一种360°全息实时交互装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种360°全息实时交互装置，解决了现有全息装置的内容受到限制、无法进行交互操作等问题。该360°全息实时交互装置，包括：实时信息采集设备、实时信息处理设备、实时信息再现设备；所述实时信息采集设备所采集的信号通过所述实时信息处理设备处理后送入所述实时信息再现设备实现全息影像的再现。本发明采用实时信息采集设备、实时信息处理设备、实时信息再现设备，实现对用户、场景等信息进行实时采集，并对采集后的信息进行实时处理，最终由全息实时再现设备进行全息影像再现和交互实现。
【专利说明】
-种360°全息实时交互装置
技术领域
[0001] 本发明设及全息交互技术领域，具体的说是设及一种360°全息实时交互装置。
【背景技术】
[0002] 现有的全息装置主要有两类，一种是基于水幕、激光离子、雾屏、全息膜、旋转屏等 介质的全息装置，可实现全息影像再现和处理功能；另一种是360°全息幻影展示柜，只具备 全息显示功能，仅能对内置预设的产品影像进行全息再现。
[0003] 上述两种全息装置存在的缺陷如下：第一种全息装置，载介质的实现方式较为困 难，部分只能实现全息影像处理、再现，不具备信息实时采集功能，而且大多仍处于实验室 研究阶段，实现困难。第二种全息装置，是基于360°全息再现系统，可实现对实际产品及虚 拟物品进行再现，但是，该种全息装置一般只能实现对预先建模的影像实现全息再现，而不 具备信息的实时采集和实时处理功能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供了一种实现方便、在现阶段 可直接推出使用，具备信息实时采集、实时处理、实时再现、实时交互功能的360°全息实时 交互装置。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用W下技术方案： 一种360°全息实时交互装置，包括:实时信息采集设备、实时信息处理设备、实时信息 再现设备;所述实时信息采集设备所采集的信号通过所述实时信息处理设备处理后送入所 述实时信息再现设备实现全息影像的再现。
[0006] 进一步的，所述实时信息采集设备包括四台前端信息采集设备，四台所述前端信 息采集设备分别布置于用户定点位置的前、后、左、右，其中，位于正面的前端信息采集设备 负责采集用户的正面视频、音频信息，采集用户手势和音频作为交互指令，其余前端信息采 集设备别负责采集用户的左、后、右=个方位的视频信息。
[0007] 进一步的，所述前端信息采集设备包括摄像机、第一支撑支架、数据连接线;所述 摄像机安装于所述第一支撑支架上端，摄像机通过数据连接线与所述实时信息处理设备连 接。
[0008] 进一步的，所述第一支撑支架为伸缩式支架，所述第一支撑支架底部设置有万向 轮。
[0009] 进一步的，所有摄像机的镜头准屯、在同一水平线上，且与用户定点位置之间的距 离相等。
[0010] 进一步的，位于正面的前端信息采集设备还包括用于采集音频信号的麦克风。
[0011] 进一步的，所述实时信息处理设备包括计算机或工作站、数据连接线;所述计算机 或工作站输入端与实时信息采集设备连接、输出端通过数据连接线连接所述实时信息再现 设备。
[0012] 进一步的，所述实时信息再现设备包括投射装置、第二支撑支架，承载介质，全息 膜;所述投射装置安装于所述第二支撑支架上，所述承载介质位于第二支撑支架中屯、;所述 全息膜覆盖于所述承载介质的表面。
[0013] 进一步的，所述承载介质为正四棱锥体，底面为缕空的正方形，四个侧面为由玻璃 或亚克力制成的等腰=角形。
[0014] 进一步的，所述第二支撑支架为六面缕空结构，每面均为正方形，内固定边长与所 述承载介质底面边长相等。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果： (1)本发明采用实时信息采集设备、实时信息处理设备、实时信息再现设备，实现对用 户、场景等信息进行实时采集，并对采集后的信息进行实时处理，最终由全息实时再现设备 进行全息影像再现和交互实现。
[0016] (2)本发明采用信息的实时采集和处理，因此，能随着实时信息变化进行处理、再 现和交互，无内容受限问题。
[0017] (3)本发明构成装置的体积可根据实际情况进行选择，实现条件简单。
【附图说明】
[001引图1为本发明的原理框图。
[0019] 图2为本发明中实时信息采集设备的结构示意图。
[0020] 图3为本发明的实时信息采集设备工作模式。
[0021 ]图4为本发明中承载介质正四棱锥体的分解图。
[0022] 图5为本发明中承载介质正四棱锥体正放置时的主视图。
[0023] 图6为本发明中承载介质正四棱锥体正放置时的侧视图。
[0024] 图7为本发明中实时信息再现设备的结构示意图。
[0025]
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。
[0027] 本文中术语"和/或"，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可W存在=种关 系，例如，A和/或B，可W表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B =种情况，本文中术语 7和"是描述另一种关联对象关系，表示可W存在两种关系，例如，A/和B，可W表示:单独存 在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符7"，一般表示前后关联对象是一种"或"关 系。 实施例
[002引如图1-7所示，本实施例提供了一种360°全息实时交互装置，该交互装置主要包括 有:实时信息采集设备、实时信息处理设备和实时信息再现设备，通过对实时信息(包括用 户、场景等的音频和视频信息）的采集、处理和再现，由此实现全息影像的实时再现和交互。
[0029]为了使得本领域技术人员对本发明申请的技术方案有更清晰的了解和认识，下面 分别对每部分进行详细说明： 一、实时信息采集设备 实时信息采集设备，包括有四台前端信息采集设备，具体的说，前端信息采集设备包括 摄像机、第一支撑支架、数据连接线;所述摄像机安装于所述第一支撑支架上端，摄像机通 过数据连接线与所述实时信息处理设备连接。摄像机可W采用普通摄像机、网络摄像机、 USB摄像机等。第一支撑支架为伸缩式支架，实现支架的伸缩，调整前端信息采集设备的高 度，第一支撑支架底部设置有万向轮，实现支撑支架的位置定点变化，调整前端信息采集设 备与圆形用户定点位置的距离调整。
[0030] 在本实施例中，主要针对前段信息采集设备的放置方式、摆放距离、摆放环境等几 方面的改进。分别如下： 放置方式 四台所述前端信息采集设备分别布置于用户定点位置的前、后、左、右，分别从四个方 位实现对用户信息的采集，其中，位于正面的前端信息采集设备负责采集用户的正面视频、 音频信息，采集用户手势和音频作为交互指令，其余前端信息采集设备别负责采集用户的 左、后、右=个方位的视频信息。其中，位于正面的前端信息采集设备还包括用于采集音频 信号的麦克风。本实施例中，采用相同型号和性能的前端信息采集设备，即摄像机，分布于 W圆形区域为中屯、的四个方向。一号摄像机对应"前"方向，作为主摄像机。二号摄像机、= 号摄像机、四号摄像机，作为辅摄像机，分别对应"左"、"右"、"后个方向，四台摄像机镜 头准屯、在同一水平线上。四个方位的摄像机同步工作，一号主摄像机负责采集用户的正面 视频、音频信息，接受用户手部姿势和语音命令的交互信息。所述二、=、四号辅助摄像机， 分别负责采集用户的左、后、右S个方位的视频信息。
[0031] 摆放距离 对用户位置进行定位，W-个半径为20cm的圆形区域作为用户定点位置，并明确标注 前、后、左、右四个方向。应当说明的是，圆形区域的半径也可W选择15cm、25cm、30cm等数 值，本领域技术人员可W根据实际情况进行选择。
[0032] 四台摄像机与用户圆形定位区域的距离相等，同时，考虑用户群中大多数用户的 实际使用习惯和四台摄像机采集对象的人物直立性，选择站立式作为所述前端信息采集设 备的放置姿势，确保四个方位的摄像机从用户的前、后、左、右进行信息的采集。
[0033] 为保证不同身材与身高的使用者信息采集的完整性，面部及身体的直面性和无倾 斜性，需要基于用户的肩高设计采集设备的放置高度。基于人机工程学，将肩部高度的人体 尺寸百分位参数定为成年男女通用I型，人体尺寸百分位的选择定为上限值璋&男，下限值 定为爲女。最佳肩高的计算公式为男性用户第95百分位数肩高和女性用户第5百分位数肩 高的均值。结合国家标准立姿人体的肩高尺寸数据表，计算可得最佳肩高为1320mm。实际的 肩高会受到拍摄时头肩信息波动及用户全身放松状态的影响，因此，实际肩高需要一个尺 寸修正量。肩高的最佳尺寸修正量计算公式为男女肩高穿鞋修正量的均值、肩高衣裤修正 量、放松状态肩高姿势修正量=者之和。结合数据表，计算可得最佳尺寸修正量为18.5mm。 最终实际肩高计算公式为最佳肩高与最佳尺寸修正量两者之和，经过计算得到实际肩高为 1338.5mm。摄像机采用站立式方式放置于用户前、后、左、右四个方位，摄像机镜头准屯、的安 装理论高度最小参数值为1338.5mm。根据采集环境可覆盖厂房等，确定镜头准屯、参考范围 为1338.5mm-12000mm。应当说明的是，上述数值仅为一种实施方案中的取值，本领域技术 人员可W根据实际情况选择不同的适应的取值。
[0034] 本实施例中，摄像机的摆放距离是用户在水平面内手臂活动和手部操作的范围， 根据用户的臂长确定工作空间的尺寸，确定所述设备摆放最小距离。基于人机工程学，将整 个手臂的人体尺寸百分位参数定为成年男女通用II型，^男±的臂长为最小尺寸限制，人 体尺寸百分位的选择定为极限值即齡。所述用户手臂长度的计算公式为男性用户第99百 分位数上臂长和前臂长之和。结合国家标准男性（18-60岁）立姿人体的上臂与下臂尺寸数 据，计算得到用户臂长为617mm。选取中国中等身材成年男子水平面手臂活动范围，得到单 手手部活动的最小阔值为750mm。若手臂长度公式计算所得臂长大于该阔值，则取公式计算 所得数据作为参考数据，若小于该阔值，则参考数据取阔值数据大小。最终通过计算得到， 所述信息采集设备摄像机距离用户定点位置中屯、的水平面摆放距离最小参数值为750mm， 若需要用户全身的视频信息，可W通过增加摆放距离数值达到采集目的。结合承载介质的 大尺寸，确定采集设备摆放距离参考范围为750mm-6000mm。应当说明的是，上述数值仅为 一种较优的实施方案中的取值，本领域技术人员可W根据实际情况选择不同的适应的取 值。
[0035] 摆放环境 为避免因摆放环境造成的背景问题，提高全息数据处理难度，摄像机摆放的环境为背 景相对静止，环境背景纹理相对简单，光照改变量不大且光线不过强的摆放环境。
[0036] 二、实时信息处理设备 实时信息处理设备包括计算机、数据连接线;所述计算机输入端与实时信息采集设备 连接、输出端通过数据连接线连接所述实时信息再现设备。实时信息处理设备完成的功能 如下:包括对用户四个方向的视频信息进行用户对象分割提取，将用户从复杂的环境中提 取出来，完成全息显示真实模式下的用户信息初步处理;建立全息显示虚拟模式下的无背 景虚拟人物模型，完成虚拟形象的初步处理;建立拼接通道，并对四个方向的信息与拼接通 道实现匹配建立拼接的映射关系，实现全息真实影像及虚拟影像的再现的数据基础。同时 对采集到的用户手势信息和语音信息进行处理，匹配交互映射关系，实现全息交互。
[0037] S、实时信息再现设备 实时信息再现设备包括投射装置、第二支撑支架，承载介质，全息膜;投射装置安装于 第二支撑支架上，承载介质位于第二支撑支架中屯、;全息膜覆盖于承载介质的表面。其中， 承载介质为正四棱锥体，底面为缕空的正方形，四个侧面为由玻璃或亚克力制成的等腰= 角形，侧面与地面的夹角为45°。第二支撑支架为六面缕空结构，每面均为正方形，内固定边 长与承载介质底面边长相等。其中，投射装置采用两种，一种是投影仪，另一种是平板类显 示屏幕，通过数据连接线或无线投影方式，与所述全息实时处理设备，即计算机或工作站进 行连接。
[0038] 实时信息再现设备完成的功能如下:根据实时信息数据处理结果对全息影像进行 再现，同时，结合交互过程中全息影像的变化，完成交互结果的展示。
[0039] 按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前 提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构或方法基础上做出的一些无实 质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的 保护范围内。
【主权项】
1. 一种360°全息实时交互装置，其特征在于，包括:实时信息采集设备、实时信息处理 设备、实时信息再现设备;所述实时信息采集设备所采集的信号通过所述实时信息处理设 备处理后送入所述实时信息再现设备实现全息影像的再现。2. 根据权利要求1所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述实时信息采集设备 包括四台前端信息采集设备，四台所述前端信息采集设备分别布置于用户定点位置的前、 后、左、右，其中，位于正面的前端信息采集设备负责采集用户的正面视频、音频信息，采集 用户手势和音频作为交互指令，其余前端信息采集设备别负责采集用户的左、后、右三个方 位的视频信息。3. 根据权利要求2所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述前端信息采集设备 包括摄像机、第一支撑支架、数据连接线;所述摄像机安装于所述第一支撑支架上端，摄像 机通过数据连接线与所述实时信息处理设备连接。4. 根据权利要求2所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述第一支撑支架为伸 缩式支架，所述第一支撑支架底部设置有万向轮。5. 根据权利要求2所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所有摄像机的镜头准心 在同一水平线上，且与用户定点位置之间的距离相等。6. 根据权利要求2所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，位于正面的前端信息采 集设备还包括用于采集音频信号的麦克风。7. 根据权利要求1所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述实时信息处理设备 包括计算机或工作站、数据连接线;所述计算机或工作站输入端与实时信息采集设备连接、 输出端通过数据连接线连接所述实时信息再现设备。8. 根据权利要求1所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述实时信息再现设备 包括投射装置、第二支撑支架，承载介质，全息膜;所述投射装置安装于所述第二支撑支架 上，所述承载介质位于第二支撑支架中心;所述全息膜覆盖于所述承载介质的表面。9. 根据权利要求8所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述承载介质为正四棱 锥体，底面为镂空的正方形，四个侧面为由玻璃或亚克力制成的等腰三角形。10. 根据权利要求9所述的360°全息实时交互装置，其特征在于，所述第二支撑支架为 六面镂空结构，每面均为正方形，内固定边长与所述承载介质底面边长相等。
【文档编号】G06F3/01GK106020441SQ201610295630
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王幽又, 杨随先
【申请人】四川大学