CN109011656B - 基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，包括：干冰喷洒设备，设置在舞台主场地的一侧，用于对舞台主场地喷洒干冰，以提供舞台烟雾效果，为舞台主场地上的表演营造气氛；运动驱动设备，设置在所述干冰喷洒设备的下方，用于搭载所述干冰喷洒设备以带动所述干冰喷洒设备移动；半球型摄像头，用于对舞台主场地进行即时图像拍摄，以获得并输出相应的舞台主场地图像；整体分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，基于所述舞台主场地图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述舞台主场地图像对应的整体分割阈值。通过本发明，提高了舞台干冰喷射的性价比。

Description

基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台

技术领域

本发明涉及舞台效果营造领域，尤其涉及一种基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台。

背景技术

干冰又称为固体二氧化碳。在大气压下不通过液体直接收固体变成气体，这种现象叫升华。在舞台上喷洒干冰急速升华吸热变成气体，凝结周围的水蒸气程烟雾状，就是人们常见的用干冰制造烟雾效果。此外，由于二氧化碳比重是客气的1.5倍，然后向下流到舞台上，形成低沉的烟雾，因此干冰在舞台上就是这样使用的；如果用大型专业干冰机放上干冰，向演出舞台喷洒，就有喷雾的感觉，舞台演出上被烟雾笼罩的情景就是这样制作的。

干冰造雾舞台雾效的出现，突破了传统的造雾手法，不但使景观更具自然意味，同时在舞美空间里，能以大面积的雾效营造出气势磅礴的舞美效果，使舞台空间多了一种特效表现形式，赢得了舞美专业工作者的青睐，得到业界的认同与运用。天雷雾森同时在效果实现上，还有待于进一步的挖掘和延伸。我们相信，它将随着专业工作者们的发现和应用，拥有更广阔的表现空间。

发明内容

为了解决现有技术中舞台干冰喷射量难以控制的技术问题，本发明提供了一种基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，通过针对性的图像检测机制实现对各种舞台主场地的实际尺寸的检测，基于确定的实际尺寸进行相应剂量的干冰喷洒，从而在保证现场效果以及节约干冰剂量之间达到平衡；在分块处理的基础上，只对边缘像素点多的分块进行特征加强操作，从而减少了图像处理的数据量；建立了基于整体阈值调整分块阈值的自适应调整模式，使得目标检测兼顾整体特点和具备特点，保证用于后续图像处理的待处理目标图像的有效性。

根据本发明的一方面，提供了一种基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，所述平台包括：

干冰喷洒设备，设置在舞台主场地的一侧，用于对舞台主场地喷洒干冰，以提供舞台烟雾效果，为舞台主场地上的表演营造气氛；

运动驱动设备，设置在所述干冰喷洒设备的下方，用于搭载所述干冰喷洒设备以带动所述干冰喷洒设备移动。

更具体地，在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中，还包括：

半球型摄像头，用于对舞台主场地进行即时图像拍摄，以获得并输出相应的舞台主场地图像；

整体分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，基于所述舞台主场地图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述舞台主场地图像对应的整体分割阈值。

更具体地，在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中，还包括：

对比度分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，对所述舞台主场地图像进行对比度分析，以获得并输出对应的对比度；

自适应处理设备，与所述对比度分析设备连接，用于接收所述对比度，并基于所述对比度对所述舞台主场地图像进行图像分割处理，以获得多个子图像，其中，所述对比度越高，获得的子图像的数量越多。

更具体地，在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中，还包括：

区域分析设备，与所述自适应处理设备连接，用于接收所述多个子图像，基于每一个子图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述子图像对应的区域分割阈值，输出各个子图像分别对应的各个区域分割阈值；

区域修正设备，分别与所述区域分析设备和所述整体分析设备连接，用于接收所述整体分割阈值和各个区域分割阈值，并基于所述整体分割阈值对每一个区域分割阈值进行数值调整，获得调整后的区域分割阈值以作为区域调整阈值输出；

即时分割设备，与所述区域修正设备连接，用于对每一个子图像采取对应的区域调整阈值进行分割处理，以获得对应的目标子图像，并将所有目标子图像进行组合以获得并输出待处理目标图像；

轮廓搜索设备，与所述即时分割设备连接，用于接收所述待处理目标图像，对所述待处理目标图像进行均匀式分块处理，以获得各个图像分块，对每一个图像分块执行以下操作：检测所述图像分块中各个点是否为边缘点，统计所述图像分块中的边缘点的数量，当所述边缘点的数量大于等于预设数量阈值时，将所述图像分块标记为轮廓分块，以及当所述边缘点的数量小于所述预设数量阈值时，将所述图像分块标记为非轮廓分块；

定向处理设备，与所述轮廓搜索设备连接，用于接收各个轮廓分块以及各个非轮廓分块，对于每一个轮廓分块执行以下操作：测量所述轮廓分块的对比度，基于所述对比度确定所述轮廓分块中的高频分布频段，以作为所述轮廓分块的目标频段，对所述轮廓分块执行基于所述目标频段的高通滤波处理，以获得对应的高通滤波分块，还用于将所述轮廓分块逐像素减去所述高通滤波分块，以获得并输出对应的低通滤波分块，对所述高通滤波分块进行特征加强处理，以获得并输出对应的特征加强分块，还用于将所述特征加强分块与所述低通滤波分块逐像素相加，以获得所述轮廓分块对应的局部加强分块；

图像恢复设备，与所述定向处理设备连接，用于接收各个非轮廓分块，以及接收各个轮廓分块分别对应的各个局部加强分块，将所述各个非轮廓分块与所述各个局部加强分块整合，以获得分块整合图像，并输出所述分块整合图像；

场地检测设备，与所述图像恢复设备连接，用于接收所述分块整合图像，对所述分块整合图像中的场地轮廓进行检测和分割以获得对应的场地图案，解析出所述场地图案在所述分块整合图像中的景深，并基于所述景深和所述场地图案的尺寸确定所述场地图案对应的舞台主场地的实际尺寸；

喷洒驱动设备，分别与所述干冰喷洒设备和所述场地检测设备连接，用于接收所述舞台主场地的实际尺寸，并基于所述舞台主场地的实际尺寸确定所述干冰喷洒设备的喷洒剂量。

更具体地，在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中：在所述图像恢复设备中，所述分块整合图像的尺寸与所述待处理目标图像的尺寸一致。

更具体地，在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中：在所述区域修正设备中，基于所述整体分割阈值对每一个区域分割阈值进行数值调整包括：基于所述整体分割阈值到每一个区域分割阈值的差值大小对所述区域分割阈值进行数值调整。

更具体地，在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中：在所述区域修正设备中，基于所述整体分割阈值到每一个区域分割阈值的差值大小对所述区域分割阈值进行数值调整包括：调整后的区域分割阈值为所述区域分割阈值与所述差值四分之一的和。

具体实施方式

下面将对本发明的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台的实施方案进行详细说明。

舞台干冰造雾用于干冰机(低烟机)，制作舞台上类似云海的效果。只是因为看起来像碎冰块(冰晶结成块)所以才叫干冰，其实干冰就是常温，而且要加热才能汽化。只是因为低烟机有个特殊步骤：降温系统，要把干冰加热汽化后的烟雾通过降温来让烟雾不上升(小时候的物理学过，冷气体比热气体重)，这样在舞台上就可以保持烟雾一直在地面，制造云海的效果。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，有效解决了相应技术问题。

根据本发明实施方案示出的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台包括：

干冰喷洒设备，设置在舞台主场地的一侧，用于对舞台主场地喷洒干冰，以提供舞台烟雾效果，为舞台主场地上的表演营造气氛；

运动驱动设备，设置在所述干冰喷洒设备的下方，用于搭载所述干冰喷洒设备以带动所述干冰喷洒设备移动。

接着，继续对本发明的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台的具体结构进行进一步的说明。

在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中，还包括：

半球型摄像头，用于对舞台主场地进行即时图像拍摄，以获得并输出相应的舞台主场地图像；

整体分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，基于所述舞台主场地图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述舞台主场地图像对应的整体分割阈值。

在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中，还包括：

对比度分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，对所述舞台主场地图像进行对比度分析，以获得并输出对应的对比度；

自适应处理设备，与所述对比度分析设备连接，用于接收所述对比度，并基于所述对比度对所述舞台主场地图像进行图像分割处理，以获得多个子图像，其中，所述对比度越高，获得的子图像的数量越多。

在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中，还包括：

区域分析设备，与所述自适应处理设备连接，用于接收所述多个子图像，基于每一个子图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述子图像对应的区域分割阈值，输出各个子图像分别对应的各个区域分割阈值；

区域修正设备，分别与所述区域分析设备和所述整体分析设备连接，用于接收所述整体分割阈值和各个区域分割阈值，并基于所述整体分割阈值对每一个区域分割阈值进行数值调整，获得调整后的区域分割阈值以作为区域调整阈值输出；

即时分割设备，与所述区域修正设备连接，用于对每一个子图像采取对应的区域调整阈值进行分割处理，以获得对应的目标子图像，并将所有目标子图像进行组合以获得并输出待处理目标图像；

轮廓搜索设备，与所述即时分割设备连接，用于接收所述待处理目标图像，对所述待处理目标图像进行均匀式分块处理，以获得各个图像分块，对每一个图像分块执行以下操作：检测所述图像分块中各个点是否为边缘点，统计所述图像分块中的边缘点的数量，当所述边缘点的数量大于等于预设数量阈值时，将所述图像分块标记为轮廓分块，以及当所述边缘点的数量小于所述预设数量阈值时，将所述图像分块标记为非轮廓分块；

定向处理设备，与所述轮廓搜索设备连接，用于接收各个轮廓分块以及各个非轮廓分块，对于每一个轮廓分块执行以下操作：测量所述轮廓分块的对比度，基于所述对比度确定所述轮廓分块中的高频分布频段，以作为所述轮廓分块的目标频段，对所述轮廓分块执行基于所述目标频段的高通滤波处理，以获得对应的高通滤波分块，还用于将所述轮廓分块逐像素减去所述高通滤波分块，以获得并输出对应的低通滤波分块，对所述高通滤波分块进行特征加强处理，以获得并输出对应的特征加强分块，还用于将所述特征加强分块与所述低通滤波分块逐像素相加，以获得所述轮廓分块对应的局部加强分块；

图像恢复设备，与所述定向处理设备连接，用于接收各个非轮廓分块，以及接收各个轮廓分块分别对应的各个局部加强分块，将所述各个非轮廓分块与所述各个局部加强分块整合，以获得分块整合图像，并输出所述分块整合图像；

场地检测设备，与所述图像恢复设备连接，用于接收所述分块整合图像，对所述分块整合图像中的场地轮廓进行检测和分割以获得对应的场地图案，解析出所述场地图案在所述分块整合图像中的景深，并基于所述景深和所述场地图案的尺寸确定所述场地图案对应的舞台主场地的实际尺寸；

喷洒驱动设备，分别与所述干冰喷洒设备和所述场地检测设备连接，用于接收所述舞台主场地的实际尺寸，并基于所述舞台主场地的实际尺寸确定所述干冰喷洒设备的喷洒剂量。

在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中：在所述图像恢复设备中，所述分块整合图像的尺寸与所述待处理目标图像的尺寸一致。

在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中：在所述区域修正设备中，基于所述整体分割阈值对每一个区域分割阈值进行数值调整包括：基于所述整体分割阈值到每一个区域分割阈值的差值大小对所述区域分割阈值进行数值调整。

以及在所述基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台中：在所述区域修正设备中，基于所述整体分割阈值到每一个区域分割阈值的差值大小对所述区域分割阈值进行数值调整包括：调整后的区域分割阈值为所述区域分割阈值与所述差值四分之一的和。

另外，所述轮廓搜索设备采用MCU芯片来实现。MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用(典型芯片为8031)。带片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型(典型芯片为87C51)、MASK片内掩模ROM型(典型芯片为8051)、片内FLASH型(典型芯片为89C51)等类型，一些公司还推出带有片内一次性可编程ROM(One Time Programming,OTP)的芯片(典型芯片为97C51)。MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FLASH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。

MCU根据其存储器结构可分为哈佛(Harvard)结构和冯·诺伊曼(Von Neumann)结构。现在的单片机绝大多数都是基于冯·诺伊曼结构的，这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：一个中央处理器核心，程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器)、一个或者更多的定时/计时器，还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口，所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。

采用本发明的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，针对现有技术中舞台干冰喷射策略最优化困难的技术问题，通过针对性的图像检测机制实现对各种舞台主场地的实际尺寸的检测，基于确定的实际尺寸进行相应剂量的干冰喷洒，从而在保证现场效果以及节约干冰剂量之间达到平衡；在分块处理的基础上，只对边缘像素点多的分块进行特征加强操作，从而减少了图像处理的数据量；建立了基于整体阈值调整分块阈值的自适应调整模式，使得目标检测兼顾整体特点和具备特点，保证用于后续图像处理的待处理目标图像的有效性，从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，包括：

干冰喷洒设备，设置在舞台主场地的一侧，用于对舞台主场地喷洒干冰，以提供舞台烟雾效果，为舞台主场地上的表演营造气氛；

运动驱动设备，设置在所述干冰喷洒设备的下方，用于搭载所述干冰喷洒设备以带动所述干冰喷洒设备移动；

半球型摄像头，用于对舞台主场地进行即时图像拍摄，以获得并输出相应的舞台主场地图像；

整体分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，基于所述舞台主场地图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述舞台主场地图像对应的整体分割阈值；

对比度分析设备，与所述半球型摄像头连接，用于接收所述舞台主场地图像，对所述舞台主场地图像进行对比度分析，以获得并输出对应的对比度；

自适应处理设备，与所述对比度分析设备连接，用于接收所述对比度，并基于所述对比度对所述舞台主场地图像进行图像分割处理，以获得多个子图像，其中，所述对比度越高，获得的子图像的数量越多；

区域分析设备，与所述自适应处理设备连接，用于接收所述多个子图像，基于每一个子图像内部各个像素点的像素值的分布情况确定所述子图像对应的区域分割阈值，输出各个子图像分别对应的各个区域分割阈值；

区域修正设备，分别与所述区域分析设备和所述整体分析设备连接，用于接收所述整体分割阈值和各个区域分割阈值，并基于所述整体分割阈值对每一个区域分割阈值进行数值调整，获得调整后的区域分割阈值以作为区域调整阈值输出；

即时分割设备，与所述区域修正设备连接，用于对每一个子图像采取对应的区域调整阈值进行分割处理，以获得对应的目标子图像，并将所有目标子图像进行组合以获得并输出待处理目标图像；

轮廓搜索设备，与所述即时分割设备连接，用于接收所述待处理目标图像，对所述待处理目标图像进行均匀式分块处理，以获得各个图像分块，对每一个图像分块执行以下操作：检测所述图像分块中各个点是否为边缘点，统计所述图像分块中的边缘点的数量，当所述边缘点的数量大于等于预设数量阈值时，将所述图像分块标记为轮廓分块，以及当所述边缘点的数量小于所述预设数量阈值时，将所述图像分块标记为非轮廓分块；

定向处理设备，与所述轮廓搜索设备连接，用于接收各个轮廓分块以及各个非轮廓分块，对于每一个轮廓分块执行以下操作：测量所述轮廓分块的对比度，基于所述对比度确定所述轮廓分块中的高频分布频段，以作为所述轮廓分块的目标频段，对所述轮廓分块执行基于所述目标频段的高通滤波处理，以获得对应的高通滤波分块，还用于将所述轮廓分块逐像素减去所述高通滤波分块，以获得并输出对应的低通滤波分块，对所述高通滤波分块进行特征加强处理，以获得并输出对应的特征加强分块，还用于将所述特征加强分块与所述低通滤波分块逐像素相加，以获得所述轮廓分块对应的局部加强分块；

图像恢复设备，与所述定向处理设备连接，用于接收各个非轮廓分块，以及接收各个轮廓分块分别对应的各个局部加强分块，将所述各个非轮廓分块与所述各个局部加强分块整合，以获得分块整合图像，并输出所述分块整合图像；

场地检测设备，与所述图像恢复设备连接，用于接收所述分块整合图像，对所述分块整合图像中的场地轮廓进行检测和分割以获得对应的场地图案，解析出所述场地图案在所述分块整合图像中的景深，并基于所述景深和所述场地图案的尺寸确定所述场地图案对应的舞台主场地的实际尺寸；

喷洒驱动设备，分别与所述干冰喷洒设备和所述场地检测设备连接，用于接收所述舞台主场地的实际尺寸，并基于所述舞台主场地的实际尺寸确定所述干冰喷洒设备的喷洒剂量。

2.如权利要求1所述的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，其特征在于：

在所述图像恢复设备中，所述分块整合图像的尺寸与所述待处理目标图像的尺寸一致。

3.如权利要求2所述的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，其特征在于：

在所述区域修正设备中，基于所述整体分割阈值对每一个区域分割阈值进行数值调整包括：基于所述整体分割阈值到每一个区域分割阈值的差值大小对所述区域分割阈值进行数值调整。

4.如权利要求1-3任一所述的基于干冰喷洒的舞台烟雾实地制造平台，其特征在于：

在所述区域修正设备中，基于所述整体分割阈值到每一个区域分割阈值的差值大小对所述区域分割阈值进行数值调整包括：调整后的区域分割阈值为所述区域分割阈值与所述差值四分之一的和。