一种地面互动式投影系统的制作方法

1.本技术涉及互动式投影的技术领域，尤其是涉及一种地面互动式投影系统。


背景技术：

2.目前，地面互动投影系统是集虚拟仿真技术、图像识别技术于一身的互动投影系统，观众通过身体动作来与地面的图像进行互动。相关技术中，地面互动投影系统采用悬挂在顶部的投影设备把影像效果投射到地面，当交互对象走至投影区域时，通过摄像机对交互对象动作识别采集，交互对象可以直接使用双脚或动作与投影幕上的虚拟场景进行交互，各种互动效果就会随着交互对象的脚步产生相应的变化。
3.针对上述中的相关技术，发明人认为交互对象在投影区域产生的阴影会随着人体姿态细微的变化而发生较大的位移变化，导致投影系统的准确性和实时性较低。


技术实现要素：

4.为了提高地面互动式投影系统的准确性和实时性，本技术提供了一种地面互动式投影系统。
5.本技术提供的一种地面互动式投影系统采用如下的技术方案：
6.一种地面互动式投影系统，包括用于处理数据的工控主机、与工控主机电性连接的投影仪、两个安装与工控主机电性连接的第一摄像头和设在第一摄像头上的红外滤光片；
7.所述投影仪位于第一摄像头的上方；
8.两个所述第一摄像头保持同一高度且光心所在的平面重合。
9.通过采用上述技术方案，投影仪能将工控主机传输的图像数据投射到地面的投影显示区域上，当交互对象站在显示区域上时，两个第一摄像头同时采集投影显示区域的实时图像并传送给工控主机，两个第一摄像头采集的图像经过工控主机中的算法程序计算后，能判断出交互参与者的脚尖是否有点击动作，并调用鼠标操作函数将下一个状态下的图像投影到投影区域上，以提高交互投影系统的准确性和实时性。且红外滤光片能过滤掉可见光的成分，第一摄像头采集的图像将不包含投影仪投影出来的图像数据，这样能通过硬件大大降低系统的背景复杂度，使脚部的识别与定位更容易，提高交互系统的准确性。
10.可选的，还包括一端与投影显示区域上方的建筑面连接的安装杆和与安装杆的另一端可拆卸连接的反射镜，所述投影仪发出的图像投影经反射镜的反射后竖直向下投影在投影显示区域上。
11.通过采用上述技术方案，使投影光线能竖直的向下的投影到显示区域上，避免投影方向倾斜导致图像畸变，影响交互系统的准确性。
12.可选的，所述安装杆为电动推杆。
13.通过采用上述技术方案，电动推杆能用于调整反射镜的高度，进而调整投影仪的投影距离，便于因投影图像模糊时，能进行微调。
14.可选的，所述第一摄像头的镜头焦距为4至6毫米，所述第一摄像头的镜头视角为60至40度。
15.通过采用上述技术方案，第一摄像头的镜头视角要满足两个第一摄像头能够同时完全采集到投影显示区域，但镜头视角过大容易导致镜头采集的图像畸变严重，进而影响整个地面互动式投影系统图像畸变校正的准确度。因此将第一摄像头的镜头焦距设为4至6米，镜头视角对应的镜头视角为60至40度，进而使镜头的照射距离在0至10米的投影效果更好。
16.可选的，所述红外滤光片的中心波长为835纳米至865纳米。
17.通过采用上述技术方案，由红外滤光片的光线透过率曲线可知，波长小于850纳米的可见光几乎被截止，使投影仪的光线被滤除，避免投影仪光线造成干扰，使整个系统的图像处理更准确。
18.可选的，所述第一摄像头滑动连接在与投影显示区域所在的平面垂直的建筑面上，以根据需要调整两个第一摄像头之间的间距。
19.通过采用上述技术方案，当投影显示区域显示的图像信息发生变化时，需要调整第一摄像头的位置时，可将第一摄像头滑移，使两个第一摄像头的水平间距得到调整以保证能同时采集到投影显示区域，提高整个系统的准确性。
20.可选的，所述第一摄像头上螺栓连接有安装板，在与投影显示区域所在的平面垂直的建筑面上沿水平方向安装有滑轨；
21.所述滑轨中安装有滑块螺母，所述安装板与滑块螺母螺栓连接。
22.通过采用上述技术方案，滑块螺母能沿滑轨滑移，当安装板与滑块螺母之间通过螺栓连接时，能将滑块螺母压在滑轨上，避免滑块螺母发生滑动，从而起到固定安装板和第一摄像头的作用。
23.可选的，还包括与工控主机电性连接的用于判断物体是否落地的第二摄像头，所述第二摄像头位于第一摄像头的下方，所述第一摄像头的拍摄方向与投影显示区域的上表面齐平。
24.通过采用上述技术方案，第二摄像头用于沿水平方向拍摄采集交互对象的脚底与投影显示区域的地面接触时的图像，并传送到工控主机上，使工控主机和投影仪将最新的图像数据投影到投影显示区域，进一步提高了本技术的准确性和实时性。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
26.1.本技术中的投影仪能将工控主机传输的图像数据投射到地面的投影显示区域上，两个摄像头同时采集投影显示区域的实时图像并传送给工控主机，双摄像头采集的图像经过工控主机中的算法程序计算后，能判断出交互参与者的脚尖是否有点击动作，并调用鼠标操作函数将下一个状态下的图像投影到投影区域上，以提高交互投影系统的准确性和实时性，红外滤光片能过滤掉可见光的成分，降低系统的背景复杂度，使脚部的识别与定位更容易，提高交互系统的准确性；
27.2.本技术中的第一摄像头能水平滑移，使两个第一摄像头的水平间距得到调整以保证能同时采集到投影显示区域，提高整个系统的准确性；
28.3.本技术中的第二摄像头用于沿水平方向拍摄采集交互对象的脚底与投影显示区域的地面接触时的图像，并传送到工控主机上，使工控主机和投影仪将最新的图像数据
投影到投影显示区域，进一步提高了本技术的准确性和实时性。
附图说明
29.图1是本技术实施例公开的一种地面互动式投影系统整体结构示意图。
30.图2是图1中a部分的局部放大图。
31.附图标记说明：11、工控主机；21、投影仪；31、第一摄像头；311、安装板；41、红外滤光片；51、安装杆；61、反射镜；71、滑轨；711、滑块螺母；81、第二摄像头。
具体实施方式
32.以下结合附图1
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2对本技术作进一步详细说明。
33.本技术实施例公开一种地面互动式投影系统。参照图1和图2，一种地面互动式投影系统包括工控主机11、投影仪21、第一摄像头31和红外滤光片41、安装杆51和反射镜61。其中，工控主机11可安装在投影显示区域所在的平面上便于人工操作的位置，投影仪21安装在建筑面上，且投影仪21与工控主机11电性连接，两个第一摄像头31安装在与投影区域所在的平面垂直的建筑面上，且第一摄像头31与工控主机11电性连接，两个第一摄像头31保持在同一高度且光心所在的平面重合，红外滤光片41设置在第一摄像头31上，安装杆51沿竖直方向安装在于投影显示区域所在的平面相对的建筑面上，反射镜61倾斜安装在安装杆51的端部，投影仪21发出的图像投影经反射镜61的反射后竖直向下投影在投影显示区域上。
34.具体的，参照图1，工控主机11可以是pc机，工控主机11用于处理图像数据，工控主机11主要由主机箱、显示器和与主机箱通过外设接口连接的鼠标、键盘等组成，主机箱内安装有用于计算的软件，且能够向投影仪21传送图像数据，并接受从第一摄像头31传送回来的图像信息和视频信息，并经过程序计算出投影显示区域中的交互对象的动作，并将新的图像数据传送至投影仪21并投影到投影显示区域的地面上，以实现交互对象与整个系统的互动。
35.投影仪21可采用螺栓连接的方式安装在与投影显示区域所在的平面垂直的建筑面上，投影仪21通过信号传输线与工控主机11的信号输出接口电性连接。投影仪21 能将工控主机11的传送的图像数据投影到投影显示区域。
36.参照图1和图2，第一摄像头31的数量为两个，且两个第一摄像头31滑移连接在与投影显示区域所在的平面垂直的建筑面上，以便根据需要调整两个第一摄像头31之间的间距。具体而言，第一摄像头31的尾端螺栓连接有安装板311，在与投影显示区域所在的平面垂直的建筑面上沿水平方向安装有滑轨71，滑轨71上安装有滑块螺母711，滑轨71为矩形长条板且用螺栓固定安装在建筑面上，该矩形长条板上沿长度方向开设有两个滑槽，用于安装滑块螺母711，滑块螺母711可采用弹簧滑块螺母，滑块螺母711与安装板311通过螺栓连接，螺栓拧紧后使滑块螺母在滑轨71上的位置固定不变，从而使第一摄像头31位置固定不变。
37.进一步的，为使第一摄像头31采集畸变程度变小，提高整个系统的准确度，本技术实施例中所采用的第一摄像头31的镜头焦距为4至6毫米，第一摄像头31的镜头视角为60至40度。
38.参照图2，红外滤光片41可采用红外高通滤光片，红外滤光片41的直径尺寸应与第一摄像头31的镜头尺寸相匹配，红外滤光片41可采用粘接的方式固定在第一摄像头31的镜头处。为减小投影仪21发出的光线对第一摄像头31采集的图像数据产生影响，红外滤光片41的中心波长为835纳米至865纳米，本技术实施例中，红外滤光片41的中线波长为850纳米，波长小于850纳米的可见光大部分被截止，大部分大于850纳米的红外光能够通过，进而降低采集到的背景复杂度。
39.参照图1，安装杆51的底端用螺栓垂直安装在建筑面上，本技术可能的实施方式中，安装杆51可采用电动推杆，能使与安装杆51可拆卸连接的反射镜61上下移动达到调整高度的目的。
40.反射镜61由镜框和镜面组成，反射镜61的镜框的背面与安装杆51可采用螺栓连接方式实现可拆卸连接。投影仪21投射的图像能经过反射镜61的反射后沿竖直向下的方向投影到投影显示区域中。
41.进一步的，为提高整个系统的准确性，减少系统的误判断次数，作为本技术可能的实施方式，参照图1，与上述实施方式不同的地方在于，本技术实施例公开的一种地面互动式投影系统还包括第二摄像头81，第二摄像头81与工控主机11通过信号传输线电性连接，第二摄像头81的拍摄方向与投影显示区域的上表面齐平，因此，第二摄像头81可采用螺栓连接的方式固定安装在于第一摄像头31所在建筑面的下方。
42.本技术实施例一种地面互动式投影系统的实施原理为：
43.首先，工控主机11将图像数据传输到投影仪21，投影仪21投射出图像数据，投影仪21的投射光线经反射镜61的反射后，使图像在投影显示区域的上表面上显示出来，当交互对象脚踏在投影的图像上时，并作出相应的动作时，第一摄像头31同时采集交互对象的动作画面，并将动作画面传送至工控主机11中，经工控主机11中的计算程序处理得出结果，与此同时，第二摄像头81将交互对象的脚底踩在投影显示区域的地面上的图像信息传送至工控主机11中，工控主机11经过对比分析得出最终结果，并将新的图像数据传送至投影仪21中，并再次投射到投影显示区域的上表面上，以完成互动过程。
44.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。