一种沉浸式投影系统及方法与流程

本发明涉及激光投影技术领域，具体涉及一种沉浸式投影系统及方法。

背景技术：

现有的一些3d投影体验系统多采用弧形的幕布，以提高立体效果，新兴的球幕则为圆顶式结构。球幕呈半球形，观众被包围其中，视银幕如同苍穹，由于球幕影像大而清晰，自观众面前延至身后，且伴有立体声环音，使观众如置身其间，临场效果十分强烈。球幕采用软质材料(pvc)制作，可做成充气球幕，也即气膜建筑，直径可以做到15米及以上。现有气膜建筑主要包括膜体和固定在膜体边缘的锚固装置，其中膜体利用智能化的机电设备提供内部空气增压，使其支撑形成建筑结构。

现有的3d投影体验系统为带来立体投影的效果，需要多台超清激光投影机按照不同的投影角度配合，从而将高清光影无缝接直接投放在所述半球形弧形幕布上。在实际安装、调整超清激光投影机的过程中，还需要根据实际情况对超清激光投影机的投影角度进行微调，以保证投影画面的质量。且根据投影画面的不同，超清激光投影机在投影画面的过程中还需要根据投影画面进行实时调整。现有的投影系统很难做到这一点，导致投影效果不好。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种沉浸式投影系统及方法，使超清激光投影机在投影过程中能够根据投影图像的不同自动进行姿态调整，使在半球形投影区域上的投影效果更好。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种沉浸式投影系统，包括投影模块、调整模块、控制模块和反馈摄像模块；

所述投影模块用于将投影图像投影到半球形投影区域上；

所述反馈摄像模块用于获取半球形投影区域上的显示图像；

所述控制模块用于对显示图像进行处理，以获取显示图像上的设定点的实际坐标值，并根据设定点的实际坐标值和设定点的理想坐标值计算坐标偏差值，由所述坐标偏差值得到姿态调整数据；

所述调整模块用于根据所述姿态调整数据对所述投影模块进行姿态调整，以使得显示图像上的设定点的实际坐标值与设定点的理想坐标值相匹配。

进一步，所述投影模块包括主机和与所述主机连接的多个超清激光投影机，所述主机用于存储所述投影图像并为每个所述超清激光投影机分配投影图像区域，多个所述超清激光投影机配合将投影图像完整地在球形屏幕上进行无缝接直接投放展示。

进一步，所述反馈摄像模块包括多个呈圆周阵列分布在所述半球形投影区域球心位置的摄像头，多个所述摄像头组合以对所述半球形投影区域形成全面覆盖，以获取所述半球形投影区域上的所有显示图像；其中，每个所述摄像头的坐标和摄像角度固定。

进一步，所述控制模块具体包括：图像分割单元、图像特征提取单元、坐标偏差值计算单元以及姿态调整数据生成单元；

所述图像分割单元用于将所述显示图像按照坐标网格线分割成多个不同的图像区域；

所述图像特征提取单元用于提取每个图像区域内的图像特征，以识别所述显示图像上的设定点，获得所述设定点的实际坐标值；

所述坐标偏差值计算单元用于计算设定点的理想坐标值与所述设定点的实际坐标值之间的差值，得到坐标偏差值；

所述姿态调整数据生成单元用于根据所述坐标偏差值生成姿态调整数据。

进一步，所述设定点设置有多个。

进一步，所述调整模块包括多个与所述超清激光投影机一一对应的调整座，所述调整座包括微控制器、升降部件、设置在所述升降部件上的旋转部件以及设置在所述旋转部件上的俯仰部件，所述超清激光投影机设置在所述俯仰部件上，所述微控制器与所述控制模块信号连接，用于根据所述姿态调整数据控制所述升降部件、旋转部件和俯仰部件运动。

进一步，所述升降部件包括底座和设置在所述底座上的步进电动推杆；所述旋转部件包括活动座和设置在所述活动座上的第一舵机，所述活动座设置在所述步进电动推杆顶端；所述俯仰部件包括u形座和设置在u形座一侧的第二舵机，所述u形座设置在所述第一舵机上，所述超清激光投影机转动安装在所述u形座内，并与所述第二舵机连接；所述步进电动推杆、第一舵机和第二舵机均与所述微控制器信号连接。

进一步，所述半球形投影区域由呈半球形扣合在地面上的环保气膜构成。

另一方面，本发明还提供了一种投影方法，适用于前述的沉浸式投影系统，包括以下步骤：

提供投影图像，投影模块将所述投影图像投影到半球形投影区域上；

获取所述半球形投影区域上的显示图像；

对显示图像进行处理，以获取显示图像上的设定点的实际坐标值，并根据设定点的实际坐标值和设定点的理想坐标值计算坐标偏差值，由所述坐标偏差值得到姿态调整数据；

根据所述姿态调整数据对所述投影模块进行姿态调整，以使得显示图像上的设定点的实际坐标值与设定点的理想坐标值相匹配。

进一步，所述对显示图像进行处理，以获取显示图像上的设定点的实际坐标值，并根据设定点的实际坐标值和设定点的理想坐标值计算坐标偏差值，由所述坐标偏差值得到姿态调整数据，具体包括：

将所述显示图像按照坐标网格线分割成多个不同的图像区域；

提取每个图像区域内的图像特征，以识别所述显示图像上的设定点，获得所述设定点的实际坐标值；

计算设定点的理想坐标值与所述设定点的实际坐标值之间的差值，得到坐标偏差值；

根据所述坐标偏差值生成姿态调整数据。

本发明的有益效果体现在：本发明的沉浸式投影系统及方法通过反馈摄像模块实时获取投影模块将投影图像投影在半球形投影区域上时的实际的显示图像，并通过控制模块对获取到的显示图像进行处理，已提取出显示图像中的设定点的实际坐标值，并计算出设定点的理想坐标值与所述设定点的实际坐标值之间的差值，得到坐标偏差值，最终得到姿态调整数据，调整模块根据所述姿态调整数据对所述投影模块进行姿态调整，以使得显示图像上的设定点的实际坐标值与设定点的理想坐标值相匹配。从而保证投影效果能够有效提升，给游客更好的视觉体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的一种沉浸式投影系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种沉浸式投影系统的摄像头的布置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种沉浸式投影系统的调整模块的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的一种沉浸式投影系统的调整模块的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的一种沉浸式投影系统的调整模块的结构示意图三。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本发明的一种沉浸式投影系统，包括投影模块101、调整模块102、控制模块103和反馈摄像模块104；

投影模块101用于将投影图像投影到半球形投影区域上；

反馈摄像模块104用于获取半球形投影区域上的显示图像；

控制模块103用于对显示图像进行处理，以获取显示图像上的设定点的实际坐标值，并根据设定点的实际坐标值和设定点的理想坐标值计算坐标偏差值，由坐标偏差值得到姿态调整数据；

调整模块102用于根据姿态调整数据对投影模块101进行姿态调整，以使得显示图像上的设定点的实际坐标值与设定点的理想坐标值相匹配。

具体的，投影模块101包括主机和与主机连接的多个超清激光投影机1，主机用于存储投影图像并为每个超清激光投影机1分配投影图像区域，多个超清激光投影机1配合将投影图像完整地在球形屏幕上进行无缝接直接投放展示。每台超清激光投影机1被提前设置在半球形投影区域3内的不同位置，且每台超清激光投影机1所投射的图像为投影图像的一部分，所有的超清激光投影机1在球形屏幕上投出的图像无缝拼接即可形成完整的投影图像。

如图2所示，反馈摄像模块104包括多个呈圆周阵列分布在半球形投影区域3球心位置的摄像头2，多个摄像头2组合以对半球形投影区域3形成全面覆盖，以获取半球形投影区域3上的所有显示图像；其中，每个摄像头2的坐标和摄像角度固定。每个摄像头2拍摄确定位置和确定角度的半球形投影区域3上的某一个位置的图像，所有的摄像头2完成对半球形投影区域3内的全面覆盖，且每个摄像头拍摄的照片互不重叠，从而将半球形投影区域3上的显示图像进行拆分，每个摄像头2只负责拍摄部分图像，从而保证每个摄像头2拍摄图像的清晰度，便于控制模块103对摄像头2拍摄的图片进行特征识别。

具体的，控制模块103具体包括：图像分割单元、图像特征提取单元、坐标偏差值计算单元以及姿态调整数据生成单元；

图像分割单元用于将显示图像按照坐标网格线分割成多个不同的图像区域；

图像特征提取单元用于提取每个图像区域内的图像特征，以对显示图像的设定点进行定位，获得显示图像的设定点的坐标值；

坐标偏差值计算单元用于计算设定点的理想坐标值与设定点的实际坐标值之间的差值，得到坐标偏差值；

姿态调整数据生成单元用于根据坐标偏差值生成姿态调整数据。

设定点可以设置有多个，图像特征提取单元最少只需要识别到其中一个即可，设定点为图像特征点，可以是投影图像中被标记的某个特殊图像或者其它易于通过图像识别软件被识别的图像特征。在半球形投影区域搭建好以后，设计人员会为半球形投影区域在控制模块103中建立一个坐标系，并将每台超清激光投影机1的在半球形投影区域内的坐标和所有的摄像头2的坐标进行记录，控制模块103内存储有每张投影图像在半球形投影区域的最佳投影位置时，每张显示图像上的每个设定点在半球形投影区域内的坐标值，即每个设定点的理想坐标值，即当每张显示图像上每个设定点在投影时均位于理想坐标点时，此时的投影效果最好。每个设定点的理想坐标值由计算机计算得出。

如图3-图5所示，调整模块102包括多个与超清激光投影机1一一对应的调整座4，调整座4包括微控制器5、升降部件6、设置在升降部件6上的旋转部件7以及设置在旋转部件7上的俯仰部件8，超清激光投影机1设置在俯仰部件8上，微控制器5与控制模块103信号连接，用于根据姿态调整数据控制升降部件6、旋转部件7和俯仰部件8运动，微控制器5可以选用plc或者单片机。具体的，升降部件6包括底座61和设置在底座61上的步进电动推杆62；旋转部件7包括活动座71和设置在活动座71上的第一舵机72，活动座71设置在步进电动推杆62顶端；俯仰部件8包括u形座81和设置在u形座81一侧的第二舵机82，u形座81设置在第一舵机72上，超清激光投影机1转动安装在u形座81内，并与第二舵机82连接；步进电动推杆62、第一舵机72和第二舵机82均与微控制器5信号连接。步进电动推杆62用于调整超清激光投影机1的高度，第一舵机72用于调整超清激光投影机1的左右旋转角度，第二舵机82用于调整超清激光投影机1的俯仰投影角度。

半球形投影区域3由呈半球形扣合在地面上的环保气膜构成，采用环保气膜制作安装拆卸方便，节省组装搭建时间，节省人力。

另一方面，本发明的实施例还提供了一种投影方法，适用于前述的沉浸式投影系统，包括以下步骤：

提供投影图像，投影模块将投影图像投影到半球形投影区域上；

获取半球形投影区域上的显示图像；

对显示图像进行处理，以获取显示图像上的设定点的实际坐标值，并根据设定点的实际坐标值和设定点的理想坐标值计算坐标偏差值，由坐标偏差值得到姿态调整数据；

根据姿态调整数据对投影模块进行姿态调整，以使得显示图像上的设定点的实际坐标值与设定点的理想坐标值相匹配。

进一步，对显示图像进行处理，以获取显示图像上的设定点的实际坐标值，并根据设定点的实际坐标值和设定点的理想坐标值计算坐标偏差值，由坐标偏差值得到姿态调整数据，具体包括：

将显示图像按照坐标网格线分割成多个不同的图像区域；

提取每个图像区域内的图像特征，以识别显示图像上的设定点，获得设定点的实际坐标值；

计算设定点的理想坐标值与设定点的实际坐标值之间的差值，得到坐标偏差值；

根据坐标偏差值生成姿态调整数据。

综上，本发明实施例提供的沉浸式投影系统和方法通过反馈摄像模块实时获取投影模块将投影图像投影在半球形投影区域上时的实际的显示图像，并通过控制模块对获取到的显示图像进行处理，已提取出显示图像中的设定点的实际坐标值，并计算出设定点的理想坐标值与设定点的实际坐标值之间的差值，得到坐标偏差值，最终得到姿态调整数据，调整模块根据姿态调整数据对投影模块进行姿态调整，以使得显示图像上的设定点的实际坐标值与设定点的理想坐标值相匹配。从而保证投影效果能够有效提升，给游客更好的视觉体验。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。