将结果通过触摸屏进行输出；其由虚拟现实软件——DirectX进行开发，用户界面显示和管理模块用于提供UI(用户界面，User Interface)的显示刷新接口(API)，当逻辑模块调用用户界面显示和管理模块的接口时，该模块显示相应的UI信息。在图片显示部分还使用了AS3语言。

异形投影模块，用于显示交互系统最终的投影效果，将显示结果和实体模型准确结合。要由VVVV软件搭建，在渲染部分使用了Direct X。此模块包括以下部分：调点系统和显示系统。

调点系统，要由VVVV软件自带节点相连完成效果实现，用于加载虚拟模型，通过三维建模技术保证虚拟模型和实体模型的一致；利用投影机将图像投射到实体模型上，根据现场的投影效果调整模型的形态。

显示系统，该显示系统内部接收逻辑判断模块发送的信息，通过AS3语言实现。根据接收逻辑判断模块发送的命令，调用和用户界面显示模块相同的图片，并将结果通过投影机输出。其实现方法与交互输入模块相同，均是通过AS3语言。

一种数字脸谱立体投影交互方法，包括以下步骤：

脸谱查询的步骤

脸谱查询示意图如图4所示，方法流程图如图5所示。

软件实现过程中执行以下逻辑：触摸屏上的用户界面显示和管理模块首先更新“鼠标”在界面中的位置，用户用手指点击屏幕，“鼠标”的位置坐标即为手指触摸的点的坐标，逻辑判断模块根据该坐标和小脸谱图案的感应范围进行对比，若坐标位于小脸谱图案的感应范围内，则判定为改小脸谱图案被点击，随即，边框出现在该图案周围，同时相应的文字说明和大脸谱图案改变，并向异形投影显示系统发送命令，使该模块改变状态。

脸谱DIY制作的步骤；

脸谱DIY制作示意图如图6所示，方法流程图如图7所示。

在本发明中，脸谱DIY制作功能模块是依靠按钮进行导航和交互的，小型脸谱图案素材相当于一些按钮，程序使用事件系统告诉程序某一个按钮目前处于什么状态或发生了什么事情，对于这些按钮，设置如下三种事件：点击事件(OnClick)、滑动事件(OnMove)、抬起事件(OnUp)。每一个都有一个判定区域用作按钮的主体，每个事件的实现方法如下：

点击事件(OnClick)：最后一次手移入按钮后与屏幕的接触时间达到了按下临界时间。由按钮判断事件是否触发，触发时机为达到按下临界时间的那一刻。这其中包含两个参数：①类型当前状态；②素材当前状态。这个事件是该按钮的一个主要事件，它可以用来执行按钮被点击时要执行的功能，例如外发光的出现和消失、底色的选择与取消选择等。

滑动事件(OnMove)：按钮最后一次触发了点击事件之后且手仍然在该按钮的有效区域内，手的位置坐标发生了改变。由按钮判断事件是否触发，触发时机为轮询时按钮已经执行了点击事件且手的位置坐标发生了改变。该事件用来使陈列的脸谱图案更多地出现在屏幕的中间，让用户看到更多地选择范围。

抬起事件(OnUp)：在手的位置坐标发生改变后，按钮的状态由被按下变为未被按下。该事件用来使陈列的脸谱图案的滑动逐渐停止，方便用户的点击操作。

每一个按钮的轮询需要在交互程序的主循环中运行。通过上述按钮系统和相关的事件触发机制，本系统就可以允许用户使用按钮进行交互了。

Claims (2)

1.数字脸谱立体投影交互系统，其特征在于：包括硬件设备和系统软件；硬件设备包括计算机、触摸屏、投影机、实体模型；计算机用于运行系统软件，输出视频信号至投影机，一台能够运行多媒体软件的个人电脑即可满足要求；触摸屏用于将用户或观览者的触摸动作信息输入至计算机，实现交互；投影机用于将计算机输出的视频信号转换成图像，可以是一台或多台投影机；实体模型，脸谱样式进行调整后的立体脸谱模型；系统软件安装在计算机内，下面分别介绍各模块的实现方法：

交互模块包括交互输入模块、逻辑判断模块、用户界面显示和管理模块；

交互输入模块，用于接收触摸屏获取的输入数据，并将它们转换成利用AS3编写的命令，其功能是将触摸屏输入的数据传入到交互系统中，供软件开发使用；判断手指位置是否处于按钮区域内，如果处于按钮区域，则向逻辑判断模块传递鼠标信息；

逻辑判断模块，包含交互软件的主要逻辑场景，通过AS3脚本语言实现；其用于控制整体逻辑，根据触摸屏输入提供的用户输入进行运算，并通过用户界面显示模块将交互结果反馈给用户；逻辑判断模块作用是将当前的触摸屏幕信息与函数库中的鼠标状态进行比对，一旦符合其中的某种鼠标状态便触发相应的功能事件；其实现方法是依靠检测用户做出指定触摸信息时放弃对其他鼠标状态的检测；当交互输入模块发现用户触摸信息满足鼠标抬起状态，就结束其他触发的功能事件，等待用户做出下一个触摸动作；通过上面的检测方法，交互输入模块就能够将目前用户的触摸信息通过事件发送给逻辑判断模块的事件监听者；只要在逻辑判断模块增加事件侦听器，就能接收到目前用户的触摸信息；

用户界面显示和管理模块，用于运算处理交互界面的视觉信息，并将结果通过触摸屏进行输出；其由虚拟现实软件DirectX进行开发，用户界面显示和管理模块用于提供UI的显示刷新接口，当逻辑判断模块调用用户界面显示和管理模块的接口时，用户界面显示和管理模块显示相应的UI信息；在图片显示部分还使用了AS3语言；

异形投影模块，用于显示交互系统最终的投影效果，将显示结果和实体模型准确结合；要由VVVV软件搭建，在渲染部分使用了Direct X；此模块包括以下部分：调点系统和显示系统；

调点系统，要由VVVV软件自带节点相连完成效果实现，用于加载虚拟模型，通过三维建模技术保证虚拟模型和实体模型的一致；利用投影机将图像投射到实体模型上，根据现场的投影效果调整模型的形态；

显示系统，该显示系统内部接收逻辑判断模块发送的信息，通过AS3语言实现；根据接收逻辑判断模块发送的命令，调用和用户界面显示和管理模块相同的图片，并将结果通过投影机输出；其实现方法与交互输入模块相同，均是通过AS3语言。

2.一种如权利要求1所述的数字脸谱立体投影交互系统的交互方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

脸谱查询交互的步骤；

①用户用手点击主界面上的脸谱查询按钮，系统将点击事件传入，切换至脸谱查询界面，界面中会出现排列好的小脸谱图标，以及一个给用户点击反馈的标记小图标的边框；

②用户点击小图标所在位置，系统会根据不同小图标的位置信息自动改变界面中大脸谱的图案显示，和文字说明显示，并向异形投影模块中的显示系统发送命令；

③根据接收的命令，异形投影模块中的显示系统也会改变对应的脸谱图案，展示异形脸谱投影的效果；

④用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将脸谱查询界面的状态变为初始状态，同时发送命令使异形投影模块中的显示系统变为初始状态；

脸谱DIY制作交互的步骤；

①用户用手点击主界面上的脸谱制作按钮，系统将点击事件传入，切换至脸谱DIY制作界面，界面中会出现排列好的供选择的脸谱图案，以及供选择的脸谱底色；

②用户点击脸谱图案所在位置，系统会根据不同脸谱图案的位置信息自动改变界面中大脸谱的图案显示，同时小脸谱图案会出现外发光并给予用户点击的反馈，并向异形投影模块中的显示系统发送命令，再次点击图案会取消选择，同时取消外发光显示；

③用户点击脸谱底色所在位置，系统会根据不同脸谱底色的位置信息自动改变界面中大脸谱的底色显示，同时底色块打勾并给予用户点击的反馈，并向异形投影模块中的显示系统发送命令，再次点击颜色会取消选择，同时取消打勾标记；

④根据接收的命令，异形投影模块中的显示系统也会改变对应的脸谱图案和颜色，展示异形脸谱投影的效果；

⑤用户点击返回按钮所在位置，系统会返回到主界面，并将脸谱DIY制作界面的状态变为初始状态，同时发送命令使异形投影模块中的显示系统变为初始状态；

自动切换脸谱的步骤；

①停留在主界面时，系统会触发一个计时器，当计时器到达5秒，且无人触碰本交互系统时，系统向异形投影模块中的显示系统发送命令；

②根据接收的命令，显示系统自动切换脸谱，直到主界面有人触碰，进入其他两个功能界面。