專利名稱：一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明屬于立體顯示技術領域，特別涉及一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)與方法。
背景技術：
隨著計算機視覺、虛擬現(xiàn)實、立體投影等技術的發(fā)展，具臨場感的人機交互方式和色彩豐富、視野廣闊、畫面真實的立體展示效果越來越受到人們的青睞?，F(xiàn)有技術中，基于視覺的手勢識別與控制的立體顯示系統(tǒng)一般操作流程復雜、實施成本高，且需要觀眾戴眼鏡觀看演示效果，給觀眾帶來極大的束縛感和不適感；且手勢識別的前期分割方法易受光照、背景、攝像頭特性等因素影響，識別率不
高；而且投影屏幕較大，被固定在特定位置，不易拆卸和搬運，使用環(huán)境受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術存在的問題，本發(fā)明提供一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)與方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)，包括圖像采集模塊、手勢識別模塊、運動跟蹤模塊、三維模型操控模塊、立體投影模塊；圖像采集模塊的輸出分別與手勢識別模塊、運動跟蹤模塊的輸入相連；手勢識別模塊、運動跟蹤模塊的輸出分別與三維模型操控模塊相連；三維模型操控模塊的輸出與立體投影模塊相連；
所述圖像采集模塊包括Kinect ；
所述立體投影模塊包括投影儀、由光柵板制成的屏幕，光柵板與投影儀相對的一面設置有消光膜。所述光柵板可以根據(jù)需要制成大小、形狀不同的屏幕?！N基于智能識別與控制的立體投影方法，包括以下步驟
步驟I、圖像采集模塊中的Kinect獲取深度圖像和彩色圖像，并對深度圖像進行處理得到骨骼數(shù)據(jù)，根據(jù)骨骼數(shù)據(jù)定位手掌的中心計算手部區(qū)域，并在彩色圖像中截取手部區(qū)域，形成單獨的手部圖像；
步驟2、手勢識別模塊將截取到的手部圖像進行手勢識別，轉(zhuǎn)換為手勢信息，提供人機交互使用；
步驟3、運動跟蹤模塊根據(jù)骨骼數(shù)據(jù)中手部的坐標變化確定手的運動軌跡；
步驟4、三維模型操控模塊根據(jù)手勢信息和手的運動軌跡控制三維場景中3D模型的運動或變化；
步驟5、立體投影模塊根據(jù)3D模型生成的適用于光柵投影的特殊幀，整個場景中的每一幀圖像投影到光柵板上展示。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果I、本發(fā)明的圖像采集模塊采用Kinect獲取骨骼數(shù)據(jù)，運用背景建模，不易受光照、背景等因素的影響，提高了手勢識別的穩(wěn)定性和魯棒性；在立體投影模塊，采用設置有消光膜的光柵板作為投影屏幕實現(xiàn)三維場景的立體投影，觀眾無需戴眼鏡觀看演示效果，為用戶帶來便捷、實用的即時交互體驗，且屏幕可拆卸，便于運輸。2、本發(fā)明操作流程簡單、易于實施、成本低、適用范圍廣，特別適用于家庭、辦公室或其他小型場所。


圖I為本發(fā)明中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為本發(fā)明中方法的流程圖。圖3為本發(fā)明的使用效果圖?！?br> 其中，I一紅外攝像頭,2一深度攝像頭，3一彩色攝像頭，4一計算機，5一投影儀，6一光柵板，7一消光膜。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示的實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示，一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)，包括圖像采集模塊、 手勢識別模塊、運動跟蹤模塊、三維模型操控模塊、立體投影模塊；圖像采集模塊的輸
出分別與手勢識別模塊、運動跟蹤模塊的輸入相連；手勢識別模塊、運動跟蹤模塊的輸出分別與三維模型操控模塊相連；三維模型操控模塊的輸出與立體投影模塊相連；圖像采集模塊包括Kinect,Kinect包括紅外攝像頭I、深度攝像頭2、和彩色攝像頭3 ;立體投影模塊包括投影儀5、由光柵板6制成的屏幕，光柵板6與投影儀5相對的一面設置有消光膜7 ;光柵板可以根據(jù)需要制成大小、形狀不同的屏幕。消光膜由水性丙烯酸樹脂、水、高嶺土、乙醇、按照質(zhì)量比40:25:25:10配制而成，將上述原料融合后加入攪拌機進行沙磨，使得各原料混合均勻，用刮棒將其均勻涂覆在光柵板與觀眾相對的一面，根據(jù)投影儀光強，涂覆時消光膜的厚度介于75-100um之間時，達到較好的投影效果。該消光膜具有良好的消除眩光的作用，觀眾觀看投影時不會感受到強光帶來的不適。具體實施過程中，手勢識別模塊、運動跟蹤模塊、三維模型操控模塊在計算機4上實現(xiàn)，計算機一端與kinect相連,另一端與投影儀相連,如圖3所示,Kinect將數(shù)據(jù)傳送給計算機后，計算機中的軟件對其進行進一步處理，形成三維場景圖像，再將圖像傳送給投影儀在光柵板上顯示。如圖2所示，一種基于智能識別與控制的立體投影方法，包括以下步驟
步驟I、圖像采集模塊中的Kinect獲取深度圖像和彩色圖像，并對深度圖像進行處理得到骨骼數(shù)據(jù)，根據(jù)骨骼數(shù)據(jù)定位手掌的中心計算手部區(qū)域，并在彩色圖像中截取手部區(qū)域，形成單獨的手部圖像；
步驟2、手勢識別模塊將截取到的手部圖像進行手勢識別，轉(zhuǎn)換為手勢信息，提供人機交互使用；
步驟3、運動跟蹤模塊根據(jù)骨骼數(shù)據(jù)中手部的坐標變化確定手的運動軌跡；步驟4、三維模型操控模塊根據(jù)手勢信息和手的運動軌跡控制三維場景中3D模型的運動或變化；
步驟5、立體投影模塊根據(jù)3D模型生成的適用于光柵投影的特殊幀，整個場景中的每一幀圖像投影到光柵板上展示。
權(quán)利要求
1.一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)，其特征在于包括圖像采集模塊、 手勢識別模塊、運動跟蹤模塊、三維模型操控模塊、立體投影模塊；圖像采集模塊的輸出分別與手勢識別模塊、運動跟蹤模塊的輸入相連；手勢識別模塊、運動跟蹤模塊的輸出分別與三維模型操控模塊相連；三維模型操控模塊的輸出與立體投影模塊相連； 所述圖像采集模塊包括Kinect ； 所述立體投影模塊包括投影儀、由光柵板制成的屏幕，光柵板與投影儀相對的一面設置有消光膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)，其特征在于所述光柵板可以根據(jù)需要制成大小、形狀不同的屏幕。
3.一種基于權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)進行立體投影的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I、圖像采集模塊中的Kinect獲取深度圖像和彩色圖像，并對深度圖像進行處理得到骨骼數(shù)據(jù)，根據(jù)骨骼數(shù)據(jù)定位手掌的中心計算手部區(qū)域，并在彩色圖像中截取手部區(qū)域，形成單獨的手部圖像； 步驟2、手勢識別模塊將截取到的手部圖像進行手勢識別，轉(zhuǎn)換為手勢信息，提供人機交互使用； 步驟3、運動跟蹤模塊根據(jù)骨骼數(shù)據(jù)中手部的坐標變化確定手的運動軌跡； 步驟4、三維模型操控模塊根據(jù)手勢信息和手的運動軌跡控制三維場景中3D模型的運動或變化； 步驟5、立體投影模塊根據(jù)3D模型生成的適用于光柵投影的特殊幀，整個場景中的每一幀圖像投影到光柵板上展示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于智能識別與控制的立體投影系統(tǒng)與方法，包括圖像采集模塊、手勢識別模塊、運動跟蹤模塊、三維模型操控模塊、立體投影模塊；圖像采集模塊、運動跟蹤模塊、三維模型操控模塊獲取深度圖像和彩色圖像，并對深度圖像和彩色圖像進行處理，通過獲得的手勢信息和手的運動軌跡控制三維場景中3D模型的運動或變化；立體投影模塊根據(jù)3D模型生成的適用于光柵投影的特殊幀，整個場景中的每一幀圖像投影到光柵板上展示。本發(fā)明操作流程簡單、易于實施、成本低、適用范圍廣。
文檔編號G03B21/60GK102945079SQ20121046186
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者劉江飛, 呂瑞, 蔡朋杉, 陳思穎, 張文菡, 黃陶濤 申請人:武漢大學