CN109697941A - 基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，包括：硬件部分，包括：计算机、激光投影器、介质玻璃外罩、全息投影成像膜及展位平台，所述介质玻璃外罩安装于展位平台上端，全息投影成像膜张贴于介质玻璃外罩，激光投影器安装于展位平台，激光投影器与计算机电连接；软件部分，安装于计算机，包括：图像处理程序、第一对象模型数据库及UI，所述图像处理程序用于将对象模型数据编译处理并用于驱动激光投影器，所述UI包括时间进程调节控件以及第一对象模型剖视面位置操作控件。本发明用以将全息投影对景区整体/局部对象、古建筑对象为游客进行导赏教学，并且具有基于时间或空间剖面的精细选看功能。

Description

基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统
技术领域
本发明涉及全息影像技术领域，尤其是涉及一种基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统。
背景技术
历史文化遗产景区一般都会设有展览场馆或游客服务中心，在这些场所里都会有针对景区/景点/古建筑对象等，进行导赏和/或教学展示；由于参观历史文化遗产景区的游客日益剧增，同时，对历史文化遗产所涉及知识的学习需求也较之于过去有明显提升。然而现实情况是，大多数景区的导赏或教学展示服务，显然已经难以再满足面对游客们日益增长的游览需求，并且，从展示内容都不够精细。
上述主要的供求矛盾具体有以下几点具体表现：
(1)景区管理方过于依赖幻灯片或航拍视频，并且大多数都为短暂的图片/片段播放，如此方式的不足是明显的，不仅信息覆盖面小，内容也较浅显，缺乏吸引游客的趣味性；
(2)有条件的景区管理方会投资兴建会场，以3D电影剧场的方式呈现历史文化遗产信息，但此方式需要观众佩戴3D眼镜，并且容易受到场地/资金所限，不易普及推广；
(3)即使制作一些微缩景区的沙盘进行展示，但是前述的沙盘都是静态的，也难以对古建筑对象进行模块级的赏析/教学。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一用以将全息投影设备及技术应用到历史文化遗产对象的展示活动中；
本发明的目的之二在于，目的之二供游客对对象模型基于时间轴或历史事件对对像进行进度调节赏析；
本发明的目的之三在于，目的之三供游客对对象模型基于空间剖面进行调节赏析。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，包括：
硬件部分，包括：计算机、激光投影器、介质玻璃外罩、全息投影成像膜及展位平台，所述介质玻璃外罩安装于展位平台上端，全息投影成像膜张贴于介质玻璃外罩，激光投影器安装于展位平台，激光投影器与计算机电连接；
软件部分，安装于计算机，包括：图像处理程序、第一对象模型数据库及UI，所述图像处理程序用于将对象模型数据编译处理并用于驱动激光投影器，所述UI包括时间进程调节控件以及第一对象模型剖视面位置操作控件。
进一步地，所述第一对象为历史文化遗产景区全域、片域或古建筑单元。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：所述时间进程调节控件包括进度指针、时间刻度提示栏及历史事件提示栏。
进一步地，所述第一对象模型数据库所存储的每一第一对象档案内容包括建模设计树、尺寸参数数据、动画数据以及剖面边界数据。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：所述第一对象模型剖视面位置操作控件包括基于第一对象建模影像空间的方向轴提示数据以及基于每一方向轴的若干定值剖面位置选项。
进一步地，所述定值剖面位置包括基于第一对象模型全长度的X1％、X2％、X3％，基于第一对象模型全宽度的Y1％、Y2％、Y3％，以及基于第一对象模型全高度的Z1％、Z2％、Z3％。
进一步地，所述计算机包括输入和/或输出装置，输入装置用于为第一对象建模和/或供游客操作UI；所述输出装置用于供管理员/游客参考执行当前操作的信息反馈和第一对象状态。
进一步地，所述全息投影成像膜包括胶粘层、基体和全息投影成像层，其中全息投影成像层采用粒径均一的二氧化硅球体均匀分散在一胶体中，并且涂布于基体，形成成像胶体膜层。
进一步地，所述二氧化硅球体的粒径为20～80nm，在所形成的成像胶体膜层中，二氧化硅球体之间的间距L为球体粒径D的1/2至2/3。
进一步地，所述激光投影器所具有的激光发生单元为一氦氖激光器。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)使用全息投影对景区整体/局部对象、古建筑对象进行导赏教学，与背景技术所提及的几种常规方式相比，增加了信息量和知识面深度，更能吸引游客观摩学习；
(2)本系统可基于历史文化遗产对象譬如景区的整体、片域以及古建筑单元进行基于时间变迁的导赏教学，根据时间指针所对应的时间节点位置，同步地显示当前对象在该时间节点所呈现的历史面貌；
(3)本系统可针对历史文化遗产对象模型进行基于参考原点的长度方向剖视影像、宽度方向剖视影像及高度方向剖视影像呈现，一般地，剖面位置在历史文化遗产对象建模阶段就需要确定并完善数据；
(4)本系统所应用的全息影像技术所显示的模型失真度低，实施成本不算高，较之于现有技术所提及的各种方式，具有较佳的场地适应性。
附图说明
图1为本发明的使用状态示意图；
图2为本发明基于景区历史进程的时间控件使用状态图；
图3为本发明所述UI在引导游客选择各古建筑时的界面内容示意图；
图4为本发明所述古建筑影像与剖面之间的位置关系示意图；
图5为本发明所述UI在引导游客选择当期古建筑剖视位置时的界面内容示意图；
图6为古建筑对象沿长度方向被剖的影像视图；
图7为古建筑对象沿高度方向被剖的影像视图；
其中，1、第一对象影像；10、UI景区影像；11、古建筑入口按钮；2、介质玻璃外罩；3、展位平台；4、UI；40、剖视面位置操作控件；41、时间进程调节控件；50、参考原点；51、剖面。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1-7所示，
基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，包括但不限于：
硬件部分，包括计算机、激光投影器、介质玻璃外罩2、全息投影成像膜及展位平台3，所述介质玻璃外罩2安装于展位平台3上端，全息投影成像膜张贴于介质玻璃外罩2，激光投影器安装于展位平台3，激光投影器与计算机电连接；本发明硬件部分所形成的全息成像可以为270°视域的，也可以是360°视域的，并且，计算机装有适用于全息投影的GPU。
软件部分，安装于计算机，包括：图像处理程序、第一对象模型数据库及UI4，所述图像处理程序用于将对象模型数据编译处理并用于驱动激光投影器，所述UI4包括时间进程调节控件41以及第一对象模型剖视面位置操作控件40。第一对象可以是历史文化遗产景区全域、局部片域或古建筑单元。
对于设置时间进程调节控件41的意义说明：首先，无论是历史文化遗产景区整体、片区，抑或是古建筑对象，都会有比较漫长的规模发展过程和外观形态变化。时间进程调节控件41用途在于，展示该历史文化遗产景区在不同历史时期、朝代的全貌演变过程。因此需要说明的是，在使用本发明之前的针对各对象进行建模的阶段，对每一对象，除了会绘制其单一时间段的模型外，还会基于不同时间段之间的过渡添加重建、修葺或施工的动画特效予以过渡，发明人姑且以苏州园林历史文化遗产景区的应用为例，利用本发明可以该重现该景区自北宋始建时期-南宋扩建时期-元代受游牧民族入侵影响而产生的一段衰颓时期-明清时规模复兴时期-民国近代私人住宅使用时期，甚至到现代作为文化旅游教育的博物馆时期的全貌都可以动态地呈现于游客面前。
对于设置剖视面位置操作控件40的意义说明：首先，在既有的模型中建立剖视面的意义就在于方便游客动态地了解建筑的内部结构。譬如说，古建筑在修建、修葺或者重建时的施工工艺的展示，由于修建、修葺或者重建这些活动是发生在过去时期的事件，仅通过阅览文书史料。此方式一来不够直观，二来是难以从内部视觉看到施工过程或者修葺保育的过程。有鉴于此，通过在既有的古建筑对象模型中，定义若干定值且定向的剖切面，并且在剖切面中呈现当时工程进行时的施工工艺影像，则可以较直观地将古建筑关键部位及从内部视角将结构特征再现出来。发明人以杭州西湖雷锋塔为例，可以沿塔体的母线所在位置建立一竖直的剖面51，此剖面51可以是垂直于宽度方向的，也可以是垂直于长度方向的，然后完善模型剖面51内部的各种模块、零件、工艺特征数据，最后转化成可视化的影像呈现。当然，此处如果在模型建立的剖面51太多，难免会占用到较大计算机资源，因此，在实践过程中可以先尝试搭建定值的、有限方向的个别剖面51影像。
如图1图2所示，经过激光投影器和介质玻璃外罩2的作用，该第一对象影像1在游客的人眼中，所看到的成像位置是在展位平台3的中部。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：所述时间进程调节控件41包括进度指针、时间刻度提示栏及历史事件提示栏。参见图2和图5，所述时间指针用于显示当前模型影像处于的时间节点，并且引导计算机读取当前时间节点所对应的第一对象模型画面数据，时间刻度提示栏则可以按照T1、T2、T3、···T’在进度条的节点侧方标注出来。如果有比较著名的历史事件在时间段内，则可以另外标注出来。譬如以明代迁都北京的事件为例，在紫禁城的扩建方面可以基于此历史事件为游客呈现更多内容出来。
作为一种优选的方案，所述第一对象模型数据库所存储的每一第一对象档案内容包括建模设计树、尺寸参数数据、动画数据以及剖面51边界数据。一般地，在第一对象的建模阶段，建模设计树用于反应添加特征的先后次序和配合关系，譬如凸台、切除、面-面配合、线-线配合、同轴配合等，尺寸参数数据是用于反映基于前述特征所对应的各种已输入参数数值。而动画数据是用于反映模型变化的轨迹、路径或运动速度的各种参数。剖面51边界数据，是用于避免剖面51出现空白，补充施工行为、工艺且反应当前剖面51往第一对象内部观察的影像数据。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：所述第一对象模型剖视面位置操作控件40包括基于第一对象建模影像空间的方向轴提示数据以及基于每一方向轴的若干定值剖面51位置选项。可以暂时以定向的，例如长度方向、宽度方向、高度方向作为既定的参考方向，基于建模阶段时定义的参考原点50进行若干固定位置的剖切。作为一种优选的方案，所述定值剖面51位置包括但不限于基于第一对象模型全长度的X1％、X2％、X3％，基于第一对象模型全宽度的Y1％、Y2％、Y3％，以及基于第一对象模型全高度的Z1％、Z2％、Z3％。根据实际所需，前述的代数符号所对应的百分比可以是30％、50％或75％。
作为一种优选的方案，所述计算机包括输入和/或输出装置，输入装置用于为第一对象建模和/或供游客操作UI4；所述输出装置用于供管理员/游客参考执行当前操作的信息反馈和第一对象状态。
如图3所示，在进入到古建筑对象的选择界面时，输出装置会显示UI景区影像10以及古建筑入口按钮11，供游客选择查看景区内有建档的古建筑对象。
作为一种优选的方案，所述全息投影成像膜包括胶粘层、基体和全息投影成像层，其中全息投影成像层采用粒径均一的二氧化硅球体均匀分散在一胶体中，并且涂布于基体，形成成像胶体膜层。为了体现更好的衍射效果，所述二氧化硅球体的粒径为20～80nm，在所形成的成像胶体膜层中，二氧化硅球体之间的间距L为球体粒径D的1/2至2/3。
作为一种优选的方案，本发明所述基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统的硬件部分还包括：摄像头；所述摄像头设置于所述展位平台3上，与所述计算机连接。所述摄像头可采集游客在摄像头拍摄区域范围内的手势轨迹，并传输至所述计算机；所述计算机采集的游客手势轨迹，确定相应的剖视面位置操作指令，根据所述剖视面位置操作指令，展示相对应剖视面位置的第一对象。
对于激光光源的选型，为了降低能耗的同时兼顾投影所需的光学条件，作为一种优选的方案，所述激光投影器所具有的激光发生单元为一氦氖激光器。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于，包括：
硬件部分，包括：计算机、激光投影器、介质玻璃外罩、全息投影成像膜及展位平台，所述介质玻璃外罩安装于展位平台上端，全息投影成像膜张贴于介质玻璃外罩，激光投影器安装于展位平台，激光投影器与计算机电连接；
软件部分，安装于所述计算机，包括：图像处理程序、第一对象模型数据库及UI，所述图像处理程序用于将对象模型数据编译处理并用于驱动激光投影器，所述UI包括时间进程调节控件以及第一对象模型剖视面位置操作控件。
2.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述第一对象为历史文化遗产景区全域、片域或古建筑单元。
3.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述时间进程调节控件包括进度指针、时间刻度提示栏及历史事件提示栏。
4.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述第一对象模型数据库所存储的每一第一对象档案内容包括建模设计树、尺寸参数数据、动画数据以及剖面边界数据。
5.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述第一对象模型剖视面位置操作控件包括基于第一对象建模影像空间的方向轴提示数据以及基于每一方向轴的若干定值剖面位置选项。
6.如权利要求5所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述定值剖面位置包括基于第一对象模型全长度的X1％、X2％、X3％，基于第一对象模型全宽度的Y1％、Y2％、Y3％，以及基于第一对象模型全高度的Z1％、Z2％、Z3％。
7.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述计算机包括输入和/或输出装置，输入装置用于为第一对象建模和/或供游客操作UI；所述输出装置用于供管理员/游客参考执行当前操作的信息反馈和第一对象状态。
8.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述全息投影成像膜包括胶粘层、基体和全息投影成像层，其中全息投影成像层采用粒径均一的二氧化硅球体均匀分散在一胶体中，并且涂布于基体，形成成像胶体膜层。
9.如权利要求8所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述二氧化硅球体的粒径为20～80nm，在所形成的成像胶体膜层中，二氧化硅球体之间的间距L为球体粒径D的1/2至2/3。
10.如权利要求1所述的基于全息影像技术的历史文化遗产展示系统，其特征在于：所述激光投影器所具有的激光发生单元为一氦氖激光器。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190430

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