CN117278735B - 一种沉浸式图像投影设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沉浸式图像投影设备，包括中央处理单元，所述中央处理单元通信连接有WiFi模块、图像数据接口、图像数据存储单元和全息投影激光投射单元、图像标定单元、互动信号标定单元、互动信号计算单元和互动信号采集单元，所述互动信号采集单元接入到中央处理单元中，所述互动信号采集单元接入有传感器模组；所述图像标定单元包括标定代码匹配模块和空间关系标定模块；本发明的沉浸式图像投影设备，即使是非专业人员也能够根据场景需求，自行定制开发互动传感需求，设定沉浸互动方式，能够根据场景进行互动功能开发，满足各个投影场景需求，搭建过程调试方便，搭建后沉浸效果好。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种沉浸式图像投影设备，属于图像通信技术领域。
背景技术
在图像通信领域，图像展示设备逐渐从传统的平面液晶显示墙向3D投影设备过渡；传统图像通信方式是将图像拼接并群控投放到显示墙的各个显示屏；该硬件结构笨重，且展示效果一般；随着科技的发展，沉浸式投影技术越来越成熟，各大展厅或公共展示区将会越来越多的场地搭建沉浸式投影系统，该投影系统是基于全息立体投影技术扩展出来的投影系统，是通过光的衍射原理来记录、再现物体原本状态的一种3D图像展示技术，能够在空气中或特殊材质的三维镜片上呈现出3D影像效果，它可以将影像投射到墙壁上、屏幕上、地板上甚至是屋顶上，参观者坐着、站着甚至躺着都可以欣赏到其中的景象，有置身其中的感觉；其中，一个展厅的投影系统由多个投影设备配合搭建组成，如有的负责投影场景，有的负责投影场景中的3D物件等，现有的投影系统组装调试比较繁琐，且各个投影单元需要联机到总控台再进行功能调试，另外，现有的投影设备一些互动功能出厂即设定好，无法根据场景进行二次设定。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种沉浸式图像投影设备，特别适用于各大中型展厅投影系统搭建，能够根据各个场景需求，设定沉浸互动方式，能够根据场景进行互动功能开发，满足各个投影场景需求。
本发明的沉浸式图像投影设备，包括中央处理单元，所述中央处理单元通信连接有WiFi模块、图像数据接口、图像数据存储单元和全息投影激光投射单元，WiFi模块用于联网，接收上级发送的控制命令或投影数据；图像数据接口能够读取外部存储设备，并将存储设备内的图像数据读取到图像数据存储单元；
还包括
图像标定单元，图像标定单元主要完成图像之间的空间关系标定，所述图像标定单元接入到中央处理单元，所述图像标定单元包括标定代码匹配模块和空间关系标定模块；所述标定代码匹配模块内置有空间关系唯一代码列表；所述图像数据存储单元为冗余设置，一组存储图像数据接口输入的数据，另一组存储图像标定单元完成打标的图像；
互动信号标定单元，所述互动信号标定单元通过内置APP或客户端的终端通信接入到中央处理单元，所述互动信号标定单元包括内置标准信号代码列表的标准信号匹配模块和自定义信号匹配模块；
互动信号计算单元，所述互动信号计算单元内置于中央处理单元中，
互动信号采集单元，所述互动信号采集单元接入到中央处理单元中，所述互动信号采集单元接入有传感器模组。
进一步地，所述传感器模组包括环境传感器、人体特征传感器、手势传感器、语音采集器和/或遥控收发器；所述传感器模组包括采集端、处理模块和发送模块；所述采集端采集信号后，对信号进行放大、钳位和调理和AD转换后，送入到处理模块，处理模块根据信号大小进行阈值判断，每一阈值对应一代码，或判断是否接收到信号，某一端口接收到信号，处理模块查表获取一代码；处理模块通过发送模块将代码送入到互动信号采集单元；所述互动信号采集单元协调和遍历各接收端口接收信号，并将代码根据先后顺序寄存缓冲，再送入到中央处理单元。
进一步地，所述中央处理单元通过图像数据接口获取到图像数据组后，送入图像数据存储单元存储冗余备份，接着，通过图像标定单元对图像数据组的每一图像数据进行打标，打标过程如下：先指定图像数据组中某一图像数据作为基准图像，并获取该基准图像的特征值，接着，依次获取剩余图像数据组的特征值，并通过特征值比较判断剩余的图像数据组与基准图像的空间关系；输出与之匹配的空间关系，接着，标定代码匹配模块根据剩余图像和基准图像的空间关系进行查表，输出基准图像的空间标记和剩余图像的空间标记，标定代码匹配模块输出标定列表；标定列表完成标定的空间标记与图像数据组的每一图像一一链接对应；对于存在未标记的剩余图像，图像标定单元产生告警信号，中央处理单元链接外部单元进行手工标记，对于标定列表内未匹配的空间关系唯一代码，采用缺省处理。
进一步地，所述特征值包括结构阈特征值和/或色彩阈特征值，当采用结构阈时，将立体三维图像落入三维坐标中，获取各轴坐标的最长距离和/或最短距离即为特征值数据；当采用结构阈特征值和色彩阈特征值时，获取某一区域的色彩特征值，同时，获取该色彩阈特征值的空间位置；形成色彩和空间位置的两组特征值；所述色彩特征值根据精确度设定多个。
进一步地，所述图像数据组内可指定多个图像数据作为基准图像，多个基准图像之间需满足无法通过空间关系变换相互得到。
进一步地，所述互动信号标定单元设定时，先将终端接入到与投影设备的中央处理单元同一WiFi下，并调用中央处理单元的标定列表；标准信号匹配模块内置有标准信号代码列表，所述标准信号代码列表内设置有通用的控制代码，每一控制代码对应至少一空间变换数据；互动信号采集单元发送一控制代码，中央处理单元通过控制代码查找获取到空间变换数据，并将空间变换数据送入到互动信号计算单元，获取到响应的三维图像数据；
所述自定义信号匹配模块调用标准信号代码列表，并通过增设和删减方式对标准信号代码列表进行修改，自定义信号可为非标准信号，当中央处理单元获取到非标准信号代码后，通过遍历修改后的标准信号代码列表即可获取空间变换数据，所述自定义信号匹配模块可对控制代码和空间变换数据进行修改和增设；所述空间变换数据一栏可直接录入标定列表中一个或多个空间标记，该空间标记在标定列表中为不缺省；当存在多个空间标记时，图像数据根据空间标记的录入先后依次进行投影展示。
再进一步地，所述空间变换数据一栏设置有时钟模块，通过时钟模块录入相邻空间标记之间切换的延时间隔。
进一步地，所述互动信号计算单元计算过程为：将基准图像作为0的标记，当互动触发空间关系变换后，切换到下一图像关系，此时，互动信号计算单元根据标定代码的空间关系获取基准图像和切换后的图像的空间差，当计算单元再次获取互动信号时，如果判定为逆向互动，则恢复到基准图像，否则，以当前图像为基础进行切换；互动信号计算单元根据标定代码的空间关系计算获取需要切换的图像数据；其中，互动信号计算单元获取到完成标定的标定列表，即可获取各剩余的图像数据组与基准图像的空间关系，同时还可获取剩余的图像数据组各自之间的空间关系；互动信号计算单元通过空间计算，获取到标定列表内对应的空间标记，中央处理单元根据互动信号计算单元输出的空间标记调用相应的三维立体图形图像数据送入到全息投影激光投射单元进行投射。
与现有技术相比，本发明的沉浸式图像投影设备，即使是非专业人员也能够根据场景需求，自行定制开发互动传感需求，设定沉浸互动方式，能够根据场景进行互动功能开发，满足各个投影场景需求，搭建过程调试方便，搭建后沉浸效果好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的改进模块数据流结构示意图。
图3为本发明的图像标定单元工作流程示意图。
图4为本发明的互动信号标定单元工作流程示意图。
图5为本发明的互动信号计算单元工作流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1和图2所示的沉浸式图像投影设备，包括中央处理单元，所述中央处理单元通信连接有WiFi模块、图像数据接口、图像数据存储单元和全息投影激光投射单元，WiFi模块用于联网，接收上级发送的控制命令或投影数据；图像数据接口能够读取外部存储设备，并将存储设备内的图像数据读取到图像数据存储单元；还包括
图像标定单元，图像标定单元主要完成图像之间的空间关系标定，所述图像标定单元接入到中央处理单元，所述图像标定单元包括标定代码匹配模块和空间关系标定模块；所述标定代码匹配模块内置有空间关系唯一代码列表；所述图像数据存储单元为冗余设置，一组存储图像数据接口输入的数据，另一组存储图像标定单元完成打标的图像；
互动信号标定单元，所述互动信号标定单元通过内置APP或客户端的终端通信接入到中央处理单元，所述互动信号标定单元包括内置标准信号代码列表的标准信号匹配模块和自定义信号匹配模块；
互动信号计算单元，所述互动信号计算单元内置于中央处理单元中，
互动信号采集单元，所述互动信号采集单元接入到中央处理单元中，所述互动信号采集单元接入有传感器模组。
所述传感器模组包括环境传感器、人体特征传感器、手势传感器、语音采集器和/或遥控收发器；所述传感器模组包括采集端、处理模块和发送模块；所述采集端采集信号后，对信号进行放大、钳位和调理和AD转换后，送入到处理模块，处理模块根据信号大小进行阈值判断，每一阈值对应一代码，或判断是否接收到信号，某一端口接收到信号，处理模块查表获取一代码；处理模块通过发送模块将代码送入到互动信号采集单元；所述互动信号采集单元协调和遍历各接收端口接收信号，并将代码根据先后顺序寄存缓冲，再送入到中央处理单元。
如图3所示，所述中央处理单元通过图像数据接口获取到图像数据组后，送入图像数据存储单元存储冗余备份，接着，通过图像标定单元对图像数据组的每一图像数据进行打标，打标过程如下：先指定图像数据组中某一图像数据作为基准图像，并获取该基准图像的特征值，接着，依次获取剩余图像数据组的特征值，并通过特征值比较判断剩余的图像数据组与基准图像的空间关系；输出与之匹配的空间关系，其中，空间关系采用近似值，如图2是图1逆时针旋转86°得到的，则默认为逆时针旋转90°；接着，标定代码匹配模块根据剩余图像和基准图像的空间关系进行查表，输出基准图像的空间标记和剩余图像的空间标记，标定代码匹配模块输出标定列表；标定列表完成标定的空间标记与图像数据组的每一图像一一链接对应；对于存在未标记的剩余图像，图像标定单元产生告警信号，中央处理单元链接外部单元进行手工标记，对于标定列表内未匹配的空间关系唯一代码，采用缺省处理。
所述特征值包括结构阈特征值和/或色彩阈特征值，当采用结构阈时，将立体三维图像落入三维坐标中，获取各轴坐标的最长距离和/或最短距离即为特征值数据；当采用结构阈特征值和色彩阈特征值时，获取某一区域的色彩特征值，同时，获取该色彩阈特征值的空间位置；形成色彩和空间位置的两组特征值；所述色彩特征值根据精确度设定多个，如投影一个世界地球，当选定某一国家或某一板块，则能够直接获取该国家边界线的空间位置特征值，同时色彩边界线特征值，在比如投影一个楼盘，通过获取该楼盘三轴的最长距离或最短距离即可获取该楼盘的特征值；所述图像数据组内可指定多个图像数据作为基准图像，多个基准图像之间需满足无法通过空间关系变换相互得到。
如图4所示，所述互动信号标定单元设定时，先将终端接入到与投影设备的中央处理单元同一WiFi下，并调用中央处理单元的标定列表；标准信号匹配模块内置有标准信号代码列表，所述标准信号代码列表内设置有通用的控制代码，每一控制代码对应至少一空间变换数据；互动信号采集单元发送一控制代码，中央处理单元通过控制代码查找获取到空间变换数据，并将空间变换数据送入到互动信号计算单元，获取到响应的三维图像数据；
所述自定义信号匹配模块调用标准信号代码列表，并通过增设和删减方式对标准信号代码列表进行修改，自定义信号可为非标准信号，当中央处理单元获取到非标准信号代码后，通过遍历修改后的标准信号代码列表即可获取空间变换数据，所述自定义信号匹配模块可对控制代码和空间变换数据进行修改和增设；所述空间变换数据一栏可直接录入标定列表中一个或多个空间标记，该空间标记在标定列表中为不缺省；当存在多个空间标记时，图像数据根据空间标记的录入先后依次进行投影展示；所述空间变换数据一栏设置有时钟模块，通过时钟模块录入相邻空间标记之间切换的延时间隔。
如图5所示，所述互动信号计算单元计算过程为：将基准图像作为0的标记，当互动触发空间关系变换后，切换到下一图像关系，此时，互动信号计算单元根据标定代码的空间关系获取基准图像和切换后的图像的空间差，当计算单元再次获取互动信号时，如果判定为逆向互动，则恢复到基准图像，否则，以当前图像为基础进行切换；互动信号计算单元根据标定代码的空间关系计算获取需要切换的图像数据；其中，互动信号计算单元获取到完成标定的标定列表，即可获取各剩余的图像数据组与基准图像的空间关系，同时还可获取剩余的图像数据组各自之间的空间关系；互动信号计算单元通过空间计算，获取到标定列表内对应的空间标记，中央处理单元根据互动信号计算单元输出的空间标记调用相应的三维立体图形图像数据送入到全息投影激光投射单元进行投射。
调试时，将终端接入到投影设备同一WiFi下，并选定对应的投影设备，接着，打开终端APP的调试窗口，调试窗口下能够触发对应的功能键，如顺时针旋转°、逆时针旋转°、向左平移、向右平移和水平防止45°等；功能按键灰色则为缺省模块，不能调试。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (7)
1.一种沉浸式图像投影设备，其特征在于，包括：中央处理单元，所述中央处理单元通信连接有WiFi模块、图像数据接口、图像数据存储单元和全息投影激光投射单元；
图像标定单元，所述图像标定单元接入到中央处理单元，所述图像标定单元包括标定代码匹配模块和空间关系标定模块；所述标定代码匹配模块内置有空间关系唯一代码列表；所述图像数据存储单元为冗余设置，一组存储图像数据接口输入的数据，另一组存储图像标定单元完成打标的图像；
互动信号标定单元，所述互动信号标定单元通过内置APP或客户端的终端通信接入到中央处理单元，所述互动信号标定单元包括内置标准信号代码列表的标准信号匹配模块和自定义信号匹配模块；
互动信号计算单元，所述互动信号计算单元内置于中央处理单元中，
互动信号采集单元，所述互动信号采集单元接入到中央处理单元中，所述互动信号采集单元接入有传感器模组；
所述互动信号计算单元计算过程为：将基准图像作为0的标记，当互动触发空间关系变换后，切换到下一图像关系，此时，互动信号计算单元根据标定代码的空间关系获取基准图像和切换后的图像的空间差，当计算单元再次获取互动信号时，如果判定为逆向互动，则恢复到基准图像，否则，以当前图像为基础进行切换；互动信号计算单元根据标定代码的空间关系计算获取需要切换的图像数据；其中，互动信号计算单元获取到完成标定的标定列表，即可获取各剩余的图像数据组与基准图像的空间关系，同时还可获取剩余的图像数据组各自之间的空间关系；互动信号计算单元通过空间计算，获取到标定列表内对应的空间标记，中央处理单元根据互动信号计算单元输出的空间标记调用相应的三维立体图形图像数据送入到全息投影激光投射单元进行投射。
2.根据权利要求1所述的沉浸式图像投影设备，其特征在于：所述传感器模组包括环境传感器、人体特征传感器、手势传感器、语音采集器和/或遥控收发器；所述传感器模组包括采集端、处理模块和发送模块；所述采集端采集信号后，对信号进行放大、钳位和调理和AD转换后，送入到处理模块，处理模块根据信号大小进行阈值判断，每一阈值对应一代码，或判断是否接收到信号，某一端口接收到信号，处理模块查表获取一代码；处理模块通过发送模块将代码送入到互动信号采集单元；所述互动信号采集单元协调和遍历各接收端口接收信号，并将代码根据先后顺序寄存缓冲，再送入到中央处理单元。
3.根据权利要求1所述的沉浸式图像投影设备，其特征在于：所述中央处理单元通过图像数据接口获取到图像数据组后，送入图像数据存储单元存储冗余备份，接着，通过图像标定单元对图像数据组的每一图像数据进行打标，打标过程如下：先指定图像数据组中某一图像数据作为基准图像，并获取该基准图像的特征值，接着，依次获取剩余图像数据组的特征值，并通过特征值比较判断剩余的图像数据组与基准图像的空间关系；输出与之匹配的空间关系，接着，标定代码匹配模块根据剩余图像和基准图像的空间关系进行查表，输出基准图像的空间标记和剩余图像的空间标记，标定代码匹配模块输出标定列表；标定列表完成标定的空间标记与图像数据组的每一图像一一链接对应；对于存在未标记的剩余图像，图像标定单元产生告警信号，中央处理单元链接外部单元进行手工标记，对于标定列表内未匹配的空间关系唯一代码，采用缺省处理。
4.根据权利要求3所述的沉浸式图像投影设备，其特征在于：所述特征值包括结构阈特征值和/或色彩阈特征值，当采用结构阈时，将立体三维图像落入三维坐标中，获取各轴坐标的最长距离和/或最短距离即为特征值数据；当采用结构阈特征值和色彩阈特征值时，获取某一区域的色彩特征值，同时，获取该色彩阈特征值的空间位置；形成色彩和空间位置的两组特征值；所述色彩特征值根据精确度设定多个。
5.根据权利要求3所述的沉浸式图像投影设备，其特征在于：所述图像数据组内可指定多个图像数据作为基准图像，多个基准图像之间需满足无法通过空间关系变换相互得到。
6.根据权利要求1所述的沉浸式图像投影设备，其特征在于：所述互动信号标定单元设定时，先将终端接入到与投影设备的中央处理单元同一WiFi下，并调用中央处理单元的标定列表；标准信号匹配模块内置有标准信号代码列表，所述标准信号代码列表内设置有通用的控制代码，每一控制代码对应至少一空间变换数据；互动信号采集单元发送一控制代码，中央处理单元通过控制代码查找获取到空间变换数据，并将空间变换数据送入到互动信号计算单元，获取到响应的三维图像数据；
所述自定义信号匹配模块调用标准信号代码列表，并通过增设和删减方式对标准信号代码列表进行修改，自定义信号可为非标准信号，当中央处理单元获取到非标准信号代码后，通过遍历修改后的标准信号代码列表即可获取空间变换数据，所述自定义信号匹配模块可对控制代码和空间变换数据进行修改和增设；所述空间变换数据一栏可直接录入标定列表中一个或多个空间标记，该空间标记在标定列表中为不缺省；当存在多个空间标记时，图像数据根据空间标记的录入先后依次进行投影展示。
7.根据权利要求6所述的沉浸式图像投影设备，其特征在于：所述空间变换数据一栏设置有时钟模块，通过时钟模块录入相邻空间标记之间切换的延时间隔。
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