本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、全息投影領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR)，是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息(視覺(jué)信息，聲音，味道，觸覺(jué)等)，通過(guò)電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫(huà)面或空間同時(shí)存在。不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息,而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來(lái)，兩種信息相互補(bǔ)充、疊加。在視覺(jué)化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶利用頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實(shí)的世界圍繞著它。當(dāng)前主要的AR技術(shù)有三種基本組成形式：基于顯示器，基于光學(xué)透射和視頻透視。后兩種一般來(lái)說(shuō)需要專用的設(shè)備如眼鏡和頭盔等，增加了使用成本，限制了技術(shù)的推廣。前一種多用PC和手機(jī)等通用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，雖然成本降低，沒(méi)有為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，要么系統(tǒng)臃腫不堪無(wú)法隨身攜帶（如基于PC系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備），要么功能相對(duì)的簡(jiǎn)單，無(wú)法體現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的先進(jìn)特性（以手機(jī)為代表的移動(dòng)設(shè)備）。全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理來(lái)記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)。全息投影技術(shù)（front-projected holographic display）也稱虛擬成像技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。當(dāng)前的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)顯示，多是基于平面屏幕，這大大的限制了表達(dá)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3d圖形的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的首要目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)二維照片的3D全息投影，極大的擴(kuò)展了二維圖片的視覺(jué)效果，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種上述基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的使用方法，能夠?qū)崿F(xiàn)二維照片的3D全息投影，極大的擴(kuò)展了二維圖片的視覺(jué)效果。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)，包括支架、顯示屏、3D投影顯示裝置、攝像頭、PC機(jī)、載片臺(tái)，所述顯示屏、投影顯示屏、載片臺(tái)從上到下依次安裝在支架上，顯示屏的屏幕朝下，所述3D投影顯示裝置呈無(wú)底的金字塔形，金字塔形的4個(gè)側(cè)面均為半透明的投影屏，所述攝像頭設(shè)置于金字塔形3D投影顯示裝置的頂點(diǎn)處，攝像頭朝向所述載片臺(tái)，載片臺(tái)用于放置待投影的二維照片，所述PC機(jī)分別與攝像頭和顯示屏電連接。

在一種優(yōu)選的方案中，所述載片臺(tái)通過(guò)鉸接裝置安裝于支架上，載片臺(tái)通過(guò)鉸接裝置實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。

在一種優(yōu)選的方案中，所述鉸接裝置為球形磁性鉸接裝置。

在一種優(yōu)選的方案中，所述載片臺(tái)的邊緣處設(shè)有調(diào)控手柄。調(diào)控手柄便于擺動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)載片臺(tái)。

在一種優(yōu)選的方案中，所述支架包括三角穩(wěn)定架以及固定于三角穩(wěn)定架上的顯示支架，所述顯示屏、3D投影顯示裝置安裝在顯示支架上，所述載片臺(tái)直接按照在三角穩(wěn)定架上。

一種上述基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：

S1：視頻采集：將待投影的二維真實(shí)場(chǎng)景的照片放置在載物臺(tái)上，攝像頭拍攝該照片并將視頻傳輸?shù)絇C機(jī)；

S2：視頻渲染：依次截取視頻的幀作為當(dāng)前圖像，分析并獲取的當(dāng)前圖像視覺(jué)場(chǎng)景中預(yù)先標(biāo)定的目標(biāo)錨點(diǎn)，通過(guò)目標(biāo)錨點(diǎn)檢測(cè)出當(dāng)前圖像視覺(jué)場(chǎng)景的平面位置和方向信息；以此信息作為插入3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型（CG模型）的坐標(biāo)，所述3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型預(yù)先存儲(chǔ)在PC機(jī)中的，通過(guò)坐標(biāo)系變換的方法將當(dāng)前圖像和3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型疊加，生成3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像；對(duì)生成的3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像進(jìn)行視頻渲染，生成3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻；

S3：全息投影：將渲染好的3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻轉(zhuǎn)換成為3D全息投影視頻，并在3D全息投影顯示裝置完成3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻的全息投影顯示；

在一種優(yōu)選的方案中，所述載片臺(tái)通過(guò)鉸接裝置安裝于支架上，載片臺(tái)的邊緣處設(shè)有調(diào)控手柄，所述方法還包括：通過(guò)調(diào)控手柄擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)載片臺(tái)，使攝像頭從不同距離和角度進(jìn)行視頻采集?？蓪?shí)現(xiàn)不同視角的3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的全息投影顯示功能。

在一種優(yōu)選的方案中，所述鉸接裝置為球形磁性鉸接裝置。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟S3中，所述方法還包括：通過(guò)顯示屏的播放視頻，并將其投影到金字塔形3D投影顯示裝置的4塊半透明的投影屏，從而在金字塔形內(nèi)部形成3D全息投影的影像。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

本發(fā)明公開(kāi)一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)，包括支架、顯示屏、3D投影顯示裝置、攝像頭、PC機(jī)、載片臺(tái)，所述顯示屏、投影顯示屏、載片臺(tái)從上到下依次安裝在支架上，顯示屏的屏幕朝下，所述3D投影顯示裝置呈無(wú)底的金字塔形，金字塔形的4個(gè)側(cè)面均為半透明的投影屏，所述攝像頭設(shè)置于金字塔形3D投影顯示裝置的頂點(diǎn)處，攝像頭朝向所述載片臺(tái)，載片臺(tái)用于放置待投影的二維照片，所述PC機(jī)分別與攝像頭和顯示屏電連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)二維照片的3D全息投影，極大的擴(kuò)展了二維圖片的視覺(jué)效果，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。

本發(fā)明公開(kāi)一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的使用方法，包括視頻采集、視頻渲染和全息投影，將真實(shí)的二維照片和3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型聯(lián)系在一起，并以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的形式將原有的二維照片進(jìn)行了視覺(jué)擴(kuò)展以3D全息投影的形式顯示出來(lái)，極大的擴(kuò)展了二維圖片的視覺(jué)效果，擁有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例1基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)施例2基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的使用方法的流程圖。

其中：1、支架；2、顯示屏；3、3D投影顯示裝置；4、攝像頭；5、載片臺(tái)；6、鉸接裝置；7、調(diào)控手柄；101、三角穩(wěn)定架；102、顯示支架。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

為了更好說(shuō)明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明可能省略是可以理解的。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)，包括支架1、顯示屏2、3D投影顯示裝置3、攝像頭4、PC機(jī)、載片臺(tái)5，所述顯示屏2、投影顯示屏3、載片臺(tái)5從上到下依次安裝在支架上，顯示屏2的屏幕朝下，所述3D投影顯示裝置3呈無(wú)底的金字塔形，金字塔形的4個(gè)側(cè)面均為半透明的投影屏，所述攝像頭4設(shè)置于金字塔形3D投影顯示裝置3的頂點(diǎn)處，攝像頭4朝向所述載片臺(tái)，載片臺(tái)5用于放置待投影的二維照片，所述PC機(jī)分別與攝像頭4和顯示屏2電連接。

本發(fā)明基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，為便于觀察，金字塔形3D投影顯示裝置3的一個(gè)側(cè)面未表示出來(lái)。

所述載片臺(tái)5通過(guò)鉸接裝置6安裝于支架上，載片臺(tái)5通過(guò)鉸接裝置6實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述鉸接裝置6為球形磁性鉸接裝置。

所述載片臺(tái)5的邊緣處設(shè)有調(diào)控手柄7。調(diào)控手柄7便于擺動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)載片臺(tái)。

所述支架1包括三角穩(wěn)定架101以及固定于三角穩(wěn)定架101上的顯示支架102，所述顯示屏2、3D投影顯示裝置3安裝在顯示支架102上，所述載片臺(tái)5直接按照在三角穩(wěn)定架101上。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)二維照片的3D全息投影，極大的擴(kuò)展了二維圖片的視覺(jué)效果，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種實(shí)施例1所述基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的使用方法，如圖3所示，包括以下步驟：

S1：視頻采集：將待投影的二維真實(shí)場(chǎng)景的照片放置在載物臺(tái)5上，攝像頭4拍攝該照片并將視頻傳輸?shù)絇C機(jī)；

S2：視頻渲染：依次截取視頻的幀作為當(dāng)前圖像，分析并獲取的當(dāng)前圖像視覺(jué)場(chǎng)景中預(yù)先標(biāo)定的目標(biāo)錨點(diǎn)，通過(guò)目標(biāo)錨點(diǎn)檢測(cè)出當(dāng)前圖像視覺(jué)場(chǎng)景的平面位置和方向信息；以此信息作為插入3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型（CG模型）的坐標(biāo)，所述3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型預(yù)先存儲(chǔ)在PC機(jī)中的，通過(guò)坐標(biāo)系變換的方法將當(dāng)前圖像和3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型疊加，生成3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像；對(duì)生成的3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像進(jìn)行視頻渲染，生成3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻；

S3：全息投影：將渲染好的3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻轉(zhuǎn)換成為3D全息投影視頻，并在3D全息投影顯示裝置3完成3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻的全息投影顯示；

所述載片臺(tái)通過(guò)鉸接裝置安裝于支架上，載片臺(tái)的邊緣處設(shè)有調(diào)控手柄，所述方法還包括：通過(guò)調(diào)控手柄擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)載片臺(tái)，使攝像頭從不同距離和角度進(jìn)行視頻采集。可實(shí)現(xiàn)不同視角的3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的全息投影顯示功能。

步驟S3中，所述方法還包括：通過(guò)顯示屏的播放視頻，并將其投影到金字塔形3D投影顯示裝置3的4塊半透明的投影屏，從而在金字塔形內(nèi)部形成3D全息投影的影像。

本實(shí)施例公開(kāi)一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D全息投影系統(tǒng)的使用方法，包括視頻采集、視頻渲染和全息投影，將真實(shí)的二維照片和3D計(jì)算機(jī)數(shù)字模型聯(lián)系在一起，并以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的形式將原有的二維照片進(jìn)行了視覺(jué)擴(kuò)展以3D全息投影的形式顯示出來(lái)，極大的擴(kuò)展了二維圖片的視覺(jué)效果，擁有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

相同或相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同或相似的部件；

附圖中描述位置關(guān)系的用語(yǔ)僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。