一种基于Kinect传感器的投影方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于Kinect传感器的投影方法。使用本发明能够利用Kinect使得投影能够自动追踪人体，产生丰富多彩的舞台效果。本发明利用Kinect传感器获得人体骨骼数据流和深度数据流，然后根据深度图像空间、真实三维空间、投影空间之间的转换关系，将骨骼数据流和深度数据流变换到投影空间中，并根据骨骼点在投影空间中进行人体投影设置，再经投影仪投影至真实三维空间，产生丰富多彩的舞台效果。本发明不要演员随身携带设备，也不需要多台投影设备，设备简单，使用方便、可靠。
【专利说明】一种基于Kinect传感器的投影方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化投影【技术领域】，具体涉及一种基于Kinect传感器的投影方法。【背景技术】
[0002]传统的舞台追光灯绝大多数是由操作员手动操作，不仅费时费力，对操作员的操作水平要求较高，而且容易产生操作错误。而现今新出现的舞台自动追光灯，都是舞台演员身上携带无线发射器等设备，计算机通过判断设备的位置从而判断人的位置，然后追光灯将光投向该位置；因而若演员不小心将设备遗落，追光灯便会无法判断人的位置，进而将光投向错误的位置，可靠性差。
[0003]Kinect是微软推出的一款游戏传感器，它可以自动识别人体，并得到人体20个骨骼点(如头部、颈部、腕部、腰部等)相对于Kinect的坐标，因此，该传感器可以应用于其他领域，如自动化投影【技术领域】。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种基于Kinect传感器的投影方法，利用Kinect使得投影能够自动追踪人体。
[0005]本发明的基于Kinect传感器的投影方法，包括如下步骤:
[0006]步骤1，将Kinect传感器与投影仪放置在待投影的真实三维空间前方；
[0007]其中，由Kinect传感器获得的深度数据流形成的深度图像定义为深度图像空间，其左上角为原点；定义计算机屏幕为投影空间，其左上角为原点；定义投影仪的投影区域为真实三维空间，其左上角为真实三维空间原点；投影空间的原点经投影仪投射在真实三维空间的原点；
[0008]步骤2，利用Kinect传感器获得人体骨骼数据流和深度数据流，利用深度图像空间、真实三维空间、投影空间之间的转换关系，将骨骼数据流和深度数据流变换到投影空间中；
[0009]步骤3，根据骨骼点在投影空间中进行人体投影设置，再经投影仪投影至真实三维空间。
[0010]其中，所述步骤2中，人体骨骼数据流和深度数据流变换到投影空间中的方法如下:
[0011]步骤2.1,利用Kinect for windows SDK程序开发包将骨骼数据流和深度数据流变换到深度图像空间；
[0012]步骤2.2，根据深度图像空间与真实三维空间的坐标转换关系，以及投影空间与真实三维空间的坐标转换关系，得到深度图像空间与投影空间之间的转换关系，利用深度图像空间与投影空间之间的转换关系将人体骨骼点映射到投影空间上。
[0013]其中，所述步骤2.2中深度图像空间与真实三维空间的坐标转换关系为线性关系:
【权利要求】
1.一种基于Kinect传感器的投影方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1，将Kinect传感器与投影仪放置在待投影的真实三维空间前方； 其中，由Kinect传感器获得的深度数据流形成的深度图像定义为深度图像空间，其左上角为原点；定义计算机屏幕为投影空间，其左上角为原点；定义投影仪的投影区域为真实三维空间，其左上角为真实三维空间原点；投影空间的原点经投影仪投射在真实三维空间的原点； 步骤2，利用Kinect传感器获得人体骨骼数据流和深度数据流，利用深度图像空间、真实三维空间、投影空间之间的转换关系，将骨骼数据流和深度数据流变换到投影空间中；步骤3，根据骨骼点在投影空间中进行人体投影设置，再经投影仪投影至真实三维空间。
2.如权利要求1所述的基于Kinect传感器的投影方法，其特征在于，所述步骤2中，人体骨骼数据流和深度数据流变换到投影空间中的方法如下: 步骤2.1，利用Kinect for windows SDK程序开发包将骨骼数据流和深度数据流变换到深度图像空间； 步骤2.2，根据深度图像空间与真实三维空间的坐标转换关系，以及投影空间与真实三维空间的坐标转换关系，得到深度图像空间与投影空间之间的转换关系，利用深度图像空间与投影空间之间的转换关系将人体骨骼点映射到投影空间上。
3.如权利要求2所述的基于Kinect传感器的投影方法，其特征在于，所述步骤2.2中深度图像空间与真实三维空间的坐标转换关系为线性关系:
4.如权利要求3所述的基于Kinect传感器的投影方法,其特征在于，kn、k12、bn、b12、k21、k22的获取方法如下:①在与系统距离为L的墙面不同位置放置2个立方体小盒，其在真实三维空间的坐标 ②在深度图像中找到2个立方体小盒对应的像素点坐标(Dxl，Dyl)和(Dx2，Dy2)； ③利用(Dxi，Dyi)和(Pxi，Pyi)之间的关系，i=l，2，确定出(I)式的参数kn、k12、bn、b12; ④令投影空间右下角坐标为(320，240)，用米尺测量出真实三维空间中投影区域右下角坐标为(Pxb，Pyb, L)，得到 k21 = Pxb/320，k22 = Pyb/240 ； ⑤将实验得到的参数kn、k12、bn、b12、k21、k22代入式(4)，得到距离L下的式(3)的参数值 kx、ky、bx、by。
5.如权利要求1~4任意一项所述的基于Kinect传感器的投影方法,其特征在于,在投影空间中，以需要跟踪的骨骼点的坐标为圆心，画一个光斑，该光斑经投影仪投影在真实三维空间中。
6.如权利要求1~4任意一项所述的基于Kinect传感器的投影方法,其特征在于,在投影空间中，以人体骨骼为分界点将人体分为多个部位，并设置人体不同部位显示不同的颜色，再经投影仪投影至真实三维空间。
【文档编号】H04N5/74GK103747196SQ201310752671
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】杨毅, 吕宪伟, 李一锦, 李星河, 朱昊, 程思源 申请人:北京理工大学