一种舞台交互系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及人机交互技术，特别是涉及一种舞台交互系统。
【背景技术】
[0002] 人机交互技术（Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入 输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术，它包括机器通过输出或显示设备给 人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备上输入有关信息。现在，以智能手机、 平板计算机为代表的触摸交互技术，使人们在与机器对话时，获得了非常优异的交互体验。
[0003] 但是，随着人机交互技术的进一步延伸，交互手段和交互设计有了新的内容，传统 触摸交互技术（电阻屏、电容屏、红外线光栅屏等）的弊端开始暴露，其囿于人体所能触及 的范围以及触摸屏幕本身的面积限制，而难于使用于大型舞台的舞台屏幕上。
[0004] 激光雷达触控技术采用激光雷达探测装置形成放射状激光扫描面，检测所述扫描 面上的触摸动作进而定位一个或多个触摸点的位置信息，相对于传统的红外技术，具有对 环境光线不敏感，抗干扰能力强，不受屏幕形状和边界限制等优点，适合用于舞台交互。但 是由于激光雷达接受传感器的体积和功率限制，有效的检测半径仅为3m，形成的扫描面为 半径3m的半圆，检测量有限。
【发明内容】
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种基于激光雷达的舞台交互系统，能够解决 目前激光雷达触控技术中检测量有限的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光雷达的舞台交互系统，包括：至少 两个激光雷达探测装置、控制主机以及舞台屏幕；所述至少两个激光雷达探测装置连接所 述控制主机；其中所述激光雷达探测装置在舞台上的表演人员前面形成放射状激光扫描 面，检测所述扫描面上的触摸动作进而定位触摸点的极坐标信息；所述控制主机根据所述 触摸点的极坐标信息和对应激光雷达探测装置的空间位置信息计算出触摸点的空间位置。
[0007] 其中所述至少两个激光雷达探测装置分布于所述舞台屏幕周边。
[0008] 其中所述控制主机捕捉表演人员连续的触摸动作形成的触摸轨迹，并对所述触摸 轨迹进行缩放处理之后投射在所述舞台屏幕上。
[0009] 其中所述至少两个激光雷达探测装置形成的激光扫描面在同一平面上，并且形成 的激光扫描面部分重叠。
[0010] 其中所述至少两个激光雷达探测装置形成的激光扫描面至少在两个不同平面上， 并且沿着垂直于激光扫描面的方向分布，以实现立体触控。
[0011] 其中所述至少两个激光雷达探测装置使用的激光频率各不相同，并且所述至少两 个激光雷达探测装置中的每个激光雷达探测装置只检测与自身发出激光频率相同的激光。
[0012] 其中所述至少两个激光雷达探测装置使用的激光为调制激光，所述至少两个激光 雷达探测装置中的每个激光雷达探测装置使用的调制激光包含自身识别信息，并且所述至 少两个激光雷达探测装置中的每个激光雷达探测装置识别出包含自身识别信息的调制激 光并进行处理。
[0013] 其中所述激光雷达探测装置包括红外激光雷达发射器，红外激光雷达接收传感器 和电机；所述红外激光雷达发射器和所述红外激光雷达接收传感器固定在所述电机的输出 轴上；所述电机带动所述红外激光雷达发射器和所述红外激光雷达接收传感器往复运动。
[0014] 其中所述至少两个激光雷达探测装置中的任意一个激光雷达探测装置的红外激 光雷达接收器不会接受其他激光雷达探测装置直接射入的红外激光。
[0015] 其中所述至少两个激光雷达探测装置与所述控制主机之间的连接方式为有线连 接和/或无线连接。
[0016] 本发明的有益效果是：利用激光雷达探测装置形成的触摸屏，使舞台上的表演人 员可以与舞台屏幕实现实时交互，并且通过至少两个激光雷达探测装置的协调和组合可以 解决远端检测精度下降的问题，有效的扩大检测量。
【附图说明】
[0017] 图1是现有技术中基于激光雷达的舞台交互系统的示意图；
[0018] 图2是本发明舞台交互系统一个实施例中两个激光雷达探测装置相对设置并且 扫描面部分重叠的示意图；
[0019] 图3是本发明舞台交互系统一个实施例中在同一平面上的至少两个激光雷达探 测装置组合检测触摸点的流程图；
[0020] 图4是本发明舞台交互系统另一个实施例中多个激光雷达探测装置形成的扫描 面在同一平面上的示意图；
[0021] 图5是本发明舞台交互系统又一个实施例中多个激光雷达探测装置形成的扫描 面在不同平面上实现立体触控的示意图；
[0022] 图6是本发明舞台交互系统又一个实施例中扫描面在不同平面上的多个激光雷 达探测装置组合检测触摸点的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 图1为现有技术中基于激光雷达的舞台交互系统的示意图。现有技术中激光雷达 舞台交互系统包括激光雷达探测装置1、控制主机2以及舞台屏幕3,其中激光雷达探测装 置1连接控制主机2。
[0024] 激光雷达探测装置1在舞台上的表演人员前面形成放射状激光扫描面11，检测舞 台上的表演人员的手指或使用的其他物体对激光的阻挡信息来确定触摸点12的极坐标信 息，并将极坐标信息传送给控制主机2。控制主机2根据触摸点12的极坐标信息和激光雷 达探测装置1的空间位置信息计算出触摸点12的空间位置，并根据该空间位置判断是否需 要更新显示内容；如果需要，舞台屏幕3输出更新后的显示内容。具体上可以类似于在触摸 屏上的触控操作，只是在本发明实施方式中用激光雷达探测装置1形成的扫描面11代替触 摸屏。表演人员在表演的同时，可以即时控制身后的舞台屏幕3的显示，实现了真正意义上 的舞台表演的实时交互，而非依靠后台工作人员的时间协同；当然，表演人员也可以面向舞 台屏幕，此时扫描面位于表演人员与舞台屏幕之间，表演人员还可以侧向舞台屏幕，此时扫 描面垂直或倾斜于舞台屏幕。
[0025] 图中扫描线之间的角间距仅为示意，实际角间距受到激光雷达探测装置中动力装 置（一般为步进电机或伺服电机）和激光脉冲频率的限制。可以看出在放射状激光扫描面 11中，离激光雷达探测装置1越远，两条扫描线之间的距离越远，触摸点12的定位精度越 低。激光雷达探测装置1有效的检测半径仅为3m，形成的扫描面为半径3m的半圆，检测量 有限。
[0026] 参阅图2,为解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光雷达的人机交互系统实 施方式，系统包括：
[0027] 至少两个激光雷达探测装置（图2以两个激光雷达探测装置为例）201和202、控 制主机220以及舞台屏幕230。至少两个激光雷达探测装置201和202连接控制主机220。 激光雷达探测装置201和202在舞台上的表演人员（图中未画出）前面形成放射状激光扫 描面211和212,检测所述扫描面211和212上的触摸动作进而定位触摸点241和242的 极坐标信息。控制主机220根据触摸点241和242的极坐标信息和对应激光雷达探测装置 201和202的空间位置信息计算出触摸点241和242的空间位置。其中两个激光雷达探测 装置201和202检测半径和扫描线的角间距相同，两者相对设置使得形成的扫描面211和 212在同一平面上并且部分重叠。系统安装完成之后需要进行校准，以舞台屏幕230为参考 获得激光雷达探测装置201和202的空间位置，并且确保扫描面211和212在同一个平面 上并且部分重叠。
[0028] 因本发明实施方式中将激光雷达探测装置201和202设置为扫描面211和212在 同一个平面上并且部分重叠，因此在重叠区域能够提高检测精度，以下描述提高检测精度 的原理：