CN108211356A - 一种基于投影仪的道具识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及AR互动投影仪领域，具体涉及一种基于投影仪的道具识别方法及系统。所述道具识别方法包括步骤：投影显示面上放置有实物道具；在投影显示面上投影复杂画面的过程中，将投影的复杂画面切换成简单画面，并获取此时投影显示面的图像数据；再次将投影的简单画面切换回复杂画面；以及通过图像数据识别出实物道具。所述实物道具识别系统包括投影单元、监控单元、识别单元和处理单元，所述处理单元分别与投影单元、监控单元和识别单元连接，所述识别单元与监控单元连接。本发明无需直接识别混合复杂虚拟场景的游戏实物道具，从而使复杂的问题简单化；以及，提高识别的稳定性及准确性，以及降低识别时间，极大的丰富了互动游戏的体验。

Description

一种基于投影仪的道具识别方法及系统
技术领域
本发明涉及AR互动投影仪领域，具体涉及一种基于投影仪的道具识别方法及系统。
背景技术
增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。
而AR互动游戏，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，技术过硬的企业并不多。行业内AR互动游戏多为手机平台。此前AR互动游戏大多数的玩法都是这两种：
1、在桌面上摆放识别卡，识别卡片后通过手机屏幕与识别出来的内容进行交互。
2、通过利用“AR技术”(增强现实技术)，将摄像头拍摄到的内容以另外一种形式出现在屏幕内。
但是，在投影机中，将摄像头拍摄到的内容包括实物道具融入游戏场景，控制游戏逻辑，引导游戏流程。混合虚拟场景的复杂背景下，特别在AR互动投影机中，AR(增强现实)游戏实物道具识别非常困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于投影仪的实物道具识别系统，解决混合虚拟场景的复杂背景下，实物道具识别非常困难的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于投影仪的道具识别方法，所述道具识别方法包括步骤：投影显示面上放置有实物道具；在投影显示面上投影复杂画面的过程中，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据；再次将投影的简单画面切换回复杂画面，或者开启投影光源；以及，通过图像数据识别出实物道具。
其中，较佳方案是：所述简单画面包括纯色画面、亮度降低画面或对比度降低画面。
其中，较佳方案是，所述道具识别方法还包括步骤：预设切换条件；在投影显示面上投影复杂画面的过程中，触发切换条件，将投影的复杂画面切换成简单画面或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据；再次将投影的简单画面切换回复杂画面或者开启投影光源；以及，通过图像数据识别出实物道具。
其中，较佳方案是：所述投影画面包括一虚拟开关；其中，在投影显示面上投影复杂画面的过程中，点击虚拟开关，投影单元将投影的复杂画面切换成简单画面，并获取此时投影显示面的图像数据。
其中，较佳方案是：所述AR互动投影仪包括一切换电路；其中，在投影显示面上投影复杂画面的过程中，通过实体开关或遥控器控制切换电路开启，将投影的复杂画面切换成简单画面或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据。
其中，较佳方案是：所述切换条件包括演示过程中的时间达到演示进程时间点；其中，在投影显示面上投影复杂画面的过程中，演示过程中的时间达到演示进程时间点，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据。
其中，较佳方案是：所述演示进程时间点包括剧本演示完毕时，或倒计时倒数完毕时。
其中，较佳方案是：所述投影画面上设置一摆放区；其中，在投影显示面上投影复杂画面的过程中，将对应的实物道具放置在投影显示面的摆放区中；在切换投影画面并识别所述实物道具后，进行逻辑判断，若选择的实物道具正确且摆放的位置正确，推进流程。
其中，较佳方案是：所述投影仪为AR互动投影仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于投影仪的实物道具识别系统，所述实物道具识别系统包括投影单元、监控单元、识别单元和处理单元，所述处理单元分别与投影单元、监控单元和识别单元电性连接，所述识别单元与监控单元电性连接；其中，所述投影单元投影画面至投影显示面上，且投影显示面上放置有实物道具；以及，所述处理单元在投影单元投影复杂画面的过程中，控制投影单元将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并且控制监控单元获取此时投影显示面的图像数据；以及，所述处理单元再次控制投影单元将投影的简单画面切换回复杂画面，或者开启投影光源；所述识别单元获取监控单元的图像数据并识别出实物道具，将所述实物道具的信息发送至处理单元中。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过在投影显示面上投影复杂画面的过程中，将投影的复杂画面切换成简单画面，并识别出实物道具，无需直接识别混合复杂虚拟场景的游戏实物道具，从而使复杂的问题简单化；以及，提高识别的稳定性及准确性，以及降低识别时间，极大的丰富了互动游戏的体验。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明道具识别方法实施方式一的流程示意图；
图2是本发明道具识别方法实施方式二的流程示意图；
图3是本发明实物道具识别系统的结构示意图；
图4是本发明道具识别方法步骤一的结构示意图；
图5是本发明道具识别方法步骤二的结构示意图；
图6是本发明道具识别方法步骤三的结构示意图；
图7是本发明道具识别方法步骤四的结构示意图；
图8是本发明基于预设切换条件的道具识别方法实施方式一的流程示意图；
图9是本发明基于预设切换条件的道具识别方法实施方式二的流程示意图；
图10是图8或图9基于虚拟开关触发切换识别的结构示意图；
图11是图8或图9基于开关电路触发切换识别的结构示意图；
图12是图8或图9基于倒计时触发切换识别的结构示意图；
图13是图8或图9基于游戏进程步骤一的结构示意图；
图14是图8或图9基于游戏进程触发切换识别步骤二的结构示意图；
图15是本发明识别图像数据的流程示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1至图7所示，本发明提供一种道具识别方法的优选实施例。
一种基于投影仪的实物道具识别方法，并参考图3，所述实物道具识别方法包括步骤：
步骤S10、投影显示面20上投影复杂画面以及投影显示面20上放置有实物道具30。
步骤S201、投影单元11将投影的复杂画面切换成简单画面。
步骤S30、监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据。
步骤S401、投影单元11再次将投影的简单画面切换回复杂画面。
步骤S50、以及识别单元13通过图像数据识别出实物道具30。
或者，
步骤S10、投影显示面20上投影复杂画面以及投影显示面20上放置有实物道具30。
步骤S202、投影单元11关闭投影光源。
步骤S30、监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据。
步骤S402、投影单元11开启投影光源。
步骤S50、以及识别单元13通过图像数据识别出实物道具30。
其中，步骤S401和步骤S50分别独立进行，没有前后关系；步骤S402和步骤S50分别独立进行，没有前后关系。
在本实施例中，并参考图3，一种基于投影仪的实物道具30识别系统，所述实物道具30识别系统包括投影单元11、监控单元12、识别单元13和处理单元14，所述处理单元14分别与投影单元11、监控单元12和识别单元13电性连接，所述识别单元13与监控单元12电性连接。其中，所述投影单元11投影复杂画面至投影显示面20上，投影显示面20上放置有实物道具30；以及，所述处理单元14在投影单元11投影复杂画面的过程中，控制投影单元11将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影，并且控制监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据；以及，所述处理单元14再次控制投影单元11将投影的简单画面切换回复杂画面，或者开启投影；所述识别单元13获取监控单元12的图像数据并识别出实物道具30，将所述实物道具30的信息发送至处理单元14中。
优选地，所述投影仪为AR互动投影仪。AR投影，采用图像识别，3D重构和自动三维映射等关键技术，通过摄像头实时识别载体，借助主机强大的计算能力把预置的内容映射到载体上。
在步骤S201或步骤202中，并参考图4，实物道具30包括颜色各异、形状各异、图案各异的部件，以及实物道具30还包括识别卡，即AR卡，AR卡是AR技术的应用产品，它配合超次元软件使用，AR卡正面为角色图，背面为FM码图，使用软件扫描FM码则会出现正面角色的3D立体形象，该立体角色有动作、语言、特效，能与之互动。以及，所述简单画面包括纯色画面，便于获取图像数据后，简化图像数据处理的难度，提高识别实物道具30的准确率。
在步骤S30中，获取的图像数据是以简单画面为基础，实物道具30在投影显示面20的图片。一般而言，至少采集一张以上的图片，作为后续图像数据处理的基础。
在步骤S401中，将投影的复杂画面切换成简单画面，再次将投影的简单画面切换回复杂画面，其间隔所需时间非常短，在切换间隔时间段，监控单元获取图像数据。其中，所述简单画面包括纯色画面、亮度降低画面或对比度降低画面；纯色画面为颜色单一的画面，亮度降低画面为将复杂画面的亮度变低后的画面，或者其他亮度低的画面，对比度低画面为将复杂画面的对比度变低后的画面，或者其他对比度低的画面。
在步骤S50中，识别出实物道具30的具体内容是：获取实物道具30的种类、形状及大小，以及实物道具30的图案及色彩，以及实物道具30的位置、方向等信息。
参考图4至图7，所述投影画面上设置一摆放区201；其中，在投影显示面20上投影复杂画面的过程中，将对应的实物道具30放置在投影显示面20的摆放区201中。具体地，将实物道具30放置在投影显示面20上投影出来的摆放区201；以及，将投影的复杂画面切换成简单画面，再次将投影的简单画面切换回复杂画面；监控单元12获取切换至简单画面时影显示面的图像数据；进一步地，在切换投影画面并识别所述实物道具30后，进行逻辑判断，若选择的实物道具30正确且摆放的位置正确，推进流程。
如图8和图9所示，本发明提供一种基于预设切换条件的道具识别方法的较佳实施例。
所述实物道具30识别方法还包括步骤：
S11、预设切换条件。
S12、在投影显示面20上投影复杂画面的过程中，触发切换条件。
S201、将投影的复杂画面切换成简单画面。
S30、并监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据。
S401、投影单元11再次将投影的简单画面切换回复杂画面。
S50、以及识别单元13通过图像数据识别出实物道具30。
或者，S11、预设切换条件。
S12、在投影显示面20上投影复杂画面的过程中，触发切换条件。
S201、投影单元11关闭投影光源。
S30、并监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据。
S401、投影单元11开启投影光源。
S50、以及识别单元13通过图像数据识别出实物道具30。
在步骤S11和S12中，通过触发各种切换条件，包括主动触发和被动触发，启动切换识别功能。
其中，主动触发包括虚拟开关21触发或实体开关触发；而被动触发包括根据程序预设流程触发不同的触发点，每一次触发点被触发后启动切换识别功能。
如图10所示，本发明提供一种虚拟开关触发切换识别的较佳实施例。
所述投影画面包括一虚拟开关21；其中，在投影显示面20上投影复杂画面的过程中，点击虚拟开关21，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面20的图像数据。
具体地，在放置好实物道具30后，用鼠标指针或用手或其他遮挡物移动到虚拟开关21上方，点击即可启动虚拟开关21，投影画面会进入下一段预设流程。例如，提供一游戏互动方案，首先投射复杂虚拟场景到投影显示面20，玩家根据虚拟场景的情况(例如角色寻路或攻击状态)在摆放区201摆放真实的实物道具30；实物道具30摆放完成后，玩家在投影显示面20点击虚拟开关21触发场景切换；然后关闭复杂画面，投射简单画面或关闭投影光源；拍摄摆放好实物道具30的简单画面；最识别游戏实物道具30，以及恢复投射复杂画面或开启投影光源；并且，游戏主程序判断游戏逻辑，推进游戏流程。
如图11所示，本发明提供一种切换电路的较佳实施例。
所述AR互动投影仪包括一切换电路；其中，在投影显示面20上投影复杂画面的过程中，通过实体开关或遥控器40控制切换电路开启，将投影的复杂画面切换成简单画面，并监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据。
其中，遥控器40设置有切换开关41。
如图12至14所示，本发明提供一种达到演示进程时间点触发切换识别的较佳实施例。
所述切换条件包括演示过程的时间达到演示进程时间点；其中，在投影显示面20上投影复杂画面的过程中，演示过程中的时间达到演示进程时间点，将投影的复杂画面切换成简单画面或关闭投影光源，并监控单元12获取此时投影显示面20的图像数据。
参考图12，演示进程时间点包括倒计时22倒数完毕时。具体地，当投影画面进入一场景时或者在场景完成某项流程时，进入倒计时，此时用户需要将实物道具30放置在指定的摆放区201中，等待倒计时22结束，当然所述倒计时22可以通过主动结束；并在结束后启动切换识别功能。
参考图13和图14，演示进程时间点包括剧本演示完毕时，优选为游戏剧本演示完毕时。例如，在进入一场景时，设置一触发位置202，当投影人物23通过投影路线24“走到”触发位置202时，开启启动切换识别功能；并且，在此过程中，用户需要在摆放区201中防止实物道具30，如图12的长方形桥至“河”的两岸，在切换识别后，进入下一个场景，投影人物23沿着长方形桥走到“河”的对岸。
如图15所示，本发明提供一种通过图像数据识别出实物道具的较佳实施例。
所述图像数据包括道具的种类、形状、大小、方向、轮廓、位置坐标数据。具体地，监控单元12抓拍到投影显示面20的图像数据，识别单元13对图像数据处理，例如图像分割、提取图像边缘轮廓、位置坐标、特征点坐标等信息，并识别出道具的形状、大小、种类等特征。例如圆形表示炮塔、长方形表示桥、三角形表示刀等等。
通过图像数据识别出实物道具还包括步骤：
S10、监控单元12抓拍投影显示面20的图像数据。
S20、识别单元13对图像数据预处理：图像去噪、图像分割。
S30、识别单元13提取图像轮廓边缘、位置坐标、特征点坐标等信息。
S40、识别单元13识别出道具的形状、大小、种类等特征。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于投影仪的道具识别方法，其特征在于，所述道具识别方法包括步骤：
投影显示面上放置有实物道具；
在投影显示面上投影复杂画面的过程中，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据；
再次将投影的简单画面切换回复杂画面，或者开启投影光源；
以及，通过图像数据识别出实物道具。
2.根据权利要求1所述的道具识别方法，其特征在于：所述简单画面包括纯色画面、亮度降低画面或对比度降低画面。
3.根据权利要求1所述的道具识别方法，其特征在于，所述道具识别方法还包括步骤：
预设切换条件；
在投影显示面上投影复杂画面的过程中，触发切换条件，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据；
再次将投影的简单画面切换回复杂画面，或者开启投影光源；
以及，通过图像数据识别出实物道具。
4.根据权利要求3所述的道具识别方法，其特征在于：所述投影画面包括一虚拟开关；其中，
在投影显示面上投影复杂画面的过程中，点击虚拟开关，将投影的复杂画面切换成简单画面，并获取此时投影显示面的图像数据。
5.根据权利要求3所述的道具识别方法，其特征在于：所述AR互动投影仪包括一切换电路；其中，
在投影显示面上投影复杂画面的过程中，通过实体开关或遥控器控制切换电路开启，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据。
6.根据权利要求3所述的道具识别方法，其特征在于：所述切换条件包括演示过程中的时间达到演示进程时间点；其中，
在投影显示面上投影复杂画面的过程中，演示过程中的时间达到演示进程时间点，将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并获取此时投影显示面的图像数据。
7.根据权利要求6所述的道具识别方法，其特征在于：所述演示进程时间点包括剧本演示完毕时，或倒计时倒数完毕时。
8.根据权利要求1至7任一所述的道具识别方法，其特征在于：所述投影画面上设置一摆放区；其中，
在投影显示面上投影复杂画面的过程中，将对应的实物道具放置在投影显示面的摆放区中；
在切换投影画面并识别所述实物道具后，进行逻辑判断，若选择的实物道具正确且摆放的位置正确，推进流程。
9.根据权利要求1所述的道具识别方法，其特征在于：所述投影仪为AR互动投影仪。
10.一种基于投影仪的实物道具识别系统，其特征在于：所述实物道具识别系统包括投影单元、监控单元、识别单元和处理单元，所述处理单元分别与投影单元、监控单元和识别单元电性连接，所述识别单元与监控单元电性连接；其中，
所述投影单元投影画面至投影显示面上，且投影显示面上放置有实物道具；以及，所述处理单元在投影单元投影复杂画面的过程中，控制投影单元将投影的复杂画面切换成简单画面，或者关闭投影光源，并且控制监控单元获取此时投影显示面的图像数据；以及，所述处理单元再次控制投影单元将投影的简单画面切换回复杂画面，或者开启投影光源；
所述识别单元获取监控单元的图像数据并识别出实物道具，将所述实物道具的信息发送至处理单元中。
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