本實(shí)用新型涉及一種舞臺(tái)展示系統(tǒng)，更具體地說，它涉及一種基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

如今，藝術(shù)演出的舞臺(tái)展示對(duì)演出效果的作用越來越突出，人們已經(jīng)不在滿足于常規(guī)布景式的舞臺(tái)設(shè)計(jì)，虛擬影像與真實(shí)場(chǎng)景相結(jié)合的舞臺(tái)效 果越來越受到人們的關(guān)注。要實(shí)現(xiàn)虛實(shí)交互的舞臺(tái)表演呈現(xiàn)，獲取表演對(duì)象的姿態(tài)至關(guān)重要。目前通常的作法是，通過固定在表演者身上的多個(gè)傳感器采集表演者的姿態(tài)， 但是，這種方式存在傳感器布置麻煩成本高且采集到的姿態(tài)精度較低，一般只能捕獲較大的動(dòng)作。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201320751534.9的中國專利公開了一種基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)，包括3D體感攝影機(jī)、處理單元、訓(xùn)練學(xué)習(xí)單元、控制單元和布景單元，3D體感攝影機(jī)采集表演者的每一次訓(xùn)練姿態(tài)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)姿態(tài)數(shù)據(jù)；處理單元根據(jù)所述訓(xùn)練姿態(tài)數(shù)據(jù)創(chuàng)建表演者的三維體征表達(dá)訓(xùn)練集，根據(jù)所述現(xiàn)場(chǎng)姿態(tài)數(shù)據(jù)獲得表演者的當(dāng)前三維體征表達(dá)；訓(xùn)練學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)三維體征表達(dá)訓(xùn)練集得到預(yù)設(shè)體征表達(dá)；控制單元根據(jù)當(dāng)前三維體征表達(dá)與預(yù)設(shè)體征表達(dá)的比較結(jié)果，控制布景單元選擇相應(yīng)的場(chǎng)景畫面投射到舞臺(tái)上。該交互系統(tǒng)利用3D體感攝影機(jī)獲得表演者的姿態(tài)，可以通過表演者的手勢(shì)、姿態(tài)、表情自動(dòng)切換舞臺(tái)背景，具有布置簡單、成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

但是，這種舞臺(tái)交互系統(tǒng)，只有在表演者正對(duì)3D體感攝影機(jī)的時(shí)候才能準(zhǔn)確采集到表演者的體征數(shù)據(jù)，一旦表演者側(cè)對(duì)3D體感攝影機(jī)，該舞臺(tái)交互系統(tǒng)就難以準(zhǔn)確采集表演者的體征數(shù)據(jù)，舞臺(tái)背景也就難以準(zhǔn)確地自動(dòng)切換。因此，這種交互系統(tǒng)有改進(jìn)的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)，該舞臺(tái)交互系統(tǒng)具有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)，包括：

可穿戴裝置，穿戴于表演者身上，用以檢測(cè)表演者的肢體動(dòng)作幅度并輸出動(dòng)作檢測(cè)信號(hào)；

3D體感攝影機(jī)，檢測(cè)表演者的肢體動(dòng)作并輸出體感檢測(cè)信號(hào)；

處理裝置，與3D體感攝影機(jī)連接并與可穿戴裝置無線連接，將所述動(dòng)作檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)值與其若干大小不同的設(shè)定值相比較，若前者大于其某一個(gè)設(shè)定值則輸出與該設(shè)定值對(duì)應(yīng)的動(dòng)作幅度信號(hào)，將所述體感檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)值與其若干大小不同的設(shè)定值相比較，若前者大于其某一個(gè)設(shè)定值則輸出與該設(shè)定值對(duì)應(yīng)的體感幅度信號(hào)；

控制裝置，與處理裝置連接，接收到具有相同參考性的動(dòng)作幅度信號(hào)或體感幅度信號(hào)后發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)；

布景裝置，與控制裝置連接，響應(yīng)于所述控制信號(hào)投射相應(yīng)的畫面到舞臺(tái)上。

通過上述方案，表演者在舞臺(tái)上表演時(shí)，3D體感攝影機(jī)和穿戴式設(shè)備都對(duì)表演者的肢體動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)或是采集，當(dāng)3D體感攝影機(jī)或穿戴式設(shè)備中任意一個(gè)檢測(cè)或采集到的數(shù)據(jù)達(dá)到畫面切換的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換投射到舞臺(tái)的上的背景。如此能克服3D體感攝影機(jī)因視角不佳而無法準(zhǔn)確檢測(cè)表演者的動(dòng)作而造成系統(tǒng)不能準(zhǔn)確切換背景畫面的缺陷。

作為優(yōu)選方案：所述可穿戴裝置包括動(dòng)作傳感器比較器與動(dòng)作傳感器連接的信號(hào)處理電路以及與信號(hào)處理電路連接的無線信號(hào)發(fā)射模塊。

通過上述方案，將動(dòng)作傳感器與多個(gè)具有不同參考值的比較器相連接，能實(shí)現(xiàn)對(duì)表演者的肢體動(dòng)作幅度分級(jí)。

作為優(yōu)選方案：所述處理裝置包括比較模塊、與比較模塊連接的D\A轉(zhuǎn)換模塊、與D\A轉(zhuǎn)換模塊連接的信號(hào)處理模塊，以及與信號(hào)處理模塊連接的無線信號(hào)接收模塊。

通過上述方案，處理模塊將3D體感攝影機(jī)采集的數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而得出表演者的動(dòng)作幅度分級(jí)。

作為優(yōu)選方案：所述控制裝置包括多個(gè)“或門”和與或門數(shù)量一致的信號(hào)輸出端。

通過上述方案，將控制裝置的各個(gè)輸出端與布景裝置的控制信號(hào)輸入端一一對(duì)應(yīng)地連接起來，能實(shí)現(xiàn)各個(gè)信號(hào)的單獨(dú)輸入和識(shí)別，如此便能通過向布景裝置輸入各個(gè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)將舞臺(tái)背景切換至對(duì)應(yīng)畫面的功能。

作為優(yōu)選方案：所述布景裝置包括用于投射影像的投影儀以及用于提供影像畫面的投影主機(jī)。

作為優(yōu)選方案：所述可穿戴裝置與所述控制裝置以ZigBee信號(hào)通信。

通過上述方案，可穿戴裝置與控制裝置以ZigBee無線信號(hào)通信，可以是表演者自如施展動(dòng)作。

作為優(yōu)選方案：所述動(dòng)作傳感器為加速度傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：該舞臺(tái)交互系統(tǒng)通過穿戴式裝置和3D體感攝影機(jī)相結(jié)合的方式來檢測(cè)表演者的肢體動(dòng)作，該舞臺(tái)交互系統(tǒng)具有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確度，可以有效避免3D體感攝影機(jī)因視角不佳而不能準(zhǔn)確檢測(cè)到表演者的肢體動(dòng)作，保證舞臺(tái)交互系統(tǒng)能根據(jù)表演者的動(dòng)作準(zhǔn)確切換舞臺(tái)背景。

附圖說明

圖1為基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)的系統(tǒng)原理框圖；

圖3為基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，一種基于3D體感攝影機(jī)的舞臺(tái)交互系統(tǒng)，包括3D體感攝影機(jī)、處理裝置、控制裝置投影主機(jī)、投影儀和可穿戴裝置。其中，3D體感攝影機(jī)與處理裝置連接，處理裝置與控制裝置連接，控制裝置與投影主機(jī)連接，投影主機(jī)與投影儀連接，而可穿戴裝置與控制裝置以無線信號(hào)通信。

參照?qǐng)D2，可穿戴裝置包括加速度傳感器、與加速度傳感器連接的比較模塊，與比較模塊連接的信號(hào)處理模塊以及與信號(hào)處理模塊連接的ZigBee發(fā)射模塊；處理裝置包括ZigBee接收模塊、與ZigBee接收模塊連接的信號(hào)處理模塊、與信號(hào)處理模塊連接的D/A轉(zhuǎn)換模塊以及與D/A轉(zhuǎn)換模塊連接的比較模塊；控制裝置包括判斷模塊以及與判斷模塊連接的I/O接口；投影主機(jī)包括主控模塊，與主控模塊連接的I/O接口、存儲(chǔ)模塊以及視頻輸出模塊，其中存儲(chǔ)模塊中預(yù)先存儲(chǔ)有多個(gè)圖像。可穿戴裝置與處理裝置以ZigBee無線信號(hào)通信。處理裝置的比較模塊與控制裝置的判斷模塊連接，控制裝置的I/O接口包括多個(gè)接點(diǎn)，投影主機(jī)的I/O接口包括與控制裝置的I/O接口對(duì)應(yīng)的多個(gè)接點(diǎn)，控制裝置的接點(diǎn)與投影主機(jī)的接點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并連接。3D體感攝影機(jī)的輸出端與處理裝置的D/A轉(zhuǎn)換模塊連接。處理裝置的D\A轉(zhuǎn)換模塊包括兩個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。

參照?qǐng)D3，處理裝置的比較模塊包括多個(gè)比較器，本實(shí)施例中比較模塊包含6個(gè)比較器，分別為比較器A1、A2、A3、A4、A5、A6?？刂蒲b置的判斷模塊包括三個(gè)“或門”，分別為“或門”H1、“或門”H2以及“或門”H3。3D體感攝影機(jī)的信號(hào)輸出端與處理裝置的D/A轉(zhuǎn)換器一的輸入端連接，D/A轉(zhuǎn)換器一的輸出端依次與比較器A4、比較器A5以及比較器A6的正向輸入端連接，比較器A4的反向輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref4，比較器A4的輸出端與“或門”H1的輸入端連接，比較器A5的反向輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref5，比較器Vref5的輸出端與“或門”H2的輸入端連接，比較器A6的反向輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref6，比較器A6的輸出端與“或門”H3的輸出端連接?；鶞?zhǔn)電壓Vref4、Vref5與Vref6的大小為依次遞增的關(guān)系。

處理裝置的ZigBee接收模塊的輸出端連接信號(hào)處理模塊的輸入端，信號(hào)處理模塊的輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換器二的輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器二的輸出端依次連接比較器A1、比較器A2以及比較器A3的正向輸入端，比較器A1的反向輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref1，比較器A1的輸出端與“或門”H1的輸入端連接，比較器A2的反向輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref2，比較器A2的輸出端與“或門”H2的輸入端連接，比較器A3的反向輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref3，比較器A3的輸出端與“或門”H3的輸入端連接?；鶞?zhǔn)電壓Vref1、Vref2與Vref3的大小也為依次遞增的關(guān)系。通過對(duì)兩組基準(zhǔn)電壓的大小進(jìn)行預(yù)設(shè)，可以是處理裝置對(duì)3D體感攝影機(jī)的輸出信號(hào)分辨“或門”H1、“或門”H2以及“或門”H3的輸出端與控制裝置的I/O接口的各個(gè)接點(diǎn)依次連接。

將控制裝置的I/O接口與投影主機(jī)的I/O接口對(duì)接后，對(duì)投影主機(jī)的I/O接口的各個(gè)接點(diǎn)進(jìn)行定義，當(dāng)某一接點(diǎn)有高電平信號(hào)輸入時(shí)，投影主機(jī)選擇與該接點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像并通過視頻輸出模塊向投影儀輸出該圖像的畫面信息。

在舞臺(tái)交互系統(tǒng)運(yùn)行前，預(yù)先對(duì)六個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行設(shè)置，使得表演者做出某一動(dòng)作時(shí)，3D體感攝影機(jī)輸出的信號(hào)經(jīng)比較器A4、A5、A6的比較后的比較結(jié)果與可穿戴裝置傳輸至處理裝置的信號(hào)經(jīng)比較器A1、A2、A3的比較后得出的比較結(jié)果具有相同的參考性。比如，表演者做出某一動(dòng)作時(shí)，3D體感攝影機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器一的轉(zhuǎn)換后變?yōu)?V的基準(zhǔn)電壓，而可穿戴裝置向處理裝置發(fā)送的信號(hào)經(jīng)基D/A轉(zhuǎn)換器二的轉(zhuǎn)換后變?yōu)?.8V，可將準(zhǔn)電壓Vref1的值設(shè)為1.5V，而將基準(zhǔn)電壓Vref4的值設(shè)為1.8V，此時(shí)比較器A1輸出高電平信號(hào)，此時(shí)若3D體感攝影機(jī)能正常檢測(cè)到人體動(dòng)作——即表演者正對(duì)3D體感攝影機(jī)時(shí)，比較器A4將輸出高電平信號(hào)，若3D體感攝影機(jī)不能正常檢測(cè)到人體動(dòng)作，則比較器A4輸出低電平信號(hào)，而由于比較器A1與比較器A4的輸出端均連接“或門”H1的輸入端，只要比較器A1或A4中任意一個(gè)輸出高電平信號(hào)，則“或門”H1輸出高電平信號(hào)。如此設(shè)置使得比較器A1與比較器A4對(duì)兩路信號(hào)的信號(hào)值的比較具有相同的參考性。同理，可體感設(shè)置各個(gè)基準(zhǔn)電壓將比較器A2與比較器A5、比較器A3與A6對(duì)兩路信號(hào)的信號(hào)值的比較具有相同的參考性。通過將兩路比較結(jié)果輸入“或門”的方式可以提高舞臺(tái)交互系統(tǒng)對(duì)表演者的動(dòng)作檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

在舞臺(tái)交互系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，可穿戴裝置檢測(cè)表演者的肢體動(dòng)作并將檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理后以ZigBee信號(hào)的形式發(fā)送給處理裝置，而3D體感攝影機(jī)對(duì)表演者的肢體動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)并向處理裝置輸出數(shù)字信號(hào)。處理裝置對(duì)兩路信號(hào)處理后進(jìn)行信號(hào)比較，各個(gè)比較結(jié)果發(fā)送至控制裝置。當(dāng)“或門”H1輸出高電平時(shí)投影主機(jī)選取其內(nèi)置的一個(gè)圖像并通過投影儀投射到舞臺(tái)上；當(dāng)“或門”H2輸出高電平時(shí)投影主機(jī)選取其內(nèi)置的另一個(gè)圖像并通過投影儀投射到舞臺(tái)上；而當(dāng)“或門”H3輸出高電平時(shí)投影主機(jī)選取其內(nèi)置的另一個(gè)圖像并通過投影儀投射到舞臺(tái)上。如此，當(dāng)表演者的動(dòng)作幅度較小時(shí)，舞臺(tái)上會(huì)呈現(xiàn)單個(gè)圖像畫面，而當(dāng)表演者的動(dòng)作幅度較大時(shí)，舞臺(tái)上將會(huì)呈現(xiàn)多個(gè)圖像疊加的畫面，實(shí)現(xiàn)表演者與舞臺(tái)的互動(dòng)，增強(qiáng)舞臺(tái)表演效果。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。