一种虚拟成像动态演示系统技术方案

本发明专利技术所述一种虚拟成像动态演示系统，包括以下步骤：1)原始图像采集：对物体进行旋转拍照；2)图像处理：进行图像滤波处理、图像角度旋转、对旋转角度的图像进行保存、图像显示位置调整；3)投影视频源制作：对处理过的图像进行四个角度的划分；4)虚拟成像；本发明专利技术通过单一摄像头实现对物体的原始图像采集，并通过LabVIEW程序实现图像处理、虚拟成像、手势控制等一系列功能。其可以广泛应用于产品展示、舞台展示、游戏动画制作等方面，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影成像领域，具体地说，涉及一种虚拟成像动态演示系统。
技术介绍
虚拟成像作为光学成像的一种，由于其具有逼真的显示效果，具有二维图像无法展现的三维立体感而具有广泛的应用前景，在产品展示、影视演出、游戏动画制作等领域有广泛的应用。而一体化的系统操作、人机交互性、成像效果等方面会成为评价虚拟成像系统好坏的一个重要标准。目前，国内在这项技术的研究方法主要是先将物体放置在由四个摄像头组成的图像采集系统或者用单一摄像头对固定的物体进行旋转一周的移动拍摄，然后进行投影视频源的人工制作，然后再将制作好的投影视频源输入到虚拟成像系统中，然后进行虚拟成像。目前的研究方法主要存在这些问题:采用四个摄像头会造成设备浪费，采用单一摄像头对固定物体进行拍摄会造成图像参数的不一致，造成后期图像处理的困难，使用人工制作投影源会造成时间和人工成本的浪费，无法实现实时展示。同时由于缺少人机交互功能，使传统的虚拟成像无法实现人机交互，使系统的观赏性和可操控性得不到提高。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种虚拟成像动态演示系统，是一种可以自动实现原始图像数据采集、图像数据处理、虚拟成像、手势控制的一体化系统。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的:—种虚拟成像动态演示系统，包括以下步骤:I)原始图像采集:对物体进行旋转拍照；2)图像处理:进行图像滤波处理、图像角度旋转、对旋转角度的图像进行保存、图像显示位置调整；3)投影视频源制作:对处理过的图像进行四个角度的划分；4)虚拟成像。进一步，所述原始图像采集采用步进电机、旋转平台、摄像头、背景屏幕和主动光源，进行图像采集时，先将物体放置在旋转平台的中心，启动系统，步进电机驱动旋转平台旋转0.9度，然后摄像头拍摄一张图片，旋转平台再次旋转0.9度，摄像头再次拍摄一张图片，依此循环，直到旋转平台旋转了 400次0.9度，刚好实现一周的旋转，同时摄像头也完成400张图像的采集，将采集到的400张图片按照文件名0、1、2、……、399的顺序保存到预先设定好的文件夹中，方便进行下一步的操作。进一步，所述图像处理是对原始采集到的400张图像进行图像滤波处理、并对原始图像分别进行90度、180度、270度的角度旋转，并将这三组经过角度旋转的图像另外保存到我们预先设定好的文件夹中，并对图像在投影屏幕中的位置进行调整操作，将经过角度旋转的三组图像和原始图像总共四组图像分布在投影源播放界面的上、下、左、右四个方向，并且使这四个画面呈现中心对称的位置。进一步，所述投影视频源制作是利用原始采集到的400张物体图像，进行四个角度的划分，由于是利用单一摄像头对旋转的物体进行图像采集，所以采集到的第I张图像、第101张图像、第201张图像、第301张图像相当于拍摄角度为O度、90度、180度、270度的四台与物体相平行的摄像机对固定物体进行拍摄时四个摄像头分别所得到的图像，从而根据原始图像划分为四个拍摄角度下的图像序列，将这四个拍摄角度下的图像序列的图像显示在投影屏幕上，四组画面按照拍摄角度的角度间隔依次分布在屏幕中的相应位置，并且呈现中心对称，通过播放图像，实现金字塔投影膜中的虚拟像的转动。进一步，所述虚拟成像是通过投影屏幕将投影源投射到由四个等腰三角形组成的金字塔投影膜中进行虚拟展示，通过投影屏幕的图像播放，可以使金字塔投影膜中的虚拟像进行转动，使我们看到物体的全方位虚拟像，拉近我们与物体之间的距离。进一步，还包括手势控制，其通过光敏探测模块和辅助光源进行配合，从而探测出操作者的手是否在光敏探测模块的上方，并结合三个光敏探测模块，从而对操作者的手在三个光敏探测模块上的先后顺序进行综合分析，从而得出操作者的手在三个光敏探测模块上方的滑动方向，从而根据操作者的手的滑动方向来控制投影源的图像播放顺序，从而控制金字塔投影膜中的虚拟像的转动方向，当操作者的手在光敏探测模块上方停留的时间超过我们设定的时间阈值的时候，系统会让虚拟像停止转动，从而实现静止观看。进一步，系统是由支架搭建而成的，并将图像采集装置、虚拟成像装置、手势控制平台放置在支架的相应位置上，支架底部装有轮子，可以对整个系统进行移动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:本专利技术通过单一摄像头实现对物体的原始图像采集，并通过LabVIEW程序实现图像处理、虚拟成像、手势控制等一系列功能。整个过程是通过计算机自动完成操作的，不需要任何人工操作，一体化程度高，系统造价低，性价比高，本系统可以广泛应用于产品展示、舞台展示、游戏动画制作等方面，应用范围广泛。同时，还具有以下优点:1.通过单一摄像头和步进电机带动的旋转平台完成原始图像的采集，避免了使用四个摄像头进行图像采集所造成的资源浪费，也避免了由于使用单一摄像头对固定物体进行旋转一周图像采集所带来的图像参数变化所造成的图像处理困难。2.自动实现图像的滤波、角度旋转、位置调整，并自动完成投影源的制作，避免了由于人工操作所带来的时间和人工成本浪费。3.通过手势控制平台可以对虚拟像进行控制，从而增加系统的人机交互性和可操控性。4.系统运行稳定、造价低、性价比高。5.系统使用方便，一体化程度高，适合大规模推广。【附图说明】附图用来提供对本专利技术的进一步理解，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中:图1为系统的功能模块划分图。图2为系统的整体构造图。图3为图像采集装置的俯视图。图4为图像采集装置的侧视图。图5为图像处理功能模块的功能划分图。图6为原始采集图像的第I张、第101张、第201张、第301张图像对比图。图7为投影屏幕画面图。图8为虚拟成像装置的构造图。图9为金字塔投影膜中每一个等腰三角形侧面的示意图。图10为手势控制装置的构造图。图11为虚拟成像效果图。图12为手势控制向左时的虚拟成像效果图。图13为手势控制向右时的虚拟成像效果图。图中，I——投影屏幕:2——支架；3——金字塔投影膜；4——支撑板；5——辅助光源；6——手势控制平台；7——图像采集装置；8——移动滚轮；9--底面固定板；10--摄像头；11—当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟成像动态演示系统，其特征在于，包括以下步骤：1)原始图像采集：对物体进行旋转拍照；2)图像处理：进行图像滤波处理、图像角度旋转、对旋转角度的图像进行保存、图像显示位置调整；3)投影视频源制作：对处理过的图像进行四个角度的划分；4)虚拟成像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培宏，曹辉，梁佩莹，叶嘉权，罗梦婵，蔡静，钟土基，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44