桌面全息显示一体机设备、方法、计算机程序产品及存储介质与流程

1.本发明涉及显示领域，尤其涉及一种桌面全息显示一体机设备、方法、计算机程序产品及存储介质。


背景技术：

2.全息显示技术(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技术，具有能够满足人眼视觉的全部感知，甚至观看者可以不借助头盔、眼镜等辅助装置进行观看三维图像的优点。随着显示技术不断的发展，全息显示技术获得了越来越多的关注。
3.当前市场上桌面级3d显示系统多采用偏振式显示原理，显示亮度不够，而且大部分产品采用分体式结构，光学动捕定位部分与显示载体分离，安装使用麻烦，且不稳定。在目前市场中的一体化产品中，产品大都采用计算单元与显示一体化设计，计算单元配置固定，不利根据不同使用场景更改配置。本发明针对以上缺陷，提出一种桌面一体化全息显示设备，既满足了动作捕捉设备与显示一体化，又避免了固定计算单元，限制用户使用场景的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种桌面全息显示一体机设备、方法、计算机程序产品及存储介质，用以适应各种不同的应用场景，根据不同内容的需要不断更新迭代计算单元。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种桌面全息显示一体机设备，包括：全息显示设备主体，用于将红外光学动作捕捉单元与全息显示单元在结构和功能上融合为一体，所述红外光学动作捕捉单元与全息显示单元采用共同主板供电，所述全息显示设备主体中内置带重力感应imu模块，当设备倾斜时可以感应设备的倾斜角度，将设备倾斜角度实时输出给全息内容，以实时调整显示的画面；
6.交互控制单元，包括全息追踪眼镜和交互控制笔，用于提供观看和控制全息3d内容，并通过全息追踪眼镜观看显示画面，所述全息追踪眼镜采用主动立体技术，通过控制左右眼镜片的开关与显示画面同步，间隔显示左右眼画面，造成视觉上的立体效果；
7.计算单元，用于运行全息内容和动作捕捉软件，可根据运行的全息内容复杂度，灵活配置不同的计算单元。
8.所述红外光学动作捕捉单元，包括红外光学双目捕捉相机，所述红外光学双目捕捉相机位于全息显示单元上端，用于实时捕捉全息追踪眼镜的位置信息，通过捕捉结果判断全息追踪眼镜是否在捕捉范围内，以实时调整全息显示设备的状态。
9.当全息追踪眼镜在捕捉区域出现时，全息画面显示为3d模式，当全息追踪眼镜离开捕捉区域时，全息画面显示为2d模式。
10.所述全息显示单元由主动立体显示屏体和全息控制模块构成，全息控制模块包括
位姿传感器、3d信号发射器、供电模块。
11.所述主动立体显示屏体采用高刷新率led屏体，全息控制模块控制屏体的显示画面以及显示频率，通过3d信号发射器与全息追踪眼镜连接，控制眼镜的左右眼镜片的开关与显示画面频率相同，以便在观看者视野内形成3d图像。
12.所述交互控制单元通过交互控制笔来操作控制显示的虚拟物体，交互控制笔由光学标记点和imu传感器组成，用于通过红外光学动作捕捉单元捕捉交互控制笔上的光学标记点和imu信息获取交互控制笔在空间中的位置信息，并将信息传输至全息内容。
13.本技术第二方面提供了一种桌面全息显示方法，包括：
14.通过位于全息显示单元上端的红外光学动作捕捉单元获取全息追踪眼镜和交互控制笔在动作捕捉空间中的三维位置信息，判断全息追踪眼镜是否在捕捉范围内，当全息追踪眼镜在捕捉区域出现时，全息画面显示为3d模式，否则，显示为2d模式；同时将全息追踪眼镜和交互控制笔的三维位置信息以及全息显示单元的倾斜角度传输给计算单元；
15.将所述全息追踪眼镜和交互控制笔在所述动作捕捉空间中的三维位置信息同步给全息显示单元，并通过交互控制笔来操作控制显示的虚拟物体；
16.根据全息显示单元的倾斜角度、所述全息追踪眼镜和交互控制笔在所述动作捕捉空间中的三维位置信息实时调整画面的显示角度，以显示出用户视角对应的出屏的全息立体画面。
17.所述全息显示单元上集成有位姿传感器，用户可根据自身的坐姿以及身高调整显示屏的倾斜角度，随着屏体的倾斜，实时测量屏体的倾斜角度，以便实时调整画面的显示角度。
18.本技术第三方面提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，可使得所述一个或多个处理器执行第二方面及第二方面中任意一种可能的实现方式中所述的方法。
19.本技术第四方面提供了一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行第二方面及第二方面中任意一种可能的实现方式中所述的方法。
20.本技术提供了一种桌面全息显示一体机设备，包括：全息显示设备主体，用于将红外光学动作捕捉单元与全息显示单元在结构和功能上融合为一体，所述红外光学动作捕捉单元与全息显示单元采用共同主板供电，所述全息显示设备主体中内置带重力感应imu模块，当设备倾斜时可以感应设备的倾斜角度，将设备倾斜角度实时输出给全息内容，以实时调整显示的画面；交互控制单元，包括全息追踪眼镜和交互控制笔，用于提供观看和控制全息3d内容，并通过全息追踪眼镜观看显示画面，所述全息追踪眼镜采用主动立体技术，通过控制左右眼镜片的开关与显示画面同步，间隔显示左右眼画面，造成视觉上的立体效果；计算单元，用于运行全息内容和动作捕捉软件，可根据运行的全息内容复杂度，灵活配置不同的计算单元。通过该方案，相比市场上的同类产品，具有独立计算单元，使设备使用更灵活，能够适应各种不同的应用场景，根据不同内容的需要不断更新迭代计算单元，同时采用双目高速红外光学动作捕捉相机和3d显示屏结合并增加imu位姿传感器，形成一体化机身，操
作方便，也能保障红外光学动作捕捉数据输出的准确稳定性。
附图说明
21.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
22.图1为本发明提供的一种桌面全息显示一体机设备的结构图；
23.图2为本发明提供的一种桌面全息显示方法流程图；
24.图3为本发明提供的一种桌面全息显示设备示意图；
具体实施方式
25.本技术实施例提供了一种全息显示方法、系统、计算机程序产品及存储介质，用以提高全息显示的效果。
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。在本技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。值得注意的是，“至少一项(个)”还可以解释成“一项(个)或多项(个)”。
27.需要说明的是，本技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
28.本技术实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本技术实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本技术实施例的任何限制。
29.现有的桌面级3d显示系统大部分产品采用分体式结构，光学动捕定位部分与显示载体分离，安装使用麻烦，且不稳定。而在目前市场中的一体化产品中，大都采用计算单元与显示一体化设计，计算单元配置固定。本技术则避免了上述问题，提出一种桌面全息显示一体机设备，即将显示单元与动作捕捉单元固定在一起，同时可以根据需求随时更换计算单元，具体参见如下实施例1。
30.实施例1：
31.本技术提供了一种桌面全息显示一体机设备，请参见图1，该设备100包括：
32.全息显示设备主体101，用于将红外光学动作捕捉单元1011与全息显示单元1012在结构和功能上融合为一体，红外光学动作捕捉单元1011与全息显示单元1012采用共同主板供电，全息显示设备主体中内置带重力感应imu模块，当设备倾斜时可以感应设备的倾斜角度，将设备倾斜角度实时输出给全息内容，以实时调整显示的画面；
33.其中，红外光学动作捕捉单元1011，包括红外光学双目捕捉相机，红外光学双目捕捉相机位于全息显示单元1012上端，用于实时捕捉全息追踪眼镜的位置信息，通过捕捉结
果判断全息追踪眼镜是否在捕捉范围内，以实时调整全息显示设备的状态。
34.具体说来，全息显示设备主体101将红外光学双目捕捉相机与3d显示屏体结合，采用共同主板供电设计，双目相机和3d显示屏体采用同一电源。全息显示设备主体101中内置带重力感应imu模块，当设备倾斜时可以感应设备的倾斜角度，将设备倾斜角度实时输出给全息内容，实时调整显示的画面。全息显示单元1012上部的红外光学相机实时捕捉全息追踪3d眼镜，通过捕捉结果判断全息追踪3d眼镜是否在捕捉范围内来实时调整全息显示设备状态。当全息追踪眼镜1021在捕捉区域出现时，画面显示为3d模式。当全息追踪眼镜1021离开捕捉区域时，画面显示为2d模式。
35.全息显示设备主体101与计算单元103通过usb连接线，将光学相机捕捉到的数据、位姿传感器获取的数据传输至计算单元，经过处理的数据传输至全息内容，从而完成交互控制及全息3d观看。
36.红外光学动作捕捉单元1011采用被动式红外光学动捕，该部分提供动作捕捉定位功能。通过精确设计的位置关系，将两个高速红外摄像头安置在全息显示单元1012上，在镜头外围采用大功率红外led灯提供红外光源。全息追踪眼镜1021上反光标记点会反射红外光，反射后的红外光被红外摄像头捕获，通过高速相机拍摄图像处理为灰度图，获取全息追踪眼镜1021上的反光球的二维坐标。通过两个镜头拍摄的两幅画面，获取同一时刻反光球的不同二维坐标，通过二维转三维算法计算出反光球在空间中的三维坐标。将获取的位置信息提供给全息显示内容，来获取正确的立体显示画面。
37.全息显示单元1012由主动立体显示屏体和全息控制模块构成，全息控制模块包括位姿传感器、3d信号发射器、供电模块等。
38.主动立体显示屏体采用高刷新率led屏体，全息控制模块控制屏体的显示画面以及显示频率，通过3d信号发射器与全息追踪眼镜1021连接，控制眼镜的左右眼镜片的开关与显示画面频率相同，以便在观看者视野内形成3d图像。集成设计的供电模块同时给红外光学相机和显示屏体提供电源，在屏体上集成位姿传感器，用户可以根据自身的坐姿以及身高调整显示屏倾斜角度，随着屏体的倾斜，实时测量屏体的倾斜角度。将倾斜数据传输至计算单元中的全息内容中，全息内容获取位姿数据后实时调整画面显示角度，配合全息追踪眼镜1021完成优秀的视觉体验。
39.交互控制单元102，包括全息追踪眼镜1021和交互控制笔1022，用于提供观看和控制全息3d内容，并通过全息追踪眼镜1021观看显示画面，全息追踪眼镜1021采用主动立体技术，通过控制左右眼镜片的开关与显示画面同步，间隔显示左右眼画面，造成视觉上的立体效果；当全息追踪眼镜1021在捕捉区域出现时，全息画面显示为3d模式，当全息追踪眼镜1021离开捕捉区域时，全息画面显示为2d模式。
40.同时利用眼镜上的跟踪标记点与红外光学动作捕捉单元1011，控制画面的显示角度从而达到更加立体的效果，使虚拟物体在视觉上显示于屏幕之外，获得出屏的立体效果。
41.通过交互控制笔1022来操作控制显示的虚拟物体，交互控制笔1022由光学标记点和imu传感器组成，通过红外光学动作捕捉单元1011捕捉笔上的光学标记点和imu信息从而获取交互控制笔1022在空间中的位置信息，同时将信息传输至全息内容。交互控制笔1022中的光学标记点被全息显示设备主体101中的红外光学相机捕捉后获取到标记点的三维坐标数据，交互控制笔1022中的imu模块根据笔在空间中的姿态提供旋转信息，经过算法整合
将光学三维坐标和imu旋转信息融合，输出交互控制笔1022在空间中的位姿数据。
42.计算单元103，用于运行全息内容和动作捕捉软件，为计算全息追踪眼镜1021和交互控制笔1022空间位置提供计算支持，可根据运行的全息内容复杂度，灵活配置不同的计算单元，即计算单元不是固定不变的，可以随时根据需求更换或者更新不同的计算配置。
43.本实施例提出了一种新的桌面级全息3d显示设备，相比市场上的同类产品，本方案具有独立的计算单元，使设备使用更灵活。能够适应各种不同的应用场景，根据不同内容的需要不断更新迭代计算单元。采用双目高速红外光学动作捕捉相机和3d显示屏结合并增加imu位姿传感器，形成一体化机身，操作方便。采用全息显示光学动捕设备一体化设计，也能保障红外光学动作捕捉数据输出的准确稳定性。
44.实施例2：
45.更进一步的，基于上述硬件结构模块，本技术本技术基于实施例1的设备还提供了一种桌面全息显示方法，该全息显示方法基于上述实施例中的各个结构系统模块，有益效果参见上述实施例，此处不再赘述。请参见图2，该方法可以包括：
46.步骤201：通过位于全息显示单元上端的红外光学动作捕捉单元获取全息追踪眼镜和交互控制笔在动作捕捉空间中的三维位置信息，判断全息追踪眼镜是否在捕捉范围内，当全息追踪眼镜在捕捉区域出现时，全息画面显示为3d模式，否则，显示为2d模式；同时将全息追踪眼镜和交互控制笔的三维位置信息以及全息显示单元的倾斜角度传输给计算单元；
47.步骤202：将全息追踪眼镜和交互控制笔在动作捕捉空间中的三维位置信息同步给全息显示单元，并通过交互控制笔来操作控制显示的虚拟物体；
48.步骤203：根据全息显示单元的倾斜角度、全息追踪眼镜和交互控制笔在动作捕捉空间中的三维位置信息实时调整画面的显示角度，以显示出用户视角对应的出屏的全息立体画面。
49.实施例3：
50.上述实施例1-2从模块化功能实体的角度对本技术实施例中的桌面全息显示设备和方法进行了详细描述，在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
51.图3是本技术实施例提供的一种桌面全息显示设备的示意图，该桌面全息显示设备400可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(cemtrml processimg umits，cpu)410(例如，一个或一个以上处理器)和存储器420，一个或一个以上存储应用程序433或数据432的存储介质430(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器420和存储介质430可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质430的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对桌面全息显示设备400中的一系列指令操作。更进一步地，处理器410可以设置为与存储介质430通信，在全息显示设备400上执行存储介质430中的一系列指令操作。
52.桌面全息显示设备400还可以包括一个或一个以上电源440，一个或一个以上有线或无线网络接口430，一个或一个以上输入输出接口460，和/或，一个或一个以上操作系统431，例如wimdows serve，nmc os x，umix，limux，freebsd等等。本领域技术人员可以理解，图3示出的桌面全息显示设备结构并不构成对桌面全息显示设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
53.本技术还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述桌面全息显示方法的步骤。
54.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
55.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(remd-omly nenory，ron)、随机存取存储器(rmmdon mccess nenory，rmn)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
56.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本技术的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本技术的目的。例如，一些特征可以忽略，或不执行。
57.本技术方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。
58.以上对本技术实施例所提供的一种全息显示方法、系统、计算机程序产品及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。