一種虛擬成像動態(tài)演示系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影成像領(lǐng)域，具體地說，涉及一種虛擬成像動態(tài)演示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬成像作為光學(xué)成像的一種，由于其具有逼真的顯示效果，具有二維圖像無法展現(xiàn)的三維立體感而具有廣泛的應(yīng)用前景，在產(chǎn)品展示、影視演出、游戲動畫制作等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。而一體化的系統(tǒng)操作、人機交互性、成像效果等方面會成為評價虛擬成像系統(tǒng)好壞的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]目前，國內(nèi)在這項技術(shù)的研究方法主要是先將物體放置在由四個攝像頭組成的圖像采集系統(tǒng)或者用單一攝像頭對固定的物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一周的移動拍攝，然后進(jìn)行投影視頻源的人工制作，然后再將制作好的投影視頻源輸入到虛擬成像系統(tǒng)中，然后進(jìn)行虛擬成像。目前的研究方法主要存在這些問題:采用四個攝像頭會造成設(shè)備浪費，采用單一攝像頭對固定物體進(jìn)行拍攝會造成圖像參數(shù)的不一致，造成后期圖像處理的困難，使用人工制作投影源會造成時間和人工成本的浪費，無法實現(xiàn)實時展示。同時由于缺少人機交互功能，使傳統(tǒng)的虛擬成像無法實現(xiàn)人機交互，使系統(tǒng)的觀賞性和可操控性得不到提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種虛擬成像動態(tài)演示系統(tǒng)，是一種可以自動實現(xiàn)原始圖像數(shù)據(jù)采集、圖像數(shù)據(jù)處理、虛擬成像、手勢控制的一體化系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種虛擬成像動態(tài)演示系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0007]I)原始圖像采集:對物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拍照；
[0008]2)圖像處理:進(jìn)行圖像濾波處理、圖像角度旋轉(zhuǎn)、對旋轉(zhuǎn)角度的圖像進(jìn)行保存、圖像顯示位置調(diào)整；
[0009]3)投影視頻源制作:對處理過的圖像進(jìn)行四個角度的劃分；
[0010]4)虛擬成像。
[0011]進(jìn)一步，所述原始圖像采集采用步進(jìn)電機、旋轉(zhuǎn)平臺、攝像頭、背景屏幕和主動光源，進(jìn)行圖像采集時，先將物體放置在旋轉(zhuǎn)平臺的中心，啟動系統(tǒng)，步進(jìn)電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)0.9度，然后攝像頭拍攝一張圖片，旋轉(zhuǎn)平臺再次旋轉(zhuǎn)0.9度，攝像頭再次拍攝一張圖片，依此循環(huán)，直到旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)了 400次0.9度，剛好實現(xiàn)一周的旋轉(zhuǎn)，同時攝像頭也完成400張圖像的采集，將采集到的400張圖片按照文件名0、1、2、……、399的順序保存到預(yù)先設(shè)定好的文件夾中，方便進(jìn)行下一步的操作。
[0012]進(jìn)一步，所述圖像處理是對原始采集到的400張圖像進(jìn)行圖像濾波處理、并對原始圖像分別進(jìn)行90度、180度、270度的角度旋轉(zhuǎn)，并將這三組經(jīng)過角度旋轉(zhuǎn)的圖像另外保存到我們預(yù)先設(shè)定好的文件夾中，并對圖像在投影屏幕中的位置進(jìn)行調(diào)整操作，將經(jīng)過角度旋轉(zhuǎn)的三組圖像和原始圖像總共四組圖像分布在投影源播放界面的上、下、左、右四個方向，并且使這四個畫面呈現(xiàn)中心對稱的位置。
[0013]進(jìn)一步，所述投影視頻源制作是利用原始采集到的400張物體圖像，進(jìn)行四個角度的劃分，由于是利用單一攝像頭對旋轉(zhuǎn)的物體進(jìn)行圖像采集，所以采集到的第I張圖像、第101張圖像、第201張圖像、第301張圖像相當(dāng)于拍攝角度為O度、90度、180度、270度的四臺與物體相平行的攝像機對固定物體進(jìn)行拍攝時四個攝像頭分別所得到的圖像，從而根據(jù)原始圖像劃分為四個拍攝角度下的圖像序列，將這四個拍攝角度下的圖像序列的圖像顯示在投影屏幕上，四組畫面按照拍攝角度的角度間隔依次分布在屏幕中的相應(yīng)位置，并且呈現(xiàn)中心對稱，通過播放圖像，實現(xiàn)金字塔投影膜中的虛擬像的轉(zhuǎn)動。
[0014]進(jìn)一步，所述虛擬成像是通過投影屏幕將投影源投射到由四個等腰三角形組成的金字塔投影膜中進(jìn)行虛擬展示，通過投影屏幕的圖像播放，可以使金字塔投影膜中的虛擬像進(jìn)行轉(zhuǎn)動，使我們看到物體的全方位虛擬像，拉近我們與物體之間的距離。
[0015]進(jìn)一步，還包括手勢控制，其通過光敏探測模塊和輔助光源進(jìn)行配合，從而探測出操作者的手是否在光敏探測模塊的上方，并結(jié)合三個光敏探測模塊，從而對操作者的手在三個光敏探測模塊上的先后順序進(jìn)行綜合分析，從而得出操作者的手在三個光敏探測模塊上方的滑動方向，從而根據(jù)操作者的手的滑動方向來控制投影源的圖像播放順序，從而控制金字塔投影膜中的虛擬像的轉(zhuǎn)動方向，當(dāng)操作者的手在光敏探測模塊上方停留的時間超過我們設(shè)定的時間閾值的時候，系統(tǒng)會讓虛擬像停止轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)靜止觀看。
[0016]進(jìn)一步，系統(tǒng)是由支架搭建而成的，并將圖像采集裝置、虛擬成像裝置、手勢控制平臺放置在支架的相應(yīng)位置上，支架底部裝有輪子，可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行移動。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明通過單一攝像頭實現(xiàn)對物體的原始圖像采集，并通過LabVIEW程序?qū)崿F(xiàn)圖像處理、虛擬成像、手勢控制等一系列功能。整個過程是通過計算機自動完成操作的，不需要任何人工操作，一體化程度高，系統(tǒng)造價低，性價比高，本系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品展示、舞臺展示、游戲動畫制作等方面，應(yīng)用范圍廣泛。
[0019]同時，還具有以下優(yōu)點:
[0020]1.通過單一攝像頭和步進(jìn)電機帶動的旋轉(zhuǎn)平臺完成原始圖像的采集，避免了使用四個攝像頭進(jìn)行圖像采集所造成的資源浪費，也避免了由于使用單一攝像頭對固定物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一周圖像采集所帶來的圖像參數(shù)變化所造成的圖像處理困難。
[0021]2.自動實現(xiàn)圖像的濾波、角度旋轉(zhuǎn)、位置調(diào)整，并自動完成投影源的制作，避免了由于人工操作所帶來的時間和人工成本浪費。
[0022]3.通過手勢控制平臺可以對虛擬像進(jìn)行控制，從而增加系統(tǒng)的人機交互性和可操控性。
[0023]4.系統(tǒng)運行穩(wěn)定、造價低、性價比高。
[0024]5.系統(tǒng)使用方便，一體化程度高，適合大規(guī)模推廣。
【附圖說明】
[0025]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，在附圖中:
[0026]圖1為系統(tǒng)的功能模塊劃分圖。
[0027]圖2為系統(tǒng)的整體構(gòu)造圖。
[0028]圖3為圖像采集裝置的俯視圖。
[0029]圖4為圖像采集裝置的側(cè)視圖。
[0030]圖5為圖像處理功能模塊的功能劃分圖。
[0031]圖6為原始采集圖像的第I張、第101張、第201張、第301張圖像對比圖。
[0032]圖7為投影屏幕畫面圖。
[0033]圖8為虛擬成像裝置的構(gòu)造圖。
[0034]圖9為金字塔投影膜中每一個等腰三角形側(cè)面的示意圖。
[0035]圖10為手勢控制裝置的構(gòu)造圖。
[0036]圖11為虛擬成像效果圖。
[0037]圖12為手勢控制向左時的虛擬成像效果圖。
[0038]圖13為手勢控制向右時的虛擬成像效果圖。
[0039]圖中，I——投影屏幕:2——支架；
[0040]3——金字塔投影膜；4——支撐板；
[0041]5——輔助光源；6——手勢控制平臺；
[0042]7——圖像采集裝置；8——移動滾輪；
[0043]9--底面固定板；10--攝像頭；
[0044]11—