CN114995082B - 一种基于光反射虚拟投影成像的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于光反射虚拟投影成像的方法，属于虚拟投影成像技术领域，为了利用解决现有的虚拟投影成像方法，无法多次调整其成像效果，且用于投放的显示装置无法很好的进行光线折射，影响成像的真实性；在投影成像之前，无法对成像过程进行虚拟演示，导致无法对成像过程中出现的问题进行模拟分析。通过调整反射镜片与投影系统和投影显示媒介之间的距离，通过不断调整测试，以达到最好的投影效果，提高投影后，虚拟影像的真实性，提高投影效果，在模型中对虚拟投像进行模拟，分析在成像过程中存在的偏差以及问题，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率。
Description
技术领域
本发明涉及到虚拟投影成像技术领域，特别涉及一种基于光反射虚拟投影成像的方法。
背景技术
幻影成像是实景造型和虚拟影像相结合形成的，需要将拍摄的人和物的影像投射到真实模型景观中，来演示事件的发展过程。声色俱在、似幻似真，给人一种触手可及的感觉，给观众带来非常深刻的印象,全息投影是利用干涉和衍射原理，记录并再现物体真实的三维图像的技术，无需配戴3D眼镜，便可看到立体的三维虚拟影像。全息投影不仅可以产生立体的空中幻像，还可以使虚拟影像与人产生互动。
1、现有的虚拟投影成像方法，无法多次调整其成像效果，且用于投放的显示装置无法很好的进行光线折射，影响成像的真实性；
2、其次，在投影成像之前，无法对成像过程进行虚拟演示，导致无法对成像过程中出现的问题进行模拟分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光反射虚拟投影成像的方法，调整反射镜片与投影系统和投影显示媒介之间的距离，通过不断调整测试，以达到最好的投影效果，提高投影后，虚拟影像的真实性，提高投影效果，在模型中对虚拟投像进行模拟，分析在成像过程中存在的偏差以及问题，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于光反射虚拟投影成像的方法，包括如下步骤：
S1：准备虚拟投影所需要的工具和材料，其中包括有投影系统、反射镜片和投影显示媒介；
S2：将组装对位的投影成像系统进行虚拟环境场景构造，并对需要投射的图像进行模拟规划；
S3：选用用于进行投影的光源，并对光源折射的角度和位置进行调整，在调整过程中，实时对光源的投影效果进行监测；
S4：投影系统利用光学错觉原理，将拍摄的图像或者电脑数字制作的影像投射到现实的场馆实景中的特定的位置；
S5：在场馆实景中放置一块LED屏幕，其背面有一块LED屏幕，通过45度的膜把可见光折射到观众眼中。
进一步地，针对S1包括如下步骤：
S101：准备好投影系统，并将投影系统通过过信息传输系统和计算机处理系统连接；
S102：将反射镜片设置在投影系统前端，保证投影系统投影方向与反射镜片的视觉方向一致；
S103：针对需要对投影系统与反射镜片之间的间距进行调整，并确定反射镜片与投影显示媒介之间的间距。
进一步地，针对S2包括如下步骤：
S201：先对真实世界进行抽象采样，从环境中采样的离散图像组成基础数据，通过处理和组织这些图像数据来得到虚拟环境的连续描述，由虚拟环境中采样的已知视图合成虚拟环境的新视图；
S202：在给定观察点和观察方向后，利用计算机实现模型绘制、着色、消隐、光照以及投影等一系列过程，最终产生虚拟环境模拟；
S203：通过计算机系统，对反射投影图像过程进行建模，通过3D建立虚拟场景对投影成像进行分析。
进一步地，针对S201中，可以预先存储的高质量的图像，以图像为基础构造虚拟环境，图像既可以是计算机合成的，也可以是拍摄的真实世界实景图像，两者还可以混合使用，产生出虚实结合的效果。
进一步地，所述针对S201包括如下步骤：
获取预设环境的环境信息，并提取所述环境信息中的目标环境特征；
基于所述目标环境特征确定对环境抽象采样的方向以及抽象采样的角度，并基于所述方向以及角度控制预设摄像头对环境进行抽象采样，得到环境图像集合；
提取所述环境图像集合中每一环境图像的深度信息，并将所述深度信息与预设深度阈值进行匹配，且当所述深度信息与所述预设深度阈值一致时，保留所述环境图像，否则，剔除所述环境图像，得到最终的目标环境图像集合；
提取所述目标环境图像集合中任意两张目标环境图像的图像特征，并基于所述图像特征确定所述任意两张目标环境图像中是否存在同一物体，且在存在同一物体时，判定所述任意两张目标环境图像为相邻环境图像；
提取所述相邻环境图像的特征点，并基于所述特征点将所述相邻环境图像进行粗对准；
基于粗对准结果得到所述相邻环境图像的矩形重叠区域，并基于所述矩形重叠区域确定第一拼缝和第二拼缝；
对所述第一拼缝与所述第二拼缝进行平滑处理，得到预设环境的环视图像，并提取所述环视图像中的物体构造数据以及物体位置数据；
基于计算机构建初始虚拟场景，并将所述物体构造数据以及物体位置数据与所述初始虚拟场景进行融合，得到虚拟场景；
同时，提取所述环视图像中的纹理信息，并基于所述纹理信息对所述虚拟场景进行颜色填充，得到最终的虚拟环境的新视图。
进一步地，针对S3包括如下步骤：
S301：根据反射镜的位置，对用于进行投影的光源的投射位置进行调整，与反射镜位置相匹对；
S302：在调配过程中，通过投影系统多次反复对反射镜片和投影显示媒介进行反射虚拟投影成像；
S303：根据成像的质量，对反射镜片和投影的光源进行反复调整，最终达到最佳的投影的视觉效果。
进一步地，针对S4包括如下步骤：
S401：通过信息传输系统接收所述计算机处理系统传输过来的虚拟现实场景视频，将接收到的虚拟现实场景视频投放在投影显示媒介上
S402：利用衍射原理再现物体光波信息，物体光波在碰到反射镜片时，声波引起媒质折射率的周期性变化起着相位光栅的作用；
S403：全息图呈现一个复杂的光栅，在相干激光光源的照射下，使通过的光束产生多级衍射，分布在出射光束两侧；
S404：一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象和共轭象；
S405：将衍射光波投射和光反射的象，集中投射到投影显示媒介上，实现图像和影像进行虚拟投影成像。
进一步地，针对S405中，投影显示媒介为一块半透半反显示镀膜玻璃，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率，具有半透半反镜面效果的镜面镀膜玻璃，根据反射率不同，可作为全息影像显示媒介，同时应用于显示领域。
进一步地，针对S5包括如下步骤：
S501：在虚拟投影成像时，对演出中使用的投影显示媒介，进行斜拉，通过45度斜拉膜方式改变投影显示媒介的成像反射结果；
S502：关闭场景中的杂乱光源，使观众无法看到屏幕，再由投影显示媒介对投射的虚拟光波进行投影成像；
S503：反射镜片决定主光线的走向，在投影时，反射镜片控制主光线走向，通过改变投射角度，与投影显示媒介配合对场曲和其他像差的折射部分进行一定的校正。
进一步地，所述针对S5包括如下步骤：
获取待投影图像，其中，所述待投影图像为光栅直条纹；
确定光栅直条纹的对比度，并基于所述对比度计算所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数，且基于所述光栅直条纹光强分布函数计算所述待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值，具体步骤包括：
根据如下公式计算所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数：
其中，Hi(x,y)表示所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数：i表示待投影图像的光栅直条纹的当前个数；h(x,y)表示待投影图像的背景光强；g(x,y)表示所述待投影图像的光栅直条纹的对比度；
表示条纹图的相位主值；ωi表示第i个光栅直条纹的相移量；x表示所述待投影图像的光栅直条纹的横坐标值；y表示所述待投影图像的光栅直条纹的纵坐标值；
设定相移量为π/2，并基于相移量对所述光栅直条纹的光强分布函数进行四步相移，且基于相移结果分别计算H1(x,y)、H2(x,y)、H3(x,y)和H4(x,y)，其中，每一步相移量均为π/2，具体如下：
根据如下公式计算所述待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值：
其中，φ(x,y)表示条纹图的相位主值；
根据计算得到的相位主值确定所述条纹图中条纹的周期性分布，并基于所述周期性分布将条纹对应的相位进行展开，得到最终的投影图像。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，幻影成像是利用光学错觉原理，将拍摄的或者电脑数字制作的影像投射到现实的场馆实景中的特定的位置，产生了一种立体幻影与现实场景巧妙地融合为一体的逼真的视觉展示效果，时尚美观，以高新科技展示产品色彩鲜艳，有空间感、透视感，形成空中幻象结合实物模型，实现影像与实物的奇特融合再现过程利用衍射原理再现物体光波信息。
2、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，通过信息传输系统接收所述计算机处理系统传输过来的虚拟现实场景视频，将接收到的虚拟现实场景视频投放在显示空间上投影显示媒介，通过对反射镜片角度进行调整，根据投射需要，调整反射镜片与投影系统和投影显示媒介之间的距离，通过不断调整测试，以达到最好的投影效果，提高投影后，虚拟影像的真实性，提高投影效果。
3、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，通过数据采样，将虚拟投影在计算机内进行虚拟建模，在模型中对虚拟投像进行模拟，分析在成像过程中存在的偏差以及问题，事先对投像成果进行知，并且在投像过程中，可选用真实世界实景图像与虚拟合成图像进行混合，通过不规则图像采样来实现光场表示，不同的采样方式在不同程度上降低了光场表示所需的样本图像数据量，也提高成像质量，保证虚拟投射影像的多样性，提高素材储备力。
4、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，在光源调配中，可通过改变光源位置，从而用心反射角度和反射效率，反复调整反射镜片位置的同时，对用于投射的光源位置进行调整，在投像过程中，严格控制光源的稳定性，确保光源输出的光确保在一定数值内，使光源投射使具有优异的清晰度和很小的畸变，以及十分快捷的安装调试速度，同时具有优异的容差性，能够大大提高投影后成像的品质和清晰度。
5、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，投影后再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应，在演出中使用的45度斜拉膜方式，得到抗扭曲投影成像系统，实现在任意投影角度，任意形状的投影区域下，投影画面不会产生变形或扭曲，提高视觉观感，台上的投影显示媒介通过45度的膜把可见光折射到观众眼中，由于在灯光的呈现下，观众是看不到屏幕的，视觉效果上，投射的影像就是凌空出现在舞台空间中，大大增加虚拟成像的真实性，满足观众需求，提高观看舒适性。
6、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，投影显示媒介为一块半透半反显示镀膜玻璃，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率，具有半透半反镜面效果的镜面镀膜玻璃，根据反射率不同，可作为全息影像显示媒介，同时应用于显示领域，背光源关闭时，可以作为镜子使用，当背光源打开时，又可以清晰的显示画面，提高投影显示媒介用处，增加使用时的适配性。
7、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，通过反射镜片控制主光线走向，与影显示媒介对像差进行矫正，实现原始象和共轭象都经过反射镜片在屏幕上良好成像，折射部分控制场曲的优先级会低于控制畸变和构造原始象以配合反射镜在屏幕上清晰成像的优先级，通过对像差进行矫正，减少成像后有不同光象不重合的的现象，提高成像的重合度，也提高成像的质量。
8、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，通过确定环境信息，实现控制预设摄像头对预设环境进行准确有效的图像采集，并对采集到的环境图像进行处理，确保最终得到的环境图像准确可靠，其次，通过确定相邻环境图像中是否存在同一物体，实现对采集到的环境图像进行拼接，从而实现对预设环境的环视图像进行有效获取，最后通过提取环境图像中的纹理信息，实现对虚拟环境进行颜色填充，从而实现对虚拟环境的新视图进行科学准确的获取，为实现对虚拟投影成像提供了可靠保障。
9、本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，通过计算待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数实现对待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值进行准确计算，从而便于根据相位主值对光栅直条纹进行展开，从而得到清晰可见的待投影图像，保障了投影效果，提高了投影画面的画质效果。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的S1流程图；
图3为本发明的S2流程图；
图4为本发明的S3流程图；
图5为本发明的S4流程图；
图6为本发明的S5流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于光反射虚拟投影成像的方法，包括如下步骤：
S1：准备虚拟投影所需要的工具和材料，其中包括有投影系统、反射镜片和投影显示媒介；
S2：将组装对位的投影成像系统进行虚拟环境场景构造，并对需要投射的图像进行模拟规划；
S3：选用用于进行投影的光源，并对光源折射的角度和位置进行调整，在调整过程中，实时对光源的投影效果进行监测；
S4：投影系统利用光学错觉原理，将拍摄的图像或者电脑数字制作的影像投射到现实的场馆实景中的特定的位置；
S5：在场馆实景中放置一块LED屏幕，其背面有一块LED屏幕，通过45度的膜把可见光折射到观众眼中。
幻影成像是利用光学错觉原理，将拍摄的或者电脑数字制作的影像投射到现实的场馆实景中的特定的位置，产生了一种立体幻影与现实场景巧妙地融合为一体的逼真的视觉展示效果，时尚美观，以高新科技展示产品色彩鲜艳，有空间感、透视感，形成空中幻象结合实物模型，实现影像与实物的奇特融合再现过程利用衍射原理再现物体光波信息。
请参阅图2，针对S1包括如下步骤：
S101：准备好投影系统，并将投影系统通过过信息传输系统和计算机处理系统连接；
S102：将反射镜片设置在投影系统前端，保证投影系统投影方向与反射镜片的视觉方向一致；
S103：针对需要对投影系统与反射镜片之间的间距进行调整，并确定反射镜片与投影显示媒介之间的间距。
通过信息传输系统接收所述计算机处理系统传输过来的虚拟现实场景视频，将接收到的虚拟现实场景视频投放在显示空间上投影显示媒介，通过对反射镜片角度进行调整，根据投射需要，调整反射镜片与投影系统和投影显示媒介之间的距离，通过不断调整测试，以达到最好的投影效果，提高投影后，虚拟影像的真实性，提高投影效果。
请参阅图3，针对S2包括如下步骤：
S201：先对真实世界进行抽象采样，从环境中采样的离散图像组成基础数据，通过处理和组织这些图像数据来得到虚拟环境的连续描述，由虚拟环境中采样的已知视图合成虚拟环境的新视图；
S202：在给定观察点和观察方向后，利用计算机实现模型绘制、着色、消隐、光照以及投影等一系列过程，最终产生虚拟环境模拟；
S203：通过计算机系统，对反射投影图像过程进行建模，通过3D建立虚拟场景对投影成像进行分析。
针对S201中，可以预先存储的高质量的图像，以图像为基础构造虚拟环境，图像既可以是计算机合成的，也可以是拍摄的真实世界实景图像，两者还可以混合使用，产生出虚实结合的效果。
通过数据采样，将虚拟投影在计算机内进行虚拟建模，在模型中对虚拟投像进行模拟，分析在成像过程中存在的偏差以及问题，事先对投像成果进行知，并且在投像过程中，可选用真实世界实景图像与虚拟合成图像进行混合，通过不规则图像采样来实现光场表示，不同的采样方式在不同程度上降低了光场表示所需的样本图像数据量，也提高成像质量，保证虚拟投射影像的多样性，提高素材储备力。
请参阅图4，针对S3包括如下步骤：
S301：根据反射镜的位置，对用于进行投影的光源的投射位置进行调整，与反射镜位置相匹对；
S302：在调配过程中，通过投影系统多次反复对反射镜片和投影显示媒介进行反射虚拟投影成像；
S303：根据成像的质量，对反射镜片和投影的光源进行反复调整，最终达到最佳的投影的视觉效果。
在光源调配中，可通过改变光源位置，从而用心反射角度和反射效率，反复调整反射镜片位置的同时，对用于投射的光源位置进行调整，在投像过程中，严格控制光源的稳定性，确保光源输出的光确保在一定数值内，使光源投射使具有优异的清晰度和很小的畸变，以及十分快捷的安装调试速度，同时具有优异的容差性，能够大大提高投影后成像的品质和清晰度。
请参阅图5，进一步地，针对S4包括如下步骤：
S401：通过信息传输系统接收所述计算机处理系统传输过来的虚拟现实场景视频，将接收到的虚拟现实场景视频投放在投影显示媒介上
S402：利用衍射原理再现物体光波信息，物体光波在碰到反射镜片时，声波引起媒质折射率的周期性变化起着相位光栅的作用；
S403：全息图呈现一个复杂的光栅，在相干激光光源的照射下，使通过的光束产生多级衍射，分布在出射光束两侧；
S404：一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象和共轭象；
S405：将衍射光波投射和光反射的象，集中投射到投影显示媒介上，实现图像和影像进行虚拟投影成像。
通过上述步骤，使投影后再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应，在演出中使用的45度斜拉膜方式，得到抗扭曲投影成像系统，实现在任意投影角度，任意形状的投影区域下，投影画面不会产生变形或扭曲，提高视觉观感，台上的投影显示媒介通过45度的膜把可见光折射到观众眼中，由于在灯光的呈现下，观众是看不到屏幕的，视觉效果上，投射的影像就是凌空出现在舞台空间中，大大增加虚拟成像的真实性，满足观众需求，提高观看舒适性。
针对S405中，投影显示媒介为一块半透半反显示镀膜玻璃，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率，具有半透半反镜面效果的镜面镀膜玻璃，根据反射率不同，可作为全息影像显示媒介，同时应用于显示领域，背光源关闭时，可以作为镜子使用，当背光源打开时，又可以清晰的显示画面，提高投影显示媒介用处，增加使用时的适配性。
请参阅图6，针对S5包括如下步骤：
S501：在虚拟投影成像时，对演出中使用的投影显示媒介，进行斜拉，通过45度斜拉膜方式改变投影显示媒介的成像反射结果；
S502：关闭场景中的杂乱光源，使观众无法看到屏幕，再由投影显示媒介对投射的虚拟光波进行投影成像；
S503：反射镜片决定主光线的走向，在投影时，反射镜片控制主光线走向，通过改变投射角度，与投影显示媒介配合对场曲和其他像差的折射部分进行一定的校正。
通过反射镜片控制主光线走向，与影显示媒介对像差进行矫正，实现原始象和共轭象都经过反射镜片在屏幕上良好成像，折射部分控制场曲的优先级会低于控制畸变和构造原始象以配合反射镜在屏幕上清晰成像的优先级，通过对像差进行矫正，减少成像后有不同光象不重合的的现象，提高成像的重合度，也提高成像的质量。
综上所述，本发明提出的基于光反射虚拟投影成像的方法，幻影成像是利用光学错觉原理，将拍摄的或者电脑数字制作的影像投射到现实的场馆实景中的特定的位置，产生了一种立体幻影与现实场景巧妙地融合为一体的逼真的视觉展示效果，时尚美观，以高新科技展示产品色彩鲜艳，有空间感、透视感，形成空中幻象结合实物模型，实现影像与实物的奇特融合再现过程利用衍射原理再现物体光波信息，通过信息传输系统接收所述计算机处理系统传输过来的虚拟现实场景视频，将接收到的虚拟现实场景视频投放在显示空间上投影显示媒介，通过对反射镜片角度进行调整，根据投射需要，调整反射镜片与投影系统和投影显示媒介之间的距离，通过不断调整测试，以达到最好的投影效果，提高投影后，虚拟影像的真实性，提高投影效果，通过数据采样，将虚拟投影在计算机内进行虚拟建模，在模型中对虚拟投像进行模拟，分析在成像过程中存在的偏差以及问题，事先对投像成果进行知，并且在投像过程中，可选用真实世界实景图像与虚拟合成图像进行混合，通过不规则图像采样来实现光场表示，不同的采样方式在不同程度上降低了光场表示所需的样本图像数据量，也提高成像质量，保证虚拟投射影像的多样性，提高素材储备力，在光源调配中，可通过改变光源位置，从而用心反射角度和反射效率，反复调整反射镜片位置的同时，对用于投射的光源位置进行调整，在投像过程中，严格控制光源的稳定性，确保光源输出的光确保在一定数值内，使光源投射使具有优异的清晰度和很小的畸变，以及十分快捷的安装调试速度，同时具有优异的容差性，能够大大提高投影后成像的品质和清晰度，投影后再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应，在演出中使用的45度斜拉膜方式，得到抗扭曲投影成像系统，实现在任意投影角度，任意形状的投影区域下，投影画面不会产生变形或扭曲，提高视觉观感，台上的投影显示媒介通过45度的膜把可见光折射到观众眼中，由于在灯光的呈现下，观众是看不到屏幕的，视觉效果上，投射的影像就是凌空出现在舞台空间中，大大增加虚拟成像的真实性，满足观众需求，提高观看舒适性，投影显示媒介为一块半透半反显示镀膜玻璃，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率，具有半透半反镜面效果的镜面镀膜玻璃，根据反射率不同，可作为全息影像显示媒介，同时应用于显示领域，背光源关闭时，可以作为镜子使用，当背光源打开时，又可以清晰的显示画面，提高投影显示媒介用处，增加使用时的适配性，通过反射镜片控制主光线走向，与影显示媒介对像差进行矫正，实现原始象和共轭象都经过反射镜片在屏幕上良好成像，折射部分控制场曲的优先级会低于控制畸变和构造原始象以配合反射镜在屏幕上清晰成像的优先级，通过对像差进行矫正，减少成像后有不同光象不重合的的现象，提高成像的重合度，也提高成像的质量。
本实施例提供了一种基于光反射虚拟投影成像的方法，所述针对S201包括如下步骤：
获取预设环境的环境信息，并提取所述环境信息中的目标环境特征；
基于所述目标环境特征确定对环境抽象采样的方向以及抽象采样的角度，并基于所述方向以及角度控制预设摄像头对环境进行抽象采样，得到环境图像集合；
提取所述环境图像集合中每一环境图像的深度信息，并将所述深度信息与预设深度阈值进行匹配，且当所述深度信息与所述预设深度阈值一致时，保留所述环境图像，否则，剔除所述环境图像，得到最终的目标环境图像集合；
提取所述目标环境图像集合中任意两张目标环境图像的图像特征，并基于所述图像特征确定所述任意两张目标环境图像中是否存在同一物体，且在存在同一物体时，判定所述任意两张目标环境图像为相邻环境图像；
提取所述相邻环境图像的特征点，并基于所述特征点将所述相邻环境图像进行粗对准；
基于粗对准结果得到所述相邻环境图像的矩形重叠区域，并基于所述矩形重叠区域确定第一拼缝和第二拼缝；
对所述第一拼缝与所述第二拼缝进行平滑处理，得到预设环境的环视图像，并提取所述环视图像中的物体构造数据以及物体位置数据；
基于计算机构建初始虚拟场景，并将所述物体构造数据以及物体位置数据与所述初始虚拟场景进行融合，得到虚拟场景；
同时，提取所述环视图像中的纹理信息，并基于所述纹理信息对所述虚拟场景进行颜色填充，得到最终的虚拟环境的新视图。
该实施例中，预设环境是提前设定好的，即需要进行虚拟投影的环境。
该实施例中，环境信息可以是预设环境的环境类型等。
该实施例中，目标环境特征可以是环境的中物体的结构特点以及环境中不同物体的位置分布特征等。
该实施例中，预设摄像头是提前设定好的，用于对预设环境进行图像采集。
该实施例中，深度信息可以是每张环境图像中记录物体与预设摄像头镜头的距离信息。
该实施例中，预设深度阈值是提前设定好的，用于衡量对环境进行图像采集的标准，即采集到的环境图像的深度信息均一致。
该实施例中，目标环境图像集合可以是对采集到的环境图像进行筛选后，得到的能够直接确定虚拟环境的最终的环境图像。
该实施例中，图像特征可以是目标环境图像中的图像结构以及图像中物体的种类以及在图像中所占的图像比例。
该实施例中，特征点可以是相邻环境图像中存在的共同点，具体可以是同一个物体所在的位置。
该实施例中，粗对准可以是先将两张相邻的环境图像进行重叠融合。
该实施例中，矩形重叠区域可以是将相邻环境图像进行拼接后，二者之间相同的部分。
该实施例中，第一拼缝和第二拼缝可以是相邻环境图像中任意一张与另一张在拼接时产生的拼接缝，即位于上方右侧环境图像的左边界与位于下方的环境图像产生一条拼缝以及位于下方左侧的右边界与上方的环境图像产生一条拼缝。
该实施例中，环视图像可以是将采集得到的多个单个的环境图像进行拼接后的得到的连贯的环境图像。
该实施例中，物体构造数据可以是环视图像中包含的物体的结构数据，包括外表等。
该实施例中，初始虚拟场景可以只构建环境框架，没有实物填充。
该实施例中，纹理信息可以是环境图像中不同物体的颜色等特点。
上述技术方案的有益效果是：通过确定环境信息，实现控制预设摄像头对预设环境进行准确有效的图像采集，并对采集到的环境图像进行处理，确保最终得到的环境图像准确可靠，其次，通过确定相邻环境图像中是否存在同一物体，实现对采集到的环境图像进行拼接，从而实现对预设环境的环视图像进行有效获取，最后通过提取环境图像中的纹理信息，实现对虚拟环境进行颜色填充，从而实现对虚拟环境的新视图进行科学准确的获取，为实现对虚拟投影成像提供了可靠保障。
本实施例提供了一种基于光反射虚拟投影成像的方法，所述针对S5包括如下步骤：
获取待投影图像，其中，所述待投影图像为光栅直条纹；
确定光栅直条纹的对比度，并基于所述对比度计算所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数，且基于所述光栅直条纹光强分布函数计算所述待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值，具体步骤包括：
根据如下公式计算所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数：
其中，Hi(x,y)表示所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数：i表示待投影图像的光栅直条纹的当前个数；h(x,y)表示待投影图像的背景光强；g(x,y)表示所述待投影图像的光栅直条纹的对比度；
表示条纹图的相位主值；ωi表示第i个光栅直条纹的相移量；x表示所述待投影图像的光栅直条纹的横坐标值；y表示所述待投影图像的光栅直条纹的纵坐标值；
设定相移量为π/2，并基于相移量对所述光栅直条纹的光强分布函数进行四步相移，且基于相移结果分别计算H1(x,y)、H2(x,y)、H3(x,y)和H4(x,y)，其中，每一步相移量均为π/2，具体如下：
根据如下公式计算所述待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值：
其中，φ(x,y)表示条纹图的相位主值；
根据计算得到的相位主值确定所述条纹图中条纹的周期性分布，并基于所述周期性分布将条纹对应的相位进行展开，得到最终的投影图像。
该实施例中，待投影图像可以是需要在LED屏幕上进行显示的图像。
该实施例中，光栅直条纹指的是待投影图像在投影过程中出现的投影元素。
该实施例中，对比度可以是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。
该实施例中，相位主值可以是光栅直条纹在投影时在LED屏幕上显示的位置情况。
上述技术方案的有益效果是：通过计算待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数实现对待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值进行准确计算，从而便于根据相位主值对光栅直条纹进行展开，从而得到清晰可见的待投影图像，保障了投影效果，提高了投影画面的画质效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：准备虚拟投影所需要的工具和材料，其中包括有投影系统、反射镜片和投影显示媒介；
S2：将组装对位的投影成像系统进行虚拟环境场景构造，并对需要投射的图像进行模拟规划；
S3：选用用于进行投影的光源，并对光源折射的角度和位置进行调整，在调整过程中，实时对光源的投影效果进行监测；
S4：投影系统利用光学错觉原理，将拍摄的图像或者电脑数字制作的影像投射到现实的场馆实景中的特定的位置；
S5：在场馆实景中放置一块LED屏幕，其背面有一块LED屏幕，通过45度的膜把可见光折射到观众眼中；
针对S5包括如下步骤：
获取待投影图像，其中，所述待投影图像为光栅直条纹；
确定光栅直条纹的对比度，并基于所述对比度计算所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数，且基于所述光栅直条纹光强分布函数计算所述待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值，具体步骤包括：
根据如下公式计算所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数：
其中，Hi(x，y)表示所述待投影图像的光栅直条纹的光强分布函数：i表示待投影图像的光栅直条纹的当前个数；h(x，y)表示待投影图像的背景光强；g(x，y)表示所述待投影图像的光栅直条纹的对比度；
表示条纹图的相位主值；ωi表示第i个光栅直条纹的相移量；x表示所述待投影图像的光栅直条纹的横坐标值；y表示所述待投影图像的光栅直条纹的纵坐标值；
设定相移量为π/2，并基于相移量对所述光栅直条纹的光强分布函数进行四步相移，且基于相移结果分别计算H1(x，y)、H2(x，y)、H3(x，y)和H4(x，y)，其中，每一步相移量均为π/2，具体如下：
根据如下公式计算所述待投影图像投影至LED屏幕时条纹图的相位主值：
其中，φ(x，y)表示条纹图的相位主值；
根据计算得到的相位主值确定所述条纹图中条纹的周期性分布，并基于所述周期性分布将条纹对应的相位进行展开，得到最终的投影图像。
2.根据权利要求1所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S1包括如下步骤：
S101：准备好投影系统，并将投影系统通过信息传输系统和计算机处理系统连接；
S102：将反射镜片设置在投影系统前端，保证投影系统投影方向与反射镜片的视觉方向一致；
S103：针对需要对投影系统与反射镜片之间的间距进行调整，并确定反射镜片与投影显示媒介之间的间距。
3.根据权利要求1所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S2包括如下步骤：
S201：先对真实世界进行抽象采样，从环境中采样的离散图像组成基础数据，通过处理和组织这些图像数据来得到虚拟环境的连续描述，由虚拟环境中采样的已知视图合成虚拟环境的新视图；
S202：在给定观察点和观察方向后，利用计算机实现模型绘制、着色、消隐、光照以及投影等一系列过程，最终产生虚拟环境模拟；
S203：通过计算机系统，对反射投影图像过程进行建模，通过3D建立虚拟场景对投影成像进行分析。
4.根据权利要求3所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S201中，可以预先存储的高质量的图像，以图像为基础构造虚拟环境，图像既可以是计算机合成的，也可以是拍摄的真实世界实景图像，两者还可以混合使用，产生出虚实结合的效果。
5.根据权利要求3所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S201包括如下步骤：
获取预设环境的环境信息，并提取所述环境信息中的目标环境特征；
基于所述目标环境特征确定对环境抽象采样的方向以及抽象采样的角度，并基于所述方向以及角度控制预设摄像头对环境进行抽象采样，得到环境图像集合；
提取所述环境图像集合中每一环境图像的深度信息，并将所述深度信息与预设深度阈值进行匹配，且当所述深度信息与所述预设深度阈值一致时，保留所述环境图像，否则，剔除所述环境图像，得到最终的目标环境图像集合；
提取所述目标环境图像集合中任意两张目标环境图像的图像特征，并基于所述图像特征确定所述任意两张目标环境图像中是否存在同一物体，且在存在同一物体时，判定所述任意两张目标环境图像为相邻环境图像；
提取所述相邻环境图像的特征点，并基于所述特征点将所述相邻环境图像进行粗对准；
基于粗对准结果得到所述相邻环境图像的矩形重叠区域，并基于所述矩形重叠区域确定第一拼缝和第二拼缝；
对所述第一拼缝与所述第二拼缝进行平滑处理，得到预设环境的环视图像，并提取所述环视图像中的物体构造数据以及物体位置数据；
基于计算机构建初始虚拟场景，并将所述物体构造数据以及物体位置数据与所述初始虚拟场景进行融合，得到虚拟场景；
同时，提取所述环视图像中的纹理信息，并基于所述纹理信息对所述虚拟场景进行颜色填充，得到最终的虚拟环境的新视图。
6.根据权利要求1所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S3包括如下步骤：
S301：根据反射镜的位置，对用于进行投影的光源的投射位置进行调整，与反射镜位置相匹对；
S302：在调配过程中，通过投影系统多次反复对反射镜片和投影显示媒介进行反射虚拟投影成像；
S303：根据成像的质量，对反射镜片和投影的光源进行反复调整，最终达到最佳的投影的视觉效果。
7.根据权利要求1所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S4包括如下步骤：
S401：通过信息传输系统接收所述计算机处理系统传输过来的虚拟现实场景视频，将接收到的虚拟现实场景视频投放在投影显示媒介上
S402：利用衍射原理再现物体光波信息，物体光波在碰到反射镜片时，声波引起媒质折射率的周期性变化起着相位光栅的作用；
S403：全息图呈现一个复杂的光栅，在相干激光光源的照射下，使通过的光束产生多级衍射，分布在出射光束两侧；
S404：一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象和共轭象；
S405：将衍射光波投射和光反射的象，集中投射到投影显示媒介上，实现图像和影像进行虚拟投影成像。
8.根据权利要求7所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S405中，投影显示媒介为一块半透半反显示镀膜玻璃，半透半反显示镀膜玻璃是利用不同光学材料膜层产生的干涉效果使玻璃保持较高的透过率，同时也具有高的反射率，具有半透半反镜面效果的镜面镀膜玻璃，根据反射率不同，可作为全息影像显示媒介，同时应用于显示领域。
9.根据权利要求1所述的一种基于光反射虚拟投影成像的方法，其特征在于：针对S5包括如下步骤：
S501：在虚拟投影成像时，对演出中使用的投影显示媒介，进行斜拉，通过45度斜拉膜方式改变投影显示媒介的成像反射结果；
S502：关闭场景中的杂乱光源，使观众无法看到屏幕，再由投影显示媒介对投射的虚拟光波进行投影成像；
S503：反射镜片决定主光线的走向，在投影时，反射镜片控制主光线走向，通过改变投射角度，与投影显示媒介配合对场曲和其他像差的折射部分进行一定的校正。
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