CN112882334A - 一种全息投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全息投影系统，针对于现有技术用存储器来做预设播放，缺乏实时性的技术缺陷，本系统可以进行实时播放，不限制实景拍摄和投影播放的地址，加入5G云服务器传输后，能够极大的提高传输效率，降低播放的延时。针对于现有技术用存储器来做预设播放，缺乏可操作性的技术缺陷，本系统同时采集AR实景和VR实景，构建AR全息图和VR全息图，最后可以实现AR全息图和VR全息图的组合投影，增加了可操作性，提升了用户体验。本系统无需通过专业人才对3D素材图进后台编辑，在展示时，也不需要戴任何偏光眼镜，就可以享受5G加VR加3D幻影立体显示效果，给人视觉冲击力，具有很强的深度感。

Description

一种全息投影系统
技术领域
本发明涉及全息投影技术领域，特别涉及一种全息投影系统。
背景技术
全息投影技术(front-projected holographic display)属于3D技术的一种，原指利用干涉原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。而后随着科幻电影与商业宣传的引导，全息投影的概念逐渐延伸到舞台表演、展览展示等商用活动中。但人们平时所了解到的全息往往并非严格意义上的全息投影，而是使用佩珀尔幻象、边缘消隐等方法在全息投影柜上实现3D效果的一种类全息投影技术。
当下的全息投影柜是依赖专业人工去做3D拍摄，然后经过后期专业人工制作建模，最后应用光学原理来成像，并且只能用存储器来做预设播放，并且成像是一个伪3D全息像，缺乏实时性和可操作性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种全息投影系统，能够实现实时投影，并且能够使全息投影具备一定的可操作性。
根据本发明的实施例，提供了一种全息投影系统，包括：
AR采集子系统，包括3D拍摄设备和第一数据处理设备，所述3D拍摄设备用于采集真实3D物景数据并发送至所述第一数据处理设备；所述第一数据处理设备用于根据采集的真实3D物景数据构建AR全息图；
VR采集子系统，包括实景采集设备和第二数据处理设备，所述实景采集设备用于采集实景数据并发送至所述第二数据处理设备，所述第二数据处理设备用于根据采集的实景数据构建VR全息图；
5G云服务器，用于将AR全息图和VR全息图传输至本地服务器；
本地服务器，用于接收5G云服务器发送的AR全息图和VR全息图，并将接收的AR全息图和VR全息图发送至全息投影装置；
全息投影装置，用于对AR全息图和VR全息图进行图像合成和分配并实现组合投影，所述组合投影包括以下至少之一：
单独显示AR动态视频或VR视频；或
单独显示AR动态视频和VR视频；或
混合显示AR动态视频和VR视频；或
混合显示AR动态视频和VR视频和实景视频，所述实景视频由所述全息投影装置获取。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
针对于现有技术用存储器来做预设播放，缺乏实时性的技术缺陷，本系统实施例可以进行实时播放，不限制实景拍摄和投影播放的地址，加入5G云服务器传输后，能够极大的提高传输效率，降低播放的延时。针对于现有技术用存储器来做预设播放，缺乏可操作性的技术缺陷，本系统实施例同时采集AR实景和VR实景，构建AR全息图和VR全息图，最后可以实现AR全息图和VR全息图的组合投影，增加了可操作性，提升了用户体验。本系统实施例无需通过专业人才对3D素材图进后台编辑，在展示时，也不需要戴任何偏光眼镜，就可以享受5G加VR加3D幻影立体显示效果，给人视觉冲击力，具有很强的深度感。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的一种全息投影系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种全息投影系统的逻辑框图；
图3为本发明实施例提供的柜体的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的成像原理示意图；
图5为本发明实施例提供的全息投影装置一屏播放AR动态视频的示例图；
图6为本发明实施例提供的全息投影装置二屏单独播放AR动态视频和VR视频的示例图；
图7为本发明实施例提供的全息投影装置三屏混合播放AR动态视频和VR视频的示例图；
图8为本发明实施例提供的全息投影装置四屏混合播放AR动态视频和VR视频和实景视频的示例图；
图9为本发明实施例提供的全息投影装置五屏混合播放AR动态视频和VR视频和实景视频的示例图；
图10为本发明实施例提供的全息投影装置实现全息投影的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
针对于当下的全息投影柜是依赖专业人工去做3D拍摄，然后经过后期专业人工制作建模，最后应用光学原理来成像，并且只能用存储器来做预设播放，并且成像是一个伪3D全息像，缺乏实时性和可操作性的技术缺陷；参照图1和图2，本发明的一个实施例，提供了一种全息投影系统，包括：AR采集子系统、VR采集子系统、加密子系统、5G云服务器、本地服务器和全息投影装置，其中：
AR采集子系统包括3D拍摄设备和第一数据处理设备，3D拍摄设备用于采集真实3D物景数据并发送至第一数据处理设备；第一数据处理设备用于根据采集的真实3D物景数据构建AR全息图；
VR采集子系统包括实景采集设备和第二数据处理设备，实景采集设备用于采集实景数据并发送至第二数据处理设备，第二数据处理设备用于根据采集的实景数据构建VR全息图；
5G云服务器用于将AR全息图和VR全息图传输至本地服务器；
本地服务器用于接收5G云服务器发送的AR全息图和VR全息图，并将接收的AR全息图和VR全息图发送至全息投影装置；
全息投影装置用于对AR全息图和VR全息图进行图像合成和分配并实现组合投影，组合投影包括以下至少之一：
单独显示AR动态视频或VR视频；或
单独显示AR动态视频和VR视频；或
混合显示AR动态视频和VR视频；或
混合显示AR动态视频和VR视频和实景视频，实景视频由全息投影装置获取。
在本实施例中，第一数据处理设备和第二数据处理设备均可为PC设备。本实施例提供的系统，首先基于光谱仪成像原理，通过AR采集子系统和VR采集子系统分别采集实景并构建AR全息图和VR全息图；然后通过5G云服务器对数据进行传输，加入5G技术能够极大的降低延时，提升传输效率；最后通过全息投影装置实现投影，而且投影可以满足单独显示AR动态视频或VR视频；或单独显示AR动态视频和VR视频；或混合显示AR动态视频和VR视频；或混合显示AR动态视频和VR视频和实景视频。本系统实施例是基于光谱成像原理，对拍摄或采集实景物体的真实镜头进行三维模型的特殊处理，然后将拍摄或采集的实景三维图像或实景三维模型，经过视频算法将数字叠加到场景中，构成静态与动态相结合的展示系统。
针对于现有技术用存储器来做预设播放，缺乏实时性的技术缺陷，本系统实施例可以进行实时播放，不限制实景拍摄和投影播放的地址，加入5G云服务器传输后，能够极大的提高传输效率，降低播放的延时。针对于现有技术用存储器来做预设播放，缺乏可操作性的技术缺陷，本系统实施例同时采集AR实景和VR实景，构建AR全息图和VR全息图，最后可以实现AR全息图和VR全息图的组合投影，增加了可操作性，提升了用户体验。本系统实施例无需通过专业人才对3D素材图进后台编辑，在展示时，也不需要戴任何偏光眼镜，就可以享受5G加VR加3D幻影立体显示效果，给人视觉冲击力，具有很强的深度感。
参照图2至图10，作为一种可选的实施方式，本实施例的全息投影装置的结构如下所示：
全息投影装置包括中控处理设备和安装有液晶显示屏的柜体。在本实施例中，柜体设置为长方体，柜体具有六个端面，其中一个端面(图3中的前端面)面向用户，用于用户观看，其余六个端面分别设置有第一显示屏(图3中的上端面)、第二显示屏(图3中的后端面)、第三显示屏(图3中的右端面)、第四显示屏(图3中的左端面)和第五显示屏(图3中的下端面)；第一显示屏与第二显示屏、第三显示屏和第四显示屏连接，第一显示屏与第五显示屏相对平行设置；第二显示屏与第一显示屏、第三显示屏、第四显示屏和第五显示屏连接；第三显示屏与第一显示屏、第二显示屏和第五显示屏连接，第三显示屏与第四显示屏相对平行设置；第四显示屏与第一显示屏、第二显示屏和第五显示屏连接；第五显示屏与第二显示屏、第三显示屏和第四显示屏连接。优选的，五个显示屏均为可拆卸的安装，具体的安装方式可以是在柜体设置相应的卡扣结构，通过相应的卡扣结构将屏幕卡扣于相应的屏幕上，由于现实生活中的卡扣结构众多，此处不再细述，另外需要注意的是，本实施例默认有供电设备，不再强调。柜体于第一显示屏和第三显示屏之间且与第一显示屏具有45度夹角处设置有一个分光镜，柜体还设置有分光镜，分光镜的两端分别位于第一显示屏和第三显示屏上，并且分光镜与第一显示屏之间呈45度角，本实施例使用的分光镜为透光板(例如半透(玻璃表面要镀一层膜--通常叫魔镜)，参数：半透玻璃，透过率30％，反射率70％)，分光镜的作用是为了形成全息投影成像。中控处理设备用于对AR全息图和VR全息图进行图像合成和分配，并且生成对应的影像，将对应的影像投放至对应的液晶显示屏上。例如仅投放AR影像时，中控处理设备将分配的影像投放至某一液晶显示屏上，然后利用光的折射和衍射原理，该液晶显示屏上的内容经过分光镜的作用下，生成三维视频画面悬浮在分光镜上方或下方的空气中，用户无需佩戴眼镜。例如投放AR影像和VR影像，中控处理设备将合成和分配的影像分别投放至对应的两块液晶显示屏上，一个屏播放VR影像，另一个液晶显示屏的内容经过分光镜的作用下，播放AR影像；例如投放混合播放的AR影像和VR影像时，中控处理设备将分配的影像投放至某三个液晶显示屏上，其中一个液晶显示屏进行实际参考光(图2中已标识)投影，三个液晶显示屏的内容经过分光镜的作用下，生成混合后的三维视频画面悬浮在分光镜上方或下方的空气中。需要说明的是，在实现组合投影的过程中，中控处理设备是先构建数学模型，然后在数学模型中利用菲湿尔衍射公式和傅里叶变换获得光场复振幅分布，计算强度分布和相位分布，然后通过视频算法实现视频的分配和合成，最后实现投放。
本实施例的全息投影装置，通过第一显示屏和分光镜和中控处理设备，实现播放AR动态视频；通过第一显示屏、第二显示屏、分光镜和中控处理设备实现一屏播放AR动态视频，另一屏播放VR视频；通过第一显示屏、第二显示屏、第五显示屏、分光镜和中控处理设备实现AR动态视频和VR视频的混合播放；通过第一显示屏、第二显示屏、第三显示屏、第四显示屏、第五显示屏、分光镜和中控处理设备实现AR动态视频和VR视频和实景视频的混合播放，将真实世界和虚拟世界混合在一起，产生新的可视化环境，环境中同时包含了物理实体与虚拟信息，能够提升客户的使用体验。本实施例的全息投影装置能够满足更多的显示要求，具有较强的通用性。
作为一种可选的实施方式，还包括加密子系统，加密子系统用于在5G云服务器传输AR全息图和VR全息图之前，对AR全息图和VR全息图进行数字加密；本地服务器还用于对加密后的AR全息图和VR全息图进行数字解密。本系统实施例实现对传输过程中的AR全息图和VR全息图的数字加密，提升了AR数据和VR数据传输的稳定性和安全性。
基于上述实施例，加密子系统采用杰林码对构建的AR全息图和VR全息图进行数字加密。本实施例将杰林码加密技术应用于AR全息图和VR全息图的数据传输过程中，杰林码具有无损压缩、加密以及检错功能，针对每一帧视频数据进行压缩及加密处理来降低视频码流，缩减视频数据的传输量，从而达到降低对带宽的需求，提高了数据处理和使用的效率，同降低了数据存储压力解决存储空间不足等问题。
作为一种可选的实施方式，3D拍摄设备为具有3D拍摄功能的无人机，相较于人工手持3D拍摄设备进行拍摄，无人机进行3D拍摄能够适应多数复杂拍摄环境，提升拍摄效果和拍摄效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种全息投影系统，其特征在于，包括：
AR采集子系统，包括3D拍摄设备和第一数据处理设备，所述3D拍摄设备用于采集真实3D物景数据并发送至所述第一数据处理设备；所述第一数据处理设备用于根据采集的真实3D物景数据构建AR全息图；
VR采集子系统，包括实景采集设备和第二数据处理设备，所述实景采集设备用于采集实景数据并发送至所述第二数据处理设备，所述第二数据处理设备用于根据采集的实景数据构建VR全息图；
5G云服务器，用于将AR全息图和VR全息图传输至本地服务器；
本地服务器，用于接收5G云服务器发送的AR全息图和VR全息图，并将接收的AR全息图和VR全息图发送至全息投影装置；
全息投影装置，用于对AR全息图和VR全息图进行图像合成和分配并实现组合投影，所述组合投影包括以下至少之一：
单独显示AR动态视频或VR视频；或
单独显示AR动态视频和VR视频；或
混合显示AR动态视频和VR视频；或
混合显示AR动态视频和VR视频和实景视频，所述实景视频由所述全息投影装置获取。
2.根据权利要求1所述的全息投影系统，其特征在于，所述全息投影装置包括柜体和中控处理设备；所述柜体上设置有第一显示屏、第二显示屏、第三显示屏、第四显示屏和第五显示屏，所述第一显示屏与所述第二显示屏、所述第三显示屏和所述第四显示屏连接，且与所述第五显示屏相对平行设置；所述第二显示屏与所述第一显示屏、所述第三显示屏、所述第四显示屏和所述第五显示屏连接；所述第三显示屏与所述第一显示屏、所述第二显示屏和所述第五显示屏连接，且与所述第四显示屏相对平行设置；所述第四显示屏与所述第一显示屏、所述第二显示屏和所述第五显示屏连接；所述第五显示屏与所述第二显示屏、所述第三显示屏和所述第四显示屏连接；所述柜体还设置有分光镜，所述分光镜的两端分别位于所述第一显示屏和所述第三显示屏上，并且所述分光镜与所述第一显示屏之间呈45度角；所述中控处理设备用于对AR全息图和VR全息图进行图像合成和分配，生成相应的影像投放至相应的显示屏上。
3.根据权利要求2所述的全息投影系统，其特征在于，所述第一显示屏、所述第二显示屏、所述第三显示屏、所述第四显示屏和所述第五显示屏均为可拆卸的安装于所述柜体上。
4.根据权利要求1所述的全息投影系统，其特征在于，还包括加密子系统，所述加密子系统用于在所述5G云服务器传输AR全息图和VR全息图之前，对AR全息图和VR全息图进行数字加密；所述本地服务器还用于对加密后的AR全息图和VR全息图进行数字解密。
5.根据权利要求4所述的全息投影系统，其特征在于，所述加密子系统采用杰林码进行数字加密。
6.根据权利要求1所述的全息投影系统，其特征在于，所述3D拍摄设备为具有3D拍摄功能的无人机。
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