基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互装置、方法、介质、程序产品及终端

本技术涉及人机交互，特别是涉及基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互装置、方法、介质、程序产品及终端。

背景技术：

1、当前光影交互、文物数字化展示技术主要分为两类：一是可见光动态投影展示技术，仅能实现单一视觉画面叠加，人眼与设备拍摄画面完全一致，无感知差异；二是ar虚拟叠加展示技术，通过终端软件虚拟叠加隐藏内容，无物理层面的信息遮蔽与还原，真实性与沉浸感差。

2、同时，现有红外隐式投影技术多应用于工业检测、安防识别领域，仅针对平面标准载体设计，无针对不规则三维曲面（雕塑、文物）的同步校准方案，且未适配普通消费级手机cmos传感器的成像特性，无法实现民用交互场景落地。综合现有技术方案，当前光影交互与展示技术仍存在以下缺陷：

3、（1）感知同质化：传统展示技术人眼观看与设备拍摄画面无区别，无法实现差异化视觉交互，展示形式单一；

4、（2）遮蔽效果差：无成熟的可见光动态干扰遮蔽方案，无法实现物理层面的原貌隐藏；

5、（3）适配性低：专业红外成像设备成本高、无法适配普通手机，民用普及性极差；

6、（4）同步精度不足：双光路投影无专用同步控制机制，三维曲面投影易出现画面错位、亮度失衡、纹理偏移问题；

7、（5）抗干扰能力弱：环境光变化会导致投影画面失效，无动态自适应调节机制。因此，有必要提供一种人机感知分离交互装置，以解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互装置、方法、介质、程序产品及终端，用于解决现有技术中光影展示技术感知单一、双投影同步精度低、民用适配性差、无法实现人机视觉物理分离等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第一方面提供一种基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互装置，包括：环境感知模块，用于实时采集环境光强数据与用户距离数据；投影同步控制模块，用于获取三维曲面展示载体的三维曲面几何数据，结合环境光强数据与用户距离数据，对所述三维曲面展示载体对应待投射的可见光投影画面和近红外投影画面进行伪随机红外噪点编码、像素级坐标重映射、动态亮度调节以及双投影帧同步处理，获得可见光校正画面和近红外校正画面、调节控制信号、统一垂直同步信号；双投影执行模块，用于响应于调节控制信号和统一垂直同步信号，向所述三维曲面展示载体投射同步输出的可见光校正画面和近红外校正画面，形成可见光干扰图像层和近红外编码图像层；用户交互终端，用于在三维曲面展示载体投射可见光校正画面和近红外校正画面后进行图像采集，获得混合光影图像，对所述混合光影图像进行解码还原处理，得到三维曲面展示载体的真实原貌信息。

3、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述投影同步控制模块包括：编码图像生成单元，用于对三维曲面展示载体对应待投射的近红外投影画面根据预设伪随机编码规则生成伪随机噪点编码特征，并与所述近红外投影画面融合生成近红外编码画面；曲面几何校正单元，用于获取三维曲面展示载体的三维曲面几何数据，对三维曲面展示载体对应待投射的可见光投影画面和近红外编码画面进行像素级坐标重映射，以生成适配所述三维曲面展示载体的可见光校正画面和近红外校正画面；动态亮度调节单元，用于基于环境光强数据与用户距离数据，采用pid控制算法和pwm脉宽调制技术对可见光校正画面和近红外校正画面进行动态亮度调节，获得可见光校正画面和近红外校正画面的调节控制信号；帧同步驱动单元，用于根据预设帧率生成统一垂直同步信号，以供所述可见光校正画面和近红外校正画面同步输出。

4、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述双投影执行模块包括：可见光投影单元，用于响应于调节控制信号和统一垂直同步信号，基于预设可见光波段向所述三维曲面展示载体投射可见光校正画面，以形成可见光干扰图像层；近红外投影单元，用于响应于调节控制信号和统一垂直同步信号，基于预设近红外波段向所述三维曲面展示载体投射近红外校正画面，以形成近红外编码图像层。

5、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述用户交互终端包括：图像采集单元，用于通过图像采集装置对投射可见光校正画面和近红外校正画面后的三维曲面展示载体进行图像采集，获得混合光影图像；匹配解码单元，用于对所述混合光影图像进行色彩通道分离、红外信号增强、噪点滤除和编码匹配解码处理，得到三维曲面展示载体的真实原貌信息。

6、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述环境感知模块包括光照传感器和距离传感器；所述光照传感器用于采集三维曲面展示载体的环境光强数据，所述距离传感器用于采集用户与所述三维曲面展示载体之间的用户距离数据。

7、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述用户交互终端还用于对所述混合光影图像进行解码获得隐藏信息中的ar素材调用标识或音频解说调用标识以触发调取并输出对应的ar虚拟素材或音频解说内容。

8、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第二方面提供一种基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互方法，包括：实时采集环境光强数据与用户距离数据；获取三维曲面展示载体的三维曲面几何数据，结合环境光强数据与用户距离数据，对所述三维曲面展示载体对应待投射的可见光投影画面和近红外投影画面进行伪随机红外噪点编码、像素级坐标重映射、动态亮度调节以及双投影帧同步处理，获得可见光校正画面和近红外校正画面、调节控制信号、统一垂直同步信号；响应于调节控制信号和统一垂直同步信号，向所述三维曲面展示载体投射同步输出的可见光校正画面和近红外校正画面，形成可见光干扰图像层和近红外编码图像层；在三维曲面展示载体投射可见光校正画面和近红外校正画面后进行图像采集，获得混合光影图像，对所述混合光影图像进行解码还原处理，得到三维曲面展示载体的真实原貌信息。

9、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互方法。

10、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第四方面提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品中包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得所述计算机实现所述基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互方法。

11、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第五方面提供一种电子终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序以实现所述基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互方法。

12、如上所述，本技术提供的基于可见光与红外双投影的人机感知分离交互装置、方法、介质、程序产品及终端，具有以下有益效果：

13、（1）本技术通过构建可见光和近红外双光路同步投影架构，并采用像素级坐标重映射和同步驱动控制技术，解决了传统技术的双投影错位、适配性差问题。

14、（2）本技术通过将近红外投影单元的输出波段优选设置为940nm，并将投射光强控制在低于预设肉眼感知阈值，适配消费级终端cmos图像传感器的成像特性，无需进行终端硬件改造，从而降低了设备成本与部署门槛，突破了专业设备的场景限制。

15、（3）本技术通过用户交互终端搭载的图像处理解码算法，能够在复杂环境光照条件下精准还原三维曲面展示载体的真实原貌信息及隐藏信息，提高了图像解码的准确性与环境抗干扰能力。

16、（4）本技术通过在三维曲面展示载体表面物理叠加人眼可见的可见光干扰图像层与人眼不可见的近红外编码图像层，从物理光学层面实现了人眼视觉感知与机器视觉感知的完全分离，区别于基于软件虚拟叠加的交互方式，使得交互过程具备更高的物理真实性与技术可靠性。

17、（5）本技术能够适配各种具有不规则几何形态的三维曲面展示载体，可应用于艺术雕塑展示、文物展示、工业曲面检测及智能交互设备等多种领域，从而显著提升了应用场景的广泛性。