一种基于增强现实的3D全息投影系统及其使用方法与流程

本发明涉及增强现实、全息投影领域，更具体地，涉及一种基于增强现实的3D全息投影系统及其使用方法。

背景技术：

增强现实(Augmented Reality，简称AR)，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，味道，触觉等)，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。当前主要的AR技术有三种基本组成形式：基于显示器，基于光学透射和视频透视。后两种一般来说需要专用的设备如眼镜和头盔等，增加了使用成本，限制了技术的推广。前一种多用PC和手机等通用设备实现，虽然成本降低，没有为增强现实技术进行优化，要么系统臃肿不堪无法随身携带（如基于PC系统的虚拟现实设备），要么功能相对的简单，无法体现增强现实的先进特性（以手机为代表的移动设备）。全息技术是利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术。全息投影技术（front-projected holographic display）也称虚拟成像技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。当前的增强现实系统显示，多是基于平面屏幕，这大大的限制了表达增强现实的3d图形的能力。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于增强现实的3D全息投影系统，能够实现二维照片的3D全息投影，极大的扩展了二维图片的视觉效果，其结构简单、易于操作。

本发明的进一步目的是提供一种上述基于增强现实的3D全息投影系统的使用方法，能够实现二维照片的3D全息投影，极大的扩展了二维图片的视觉效果。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于增强现实的3D全息投影系统，包括支架、显示屏、3D投影显示装置、摄像头、PC机、载片台，所述显示屏、投影显示屏、载片台从上到下依次安装在支架上，显示屏的屏幕朝下，所述3D投影显示装置呈无底的金字塔形，金字塔形的4个侧面均为半透明的投影屏，所述摄像头设置于金字塔形3D投影显示装置的顶点处，摄像头朝向所述载片台，载片台用于放置待投影的二维照片，所述PC机分别与摄像头和显示屏电连接。

在一种优选的方案中，所述载片台通过铰接装置安装于支架上，载片台通过铰接装置实现摆动和转动。

在一种优选的方案中，所述铰接装置为球形磁性铰接装置。

在一种优选的方案中，所述载片台的边缘处设有调控手柄。调控手柄便于摆动可转动载片台。

在一种优选的方案中，所述支架包括三角稳定架以及固定于三角稳定架上的显示支架，所述显示屏、3D投影显示装置安装在显示支架上，所述载片台直接按照在三角稳定架上。

一种上述基于增强现实的3D全息投影系统的使用方法，包括以下步骤：

S1：视频采集：将待投影的二维真实场景的照片放置在载物台上，摄像头拍摄该照片并将视频传输到PC机；

S2：视频渲染：依次截取视频的帧作为当前图像，分析并获取的当前图像视觉场景中预先标定的目标锚点，通过目标锚点检测出当前图像视觉场景的平面位置和方向信息；以此信息作为插入3D计算机数字模型（CG模型）的坐标，所述3D计算机数字模型预先存储在PC机中的，通过坐标系变换的方法将当前图像和3D计算机数字模型叠加，生成3D增强现实图像；对生成的3D增强现实图像进行视频渲染，生成3D增强现实视频；

S3：全息投影：将渲染好的3D增强现实视频转换成为3D全息投影视频，并在3D全息投影显示装置完成3D增强现实视频的全息投影显示；

在一种优选的方案中，所述载片台通过铰接装置安装于支架上，载片台的边缘处设有调控手柄，所述方法还包括：通过调控手柄摆动或转动载片台，使摄像头从不同距离和角度进行视频采集。可实现不同视角的3D增强现实图像的全息投影显示功能。

在一种优选的方案中，所述铰接装置为球形磁性铰接装置。

在一种优选的方案中，步骤S3中，所述方法还包括：通过显示屏的播放视频，并将其投影到金字塔形3D投影显示装置的4块半透明的投影屏，从而在金字塔形内部形成3D全息投影的影像。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明公开一种基于增强现实的3D全息投影系统，包括支架、显示屏、3D投影显示装置、摄像头、PC机、载片台，所述显示屏、投影显示屏、载片台从上到下依次安装在支架上，显示屏的屏幕朝下，所述3D投影显示装置呈无底的金字塔形，金字塔形的4个侧面均为半透明的投影屏，所述摄像头设置于金字塔形3D投影显示装置的顶点处，摄像头朝向所述载片台，载片台用于放置待投影的二维照片，所述PC机分别与摄像头和显示屏电连接。本发明能够实现二维照片的3D全息投影，极大的扩展了二维图片的视觉效果，其结构简单、易于操作。

本发明公开一种基于增强现实的3D全息投影系统的使用方法，包括视频采集、视频渲染和全息投影，将真实的二维照片和3D计算机数字模型联系在一起，并以增强现实的形式将原有的二维照片进行了视觉扩展以3D全息投影的形式显示出来，极大的扩展了二维图片的视觉效果，拥有巨大的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为实施例1基于增强现实的3D全息投影系统的结构示意图。

图2为实施例1基于增强现实的3D全息投影系统的另一视角的结构示意图。

图3为实施例2基于增强现实的3D全息投影系统的使用方法的流程图。

其中：1、支架；2、显示屏；3、3D投影显示装置；4、摄像头；5、载片台；6、铰接装置；7、调控手柄；101、三角稳定架；102、显示支架。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

一种基于增强现实的3D全息投影系统，包括支架1、显示屏2、3D投影显示装置3、摄像头4、PC机、载片台5，所述显示屏2、投影显示屏3、载片台5从上到下依次安装在支架上，显示屏2的屏幕朝下，所述3D投影显示装置3呈无底的金字塔形，金字塔形的4个侧面均为半透明的投影屏，所述摄像头4设置于金字塔形3D投影显示装置3的顶点处，摄像头4朝向所述载片台，载片台5用于放置待投影的二维照片，所述PC机分别与摄像头4和显示屏2电连接。

本发明基于增强现实的3D全息投影系统的结构如图1-2所示，为便于观察，金字塔形3D投影显示装置3的一个侧面未表示出来。

所述载片台5通过铰接装置6安装于支架上，载片台5通过铰接装置6实现摆动和转动。

所述铰接装置6为球形磁性铰接装置。

所述载片台5的边缘处设有调控手柄7。调控手柄7便于摆动可转动载片台。

所述支架1包括三角稳定架101以及固定于三角稳定架101上的显示支架102，所述显示屏2、3D投影显示装置3安装在显示支架102上，所述载片台5直接按照在三角稳定架101上。

本发明能够实现二维照片的3D全息投影，极大的扩展了二维图片的视觉效果，其结构简单、易于操作。

实施例2

本实施例提供一种实施例1所述基于增强现实的3D全息投影系统的使用方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1：视频采集：将待投影的二维真实场景的照片放置在载物台5上，摄像头4拍摄该照片并将视频传输到PC机；

S2：视频渲染：依次截取视频的帧作为当前图像，分析并获取的当前图像视觉场景中预先标定的目标锚点，通过目标锚点检测出当前图像视觉场景的平面位置和方向信息；以此信息作为插入3D计算机数字模型（CG模型）的坐标，所述3D计算机数字模型预先存储在PC机中的，通过坐标系变换的方法将当前图像和3D计算机数字模型叠加，生成3D增强现实图像；对生成的3D增强现实图像进行视频渲染，生成3D增强现实视频；

S3：全息投影：将渲染好的3D增强现实视频转换成为3D全息投影视频，并在3D全息投影显示装置3完成3D增强现实视频的全息投影显示；

所述载片台通过铰接装置安装于支架上，载片台的边缘处设有调控手柄，所述方法还包括：通过调控手柄摆动或转动载片台，使摄像头从不同距离和角度进行视频采集。可实现不同视角的3D增强现实图像的全息投影显示功能。

步骤S3中，所述方法还包括：通过显示屏的播放视频，并将其投影到金字塔形3D投影显示装置3的4块半透明的投影屏，从而在金字塔形内部形成3D全息投影的影像。

本实施例公开一种基于增强现实的3D全息投影系统的使用方法，包括视频采集、视频渲染和全息投影，将真实的二维照片和3D计算机数字模型联系在一起，并以增强现实的形式将原有的二维照片进行了视觉扩展以3D全息投影的形式显示出来，极大的扩展了二维图片的视觉效果，拥有巨大的社会效益和经济效益。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。