CN208970132U - 一种空中成像互动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空中成像互动系统，包括雾幕设备、投影机、互动装置和计算机主控系统，雾幕设备中安装超声波雾化器，超声波雾化器上安装有风机，雾幕设底部中心设置有出气孔，风机的出风口与出气孔连通，气体屏幕一侧上方安装有投影机，投影机安装在支撑板上，投影机底部设置头凸起的“T”型结构的滑块，支撑板上设置有滑轨，支撑板中部下方连接支撑架，支撑架内安装有电动伸缩杆，电动伸缩杆上端与支撑板连接，投影机下方设置有互动装置，互动装置下方安装调节支柱，调节支柱顶部安装球形的调节块，调节块外檐与互动装置底部连接，调节块中部通过转轴安装在调节支柱上，转轴与步进电机的驱动轴连接，步进电机上安装有同轴位置传感器。

Description

一种空中成像互动系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤指一种空中成像互动系统。

背景技术

在传统的展示方式中，“展板+产品+解说员”是主要的展示模式，展板和产品占用了大量的空间，展板的面积基本上决定了能展示的信息量。在物理空间日益昂贵的背景下，空中成像技术的研发使得传统展示设计突破了物理空间的瓶颈与障碍。空气成像技术”是一套投影系统将影像投映至几乎看不见的空气墙中，使观看者看到的漂浮在空气中的影像或影片的技术。现有的一些空中成像互动技术，有一种可通过激光对空气粒子进行击穿成离子状态，而形成图像，但是此技术会产生高温，且无法实现大规模成像；有一种通过全息膜，通过45度反射而形成图像的技术，但是此技术由于是反射成像，对环境光线要求很高，而且由于是实体介质，观众无法近距离与图像进行交互触控；还有一种是通过雾幕在空中进行成像，此技术由于雾幕粒子太大，难以消散，而且只是单独成像，无法配合互动系统对画面进行触控；而且传统的成像设备在各设备的角度调节方面较麻烦。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的空中成像设备无法实现大规模成像，对环境光线要求高，无法与图像近距离交互触控，各设备角度调节复杂，现提供一种空中成像互动系统，从而解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提供一种空中成像互动系统，包括雾幕设备、投影机、互动装置和计算机主控系统，雾幕设备中安装超声波雾化器，超声波雾化器上安装有风机，雾幕设底部中心设置有出气孔，风机的出风口与出气孔连通，出气孔的正下方形成气体屏幕，气体屏幕所在的空间一侧为互动操作空间，气体屏幕远离互动操作空间的一侧上方安装有投影机，投影机上安装有深度摄像头，投影机安装在支撑板上，投影机底部设置头凸起的“T”型结构的滑块，支撑板上设置有与滑块适配的“T”型结构的滑轨，支撑板中部下方连接支撑架，支撑架内安装有电动伸缩杆，电动伸缩杆上端与支撑板连接，下端固定在支撑架内壁上的横板上；

投影机下方设置有互动装置，互动装置下方安装调节支柱，调节支柱顶部安装球形的调节块，调节块外檐与互动装置底部连接，调节块中部通过转轴安装在调节支柱上，转轴与步进电机的驱动轴连接，步进电机上安装有同轴位置传感器，计算机主控系统分别与超声波雾化器、深度摄像头、步进电机、同轴位置传感器连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，深度摄像头为红外感应摄像头。

作为本实用新型的一种优选技术方案，支撑架为上窄下宽的椎体结构。

作为本实用新型的一种优选技术方案，互动装置内包括图像采集模块和点位识别模块。

作为本实用新型的一种优选技术方案，支撑板的滑轨两端设置为闭合的限位结构。

本实用新型所达到的有益效果是：通过各种技术手段将重点内容高效地传播至参观者，突破了传统桌椅展板、图文展墙、灯光展柜等静态展示手段对展示效果的限制，不但大量节省空间，也使参观者在较短的参观时间内对展示内容留下深刻印象；通过投影、水蒸气成像、以及互动系统的集成，通过动作捕捉设备对目标影像捕捉拍摄并经过影像分析系统的分析，产生被捕捉物体的动作数据，该动作数据结合实时影像互动系统，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果，可以实现观众对空中呈现的图像进行抓取、选择、放大缩小、旋转等操作；通过对投影机和互动装置设置调节机构，更加方便准确地进行雾幕角度的调节；通过设置风机，并与出气孔相连通，使得雾幕状态更稳定细密，成像效果好。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型互动装置整体结构示意图；

图3是本实用新型投影机与支撑板连接结构示意图；

图4是本实用新型计算机主控系统连接结构示意图；

图5是本实用新型互动装置调节示意图；

图中标号：1、雾幕设备；2、超声波雾化器；3、出气孔；4、气体屏幕；5、互动操作空间；6、投影机；7、深度摄像头；8、支撑板；9、支撑架；10、电动伸缩杆；11、横板；12、互动装置；13、调节支柱；14、调节块；15、步进电机；16、同轴位置传感器；17、滑块；18、滑轨；19、计算机主控系统；20、风机。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：如图1-5所示，本实用新型提供一种空中成像互动系统，包括雾幕设备1、投影机6、互动装置12和计算机主控系统19，雾幕设备1中安装超声波雾化器2，超声波雾化器2 上安装有风机20，雾幕设备1底部中心设置有出气孔3，风机20的出风口与出气孔3连通，出气孔3的正下方形成气体屏幕4，气体屏幕4所在的空间一侧为互动操作空间5，气体屏幕 4远离互动操作空间5的一侧上方安装有投影机6，投影机6上安装有深度摄像头7，投影机6 安装在支撑板8上，投影机6底部设置头凸起的“T”型结构的滑块17，支撑板8上设置有与滑块17适配的“T”型结构的滑轨18，支撑板8中部下方连接支撑架9，支撑架9内安装有电动伸缩杆10，电动伸缩杆10上端与支撑板8连接，下端固定在支撑架9内壁上的横板11上；

投影机6下方设置有互动装置12，互动装置12下方安装调节支柱13，调节支柱13顶部安装球形的调节块14，调节块14外檐与互动装置12底部连接，调节块14中部通过转轴安装在调节支柱13上，转轴与步进电机15的驱动轴连接，步进电机15上安装有同轴位置传感器 16，计算机主控系统19分别与超声波雾化器2、深度摄像头7、步进电机15、同轴位置传感器16连接。

进一步的，深度摄像头7为红外感应摄像头，便于监测并控制调整雾幕的距离和大小；支撑架9为上窄下宽的椎体结构，支撑稳定性更好；互动装置12内包括图像采集模块和点位识别模块，当人们去互动时，图像采集模块对动作进行采集，所触发的点我们再经点位识别模块通过坐标轴用X，Y轴对相应的点进行定位，并对其所进行的动作进行识别，通过计算机与画面进行合成操控，并最终用投影机反应在我们空中显示的画面上。

工作原理：把水加到雾幕设备1中，开启开关，超声波雾化器会以高频率将水震动成雾气，雾气再经过风机20的旋转推送，由出气孔3吹出形成气体屏幕4，空气是无法作为成像介质，但是雾气是可以的，然后我们再用投影机6投出画面，通过将投影机6在支撑板8上沿滑轨18移动来调节气体屏幕4的尺寸，这样以背投的方式在空中形成完整的图像，在光线较暗的情况下，观众只会看到空中呈现的画面，这样就会给观众一种空间的立体感觉，当观众走近屏幕时可以通过互动装置12对气体屏幕4上的画面进行互动操控，使观众可以在空中直接用手去操控画面内容，比如旋转、放大、缩小等等，或者以通道的形式，当穿过时会产生炫酷的粒子扩散效果，这些就组成了我们整个的互动操作空间5。

互动装置12是一种基于3D深度识别摄像头硬件所进行深入算法和调整而产生的而一个互动系统；其中硬件可以使用常用的Kinect或者其他替代产品；当互动系统置于地面或者悬挂时，其识别距离为Z，互动装置12与地面角度为α，因此其识别画面应为A，通过步进电机 15和同轴位置传感器16对其角度进行校正，校正范围为α，此时其校正后的画面为B，画面垂直于地面，即为将要识别的画面。在画面B上，互动时，图像采集模块对动作进行采集，所触发的点再经点位识别模块通过坐标轴对相应的点进行定位，并对其所进行的动作进行识别，通过计算机与画面进行合成操控，并最终用投影机反应在空中显示的画面上。利用海市蜃楼的成像原理在空气中将光影图像呈现，使用一层很薄的水雾墙代替传统的投影幕，能在该屏幕影像中随意穿梭，达到真人可进入视频画面的虚幻效果。投影机投射图象在该载体上便可以在空间中形成虚幻立体的影像，形成一种三维空间立体图象，给人一种新的立体视觉享受。人们可以从中穿过而不影响图像的展示，能够直接感触到且可以穿越的投影成像系统；同时再配合以 3D深度互动系统，使人们可以在空中像科幻电影那样对画面进行随意操控，体验一次全新的视觉震撼享受。

本实用新型空中显示互动展示技术通过各种技术手段将重点内容高效地传播至参观者，突破了传统桌椅展板、图文展墙、灯光展柜等静态展示手段对展示效果的限制，不但大量节省空间，也使参观者在较短的参观时间内对展示内容留下深刻印象；通过投影、水蒸气成像、以及互动系统的集成，通过动作捕捉设备对目标影像捕捉拍摄并经过影像分析系统的分析，产生被捕捉物体的动作数据，该动作数据结合实时影像互动系统，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果，可以实现观众对空中呈现的图像进行抓取、选择、放大缩小、旋转等操作；通过对投影机和互动装置设置调节机构，更加方便准确地进行雾幕角度的调节；通过设置风机，并与出气孔相连通，使得雾幕状态更稳定细密，成像效果好。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空中成像互动系统，其特征在于，包括雾幕设备(1)、投影机(6)、互动装置(12)和计算机主控系统(19)，雾幕设备(1)中安装超声波雾化器(2)，超声波雾化器(2)上安装有风机(20)，雾幕设备(1)底部中心设置有出气孔(3)，风机(20)的出风口与出气孔(3)连通，出气孔(3)的正下方形成气体屏幕(4)，气体屏幕(4)所在的空间一侧为互动操作空间(5)，气体屏幕(4)远离互动操作空间(5)的一侧上方安装有投影机(6)，投影机(6)上安装有深度摄像头(7)，投影机(6)安装在支撑板(8)上，投影机(6)底部设置头凸起的“T”型结构的滑块(17)，支撑板(8)上设置有与滑块(17)适配的“T”型结构的滑轨(18)，支撑板(8)中部下方连接支撑架(9)，支撑架(9)内安装有电动伸缩杆(10)，电动伸缩杆(10)上端与支撑板(8)连接，下端固定在支撑架(9)内壁上的横板(11)上；

投影机(6)下方设置有互动装置(12)，互动装置(12)下方安装调节支柱(13)，调节支柱(13)顶部安装球形的调节块(14)，调节块(14)外檐与互动装置(12)底部连接，调节块(14)中部通过转轴安装在调节支柱(13)上，转轴与步进电机(15)的驱动轴连接，步进电机(15)上安装有同轴位置传感器(16)，计算机主控系统(19)分别与超声波雾化器(2)、风机(20)、深度摄像头(7)、步进电机(15)、同轴位置传感器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的一种空中成像互动系统，其特征在于，深度摄像头(7)为红外感应摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种空中成像互动系统，其特征在于，支撑架(9)为上窄下宽的椎体结构。

4.根据权利要求1所述的一种空中成像互动系统，其特征在于，互动装置(12)内包括图像采集模块和点位识别模块。

5.根据权利要求1所述的一种空中成像互动系统，其特征在于，支撑板(8)的滑轨(18)两端设置为闭合的限位结构。