本發(fā)明涉及基于激光投影的互動技術(shù)，是一種用于大畫面、互動性、長壽命、色彩艷麗豐富的激光投影顯示的虛擬魚缸。

背景技術(shù)：

投影系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用已相當廣泛，而投影技術(shù)已經(jīng)相當成熟，主流的投影技術(shù)有dlp技術(shù)和lcd技術(shù)，兩者的技術(shù)原理有較大的差異。

dlp技術(shù)是由多行多列的微反射鏡所組成的dmd芯片為核心器件，其光學(xué)原理采用的是反射的方式實現(xiàn)；lcd技術(shù)是由多行多列的液晶塊所組成的液晶面板為核心器件，其光學(xué)原理采用的是透射的方式實現(xiàn)。因此，兩者相比之下，dlp技術(shù)的投影機的核心器件壽命遠高于lcd技術(shù)的核心器件。

傳統(tǒng)光源的投影機因其光源壽命有限，在長時間使用之后，需要進行換燈等后期維護，方能保證整機的亮度。新型的光源，如led、激光等光源，則因其超長的使用壽命、寬廣的色域和色彩表現(xiàn)能力等優(yōu)點，越來越多的應(yīng)用在各種各樣的工程及創(chuàng)意場景的應(yīng)用中。led光源因其亮度不夠高且成本低廉，因此，在低亮度的應(yīng)用場合中使用較多；而激光光源因其亮度高，在高亮度的應(yīng)用場合中是很好的選擇。

結(jié)合投影系統(tǒng)而建立的各種各樣的創(chuàng)意場景及應(yīng)用也越來越多，其中就包含使用投影技術(shù)實現(xiàn)的虛擬魚缸。

但現(xiàn)有的虛擬魚缸則應(yīng)用單一、無互動、使用壽命短、色彩不艷麗等缺點，降低了參與者的觀感、真實感和參與感。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種基于互動技術(shù)的激光投影實現(xiàn)的虛擬魚缸，其設(shè)計合理，能解決虛擬魚缸應(yīng)用單一、無互動、使用壽命短、色彩不艷麗的問題。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種虛擬魚缸，包括制作音頻、仿真場景及物品圖像的計算機，對計算機仿真圖像進行緩存的服務(wù)器，接收計算機圖像的投影系統(tǒng)、播放音頻系統(tǒng)、用來遠程觀察和操作虛擬魚缸、感應(yīng)人手的觸摸或點擊操作并將操作的坐標傳輸至計算機的互動系統(tǒng)，實現(xiàn)附近用戶的魚類交換和互相喂魚等社交相關(guān)功能的社交系統(tǒng)，依據(jù)環(huán)境光的亮度對計算機所生成的圖像進行亮度和對比度等參數(shù)的調(diào)節(jié)的燈光系統(tǒng)，所述的服務(wù)器、投影系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)通過高清數(shù)字信號連接計算機，所述的燈光系統(tǒng)通過usb信號連接計算機，所述的社交系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)器，所述的音頻系統(tǒng)連接投影系統(tǒng)，所述的互動系統(tǒng)同時連接計算機和投影系統(tǒng)。

所述的一種虛擬魚缸，其投影系統(tǒng)采用激光投影機和玻璃屏幕。

所述的一種虛擬魚缸，其服務(wù)器采用多核架構(gòu)的高性能處理器。

所述的一種虛擬魚缸，其投影系統(tǒng)采用1920x1200分辨率的反射式超短焦激光投影機和貼有全息膜的玻璃屏幕。

所述的一種虛擬魚缸，其音頻系統(tǒng)采用立體聲或多聲道的功放及其揚聲器。

所述的一種虛擬魚缸，其互動系統(tǒng)采用多點紅外感應(yīng)技術(shù)來定位人手所操作的位置坐標，并將其傳輸給計算機，供其進行分析和響應(yīng)。

所述的一種虛擬魚缸，其燈光系統(tǒng)采用基于mems技術(shù)制造的亮度傳感器，將感應(yīng)到的亮度數(shù)據(jù)傳輸至計算機。

本發(fā)明的目的之二是提供上述虛擬魚缸的實現(xiàn)方法，包括如下步驟：

一種如權(quán)利要求1所述虛擬魚缸的實現(xiàn)方法，包括如下步驟：

a）、使用unity3d開發(fā)出各種魚類的3d模型，通過采集的環(huán)境光亮度感知數(shù)據(jù)，對unity3d模型中的燈光強度、位置等進行調(diào)整，從而建立出較為真實的環(huán)境燈光系統(tǒng)；

b）、使用unity3d完成社交系統(tǒng)遠程客戶端程序的開發(fā)，該程序?qū)⑻摂M魚缸的畫面進行編碼進而傳輸至服務(wù)器，同時接收來自服務(wù)器的控制，響應(yīng)遠程客戶端的操作；

c）、開發(fā)社交系統(tǒng)的服務(wù)器端程序，該程序?qū)⒂嬎銠C的虛擬魚缸畫面進行緩存和存儲，同時接收來自遠程客戶端的操作并將其傳輸至社交系統(tǒng)客戶端；

d）、開發(fā)社交系統(tǒng)的移動客戶端程序，通過該客戶端程序?qū)Ψ?wù)器所緩存的虛擬魚缸畫面進行解碼，同時將屏幕操作傳輸給服務(wù)器；

e）、將計算機的虛擬魚缸畫面連接至投影系統(tǒng)，同時投影系統(tǒng)將hdmi信號中的音頻信號進行分離輸出至音頻系統(tǒng)；

g）、音頻系統(tǒng)輸出高音質(zhì)的聲音；

h）、計算機將虛擬魚缸畫面進行編碼，再傳輸至服務(wù)器進行緩存和存儲；

i）、社交系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)訪問運行服務(wù)器端程序，同時，將遠程客戶端的操作傳輸至計算機。

所述的一種虛擬魚缸的實現(xiàn)方法，步驟e）中選用較為平整的玻璃屏幕作為投影屏幕，并在玻璃屏幕的外側(cè)貼上一層全息膜，最后在玻璃屏幕的外框貼上紅外線的發(fā)射和接收端，最終紅外線的發(fā)射和接收端通過usb線將感應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸至計算機。

本發(fā)明的有益效果是：

1，采用1920x1200分辨率的反射式超短焦激光投影機，圖像清晰度高，投射距離短，投射畫面大，色域大，使用壽命長；

2，采用unity3d技術(shù)制作的3d模型，紋理自然且清晰，畫面流暢，仿真度高；

3，采用多點紅外感應(yīng)技術(shù)，感應(yīng)速度快，受可見光干擾小，可支持到16個點同時探測；

4，采用mems技術(shù)制造的亮度傳感器，精確度高，采樣時間可達到10毫秒以內(nèi)；

5，采用多移動終端編程設(shè)計技術(shù)，滿足用戶的各種平臺的使用需求。

本發(fā)明專利采用了計算機圖像生成技術(shù)、多點紅外感應(yīng)技術(shù)、智能燈光控制技術(shù)等，能夠依據(jù)養(yǎng)魚時間的長短及喂食的頻次，對魚的大小及膚色的變化進行實時的調(diào)整，同時配合音頻系統(tǒng)的魚游動的聲音播放，可虛擬出對魚進行喂食的仿真效果，配合燈光系統(tǒng)可以虛擬的場景更加真實。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖；

圖2是移動端訪問本發(fā)明虛擬魚缸的示意圖；

圖3是本發(fā)明多點紅外互動技術(shù)的示意圖；

圖4是本發(fā)明的實施結(jié)構(gòu)圖。

各附圖標記為：1—計算機，2—服務(wù)器，3—投影系統(tǒng)，4—音頻系統(tǒng)，5—互動系統(tǒng)，6—社交系統(tǒng)，7—燈光系統(tǒng)。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參照圖1至圖4所示，本發(fā)明公開了一種虛擬魚缸，其硬件結(jié)構(gòu)包括計算機1、服務(wù)器2、投影系統(tǒng)3、音頻系統(tǒng)4、互動系統(tǒng)5、社交系統(tǒng)6、燈光系統(tǒng)7等七大部分。

所述的計算機1通過unity3d建模而制作出高仿真度的場景及物品，包含水草、假石、陽光、氣泡和各種類型的魚，其中魚的膚色隨著魚的生長時間是有細微變化，并將所制作的圖像通過高清數(shù)字信號傳輸至投影系統(tǒng)3，與此同時，將該畫面?zhèn)鬏斨练?wù)器2。

所述的服務(wù)器2將計算機1所生成的仿真圖像進行緩存，可將畫面?zhèn)鬏斨烈苿佣耍ㄈ缡謾C）。

所述的投影系統(tǒng)3采用具有廣闊色域的激光投影機和玻璃屏幕，可以取得相比與傳統(tǒng)投影機更加多彩絢麗的顏色，且能夠具有更長的使用壽命，免除后續(xù)更換燈泡的問題。

所述的音頻系統(tǒng)4將計算機1所依據(jù)實際場景而制作的音頻進行播放，通過音頻和投影畫面的相結(jié)合，營造出虛擬的魚缸場景。

所述的互動系統(tǒng)5除了使用多點紅外感應(yīng)技術(shù)之外，還需要開發(fā)多種移動終端的應(yīng)用，可以用來遠程的觀察和操作虛擬魚缸，感應(yīng)人手的觸摸或點擊操作，將操作的坐標傳輸至計算機1，計算機1依據(jù)該坐標在虛擬場景中的位置進行相應(yīng)的響應(yīng)或調(diào)整。所述的互動系統(tǒng)5的硬件開發(fā)需要使用多點紅外感應(yīng)技術(shù)對觸摸位置的坐標進行計算和編碼，傳輸至計算機；軟件開發(fā)需要開發(fā)多種移動端設(shè)備的應(yīng)用程序，采用高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的編碼和解碼技術(shù)，保證移動端與本地的畫面是一致性和流暢性。

所述的社交系統(tǒng)6主要由運行于服務(wù)器2上的社交應(yīng)用程序的服務(wù)器端程序所實現(xiàn)。計算機1上運行的是社交應(yīng)用程序的客戶端程序，服務(wù)器和客戶端程序通過使用本地網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，在程序?qū)崿F(xiàn)上，可以使用tcp/ip或udp協(xié)議數(shù)據(jù)的交換。移動端（如手機或平板電腦）可采用移動端編程開發(fā)技術(shù)，如android軟件開發(fā)技術(shù)或ios軟件開發(fā)計算，來實現(xiàn)社交應(yīng)用程序的客戶端程序，從而實現(xiàn)遠程地通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)器端的社交應(yīng)用程序。社交應(yīng)用程序除了要實現(xiàn)常規(guī)的觸控操作（如喂魚等）之外，還需要能夠使用高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的編解碼技術(shù)將計算機1上的虛擬魚缸畫面進行編碼，將編碼流信息傳輸至服務(wù)器，進行緩存的同時供遠程的社交應(yīng)用程序客戶端觀看。社交應(yīng)用程序客戶端需要對高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行解碼和顯示，同時，應(yīng)當采用高效的編解碼方式來降低畫面?zhèn)鬏數(shù)难舆t，降低網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。所述的社交系統(tǒng)最終可實現(xiàn)附近用戶的魚類交換和互相喂魚等社交相關(guān)功能，將多個遠程的虛擬魚缸進行互聯(lián)網(wǎng)連接，在移動端（如手機）上，也可以遠程的操作虛擬魚缸，并可以顯示虛擬魚缸的實時圖像。

所述的燈光系統(tǒng)7則依據(jù)環(huán)境光的亮度，對計算機1所生成的圖像進行亮度和對比度等參數(shù)的調(diào)節(jié)，使得投影畫面更加清晰。

計算機1采用高配置的硬件顯卡來實時的生成符合系統(tǒng)要求的視頻和音頻信號。

所述的移動端訪問虛擬魚缸，通過使用web和移動開發(fā)技術(shù)開發(fā)出不同移動端操作系統(tǒng)所運行的應(yīng)用程序（簡稱app），如android系統(tǒng)、ios系統(tǒng)或其他系統(tǒng)等。該應(yīng)用程序可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接至服務(wù)器，獲取服務(wù)器上所緩存的虛擬魚缸的圖像和聲音數(shù)據(jù)，同時，將用戶的操作（如喂食等）傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器再將其傳輸至計算機，計算機依據(jù)用戶的操作對所生成的虛擬場景進行調(diào)整和響應(yīng)，同時再將調(diào)整后的圖像和聲音數(shù)據(jù)經(jīng)過服務(wù)器傳輸至移動端app，同時，本地的虛擬魚缸的投影畫面也將進行實時調(diào)整。

所述的多點紅外互動技術(shù)，依據(jù)投影畫面的尺寸，在屏幕四周布滿相應(yīng)的發(fā)射和接收端。當發(fā)射端與接收端之間有障礙物阻擋時，接收端不能夠正常的接收到發(fā)射段所發(fā)射出來的紅外線，依據(jù)兩邊的被障礙物所阻擋的紅外接收器的位置，可以判定出障礙物所在的x和y軸坐標。當有多點觸摸時，會有多個點被探測到。

本發(fā)明虛擬魚缸的實現(xiàn)方法包括如下步驟：

a）、使用unity3d建模和仿真技術(shù)開發(fā)出仿真度較高的各種魚類的3d模型（包含魚的種類及大小等），然后搭配unity3d的燈光控制模塊，通過燈光系統(tǒng)7所采集的環(huán)境光亮度感知數(shù)據(jù)，對unity3d模型中的燈光強度、位置等進行調(diào)整，從而建立出較為真實的環(huán)境燈光系統(tǒng)7。

b）、使用unity3d中的腳本編程技術(shù)完成社交系統(tǒng)6（應(yīng)用程序）遠程客戶端程序的開發(fā)，該程序主要負責將虛擬魚缸的畫面進行編碼進而傳輸至服務(wù)器2，同時接收來自服務(wù)器2的控制，響應(yīng)遠程客戶端的操作。

c）、使用服務(wù)器2端程序開發(fā)技術(shù)開發(fā)社交系統(tǒng)6（應(yīng)用程序）的服務(wù)器端程序，該程序主要負責將計算機1的社交應(yīng)用程序客戶端程序的虛擬魚缸畫面進行緩存和存儲，同時接收來自遠程客戶端的操作并將其傳輸至計算機1的社交系統(tǒng)6（應(yīng)用程序）客戶端。

d）、使用移動端平臺開發(fā)技術(shù)，如android軟件開發(fā)技術(shù)或ios軟件開發(fā)技術(shù)開發(fā)社交系統(tǒng)6（應(yīng)用程序）的移動客戶端程序，通過該客戶端程序可對服務(wù)器2所緩存的虛擬魚缸畫面進行解碼，同時將屏幕操作傳輸給服務(wù)器2。

d-2）、選用較為平整的玻璃屏幕作為投影屏幕，并在玻璃屏幕的外側(cè)貼上一層全息膜，最后，在玻璃屏幕的外框貼上紅外線的發(fā)射和接收端，最終紅外線的發(fā)射和接收端通過usb線將感應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸至計算機。

e）、選用3lcd或dlp技術(shù)的激光投影機作為投影系統(tǒng)3的主要顯示設(shè)備，將計算機1的虛擬魚缸畫面通過使用hdmi信號連接至投影系統(tǒng)3，保持將整個投影畫面鋪滿玻璃屏幕，如果存在著圖像邊角超出玻璃屏幕時，可使用四角校正功能對某個角位進行調(diào)整，以保證最好的顯示效果。同時投影系統(tǒng)3可以將hdmi信號中的音頻信號進行分離輸出至音頻系統(tǒng)4。

g）、音頻系統(tǒng)4可采用立體聲或5.1聲道的音響系統(tǒng)，其目的是保證輸出高音質(zhì)的聲音。

h）、計算機1通過使用千兆網(wǎng)絡(luò)將虛擬魚缸畫面進行編碼，再傳輸至服務(wù)器2進行緩存和存儲。

i）、社交系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)訪問運行社交應(yīng)用程序服務(wù)器端程序的服務(wù)器，該社交應(yīng)用程序服務(wù)器端程序可以實現(xiàn)虛擬魚缸畫面的緩存和存儲，同時，將遠程的社交應(yīng)用程序客戶端程序的操作傳輸至計算機。運行社交系統(tǒng)的服務(wù)程序，可以實現(xiàn)附近魚缸的魚類交換和互相喂養(yǎng)、交流等功能；android系統(tǒng)、ios系統(tǒng)和其他系統(tǒng)等運行移動端平臺開發(fā)的應(yīng)用程序，用于獲取遠程虛擬魚缸的實時畫面及對其進行遠程操作。

圖中的計算機運行虛擬魚缸的3d仿真軟件；圖中的服務(wù)器運行社交系統(tǒng)的服務(wù)程序，可以實現(xiàn)附近魚缸的魚類交換和互相喂養(yǎng)、交流等功能；圖中的android系統(tǒng)、ios系統(tǒng)和其他系統(tǒng)等運行移動端平臺開發(fā)的應(yīng)用程序，用于獲取遠程虛擬魚缸的實時畫面及對其進行遠程操作。

本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍不限于上述實施例。