专利名称：交互电子沙盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种沙盘，尤指一种交互电子沙盘。
背景技术：
沙盘分为简易沙盘和永久性沙盘。简易沙盘是用泥沙、标记等简易装置在场地上临时堆制的，永久性沙盘是根据地形图或实地地形按一定比例用泡沫塑料板(或三合板)、 石膏粉、纸浆等材料制作的，能长期保存，也称实体沙盘。实体沙盘具有立体感强、形象直观等特点，在军事、教学、旅游及房地产开发等许多领域都有广泛应用，常用来制作经济发展规划和大型工程建设的模型，颇受计划决策者和工程技术人员的青睐。但实体沙盘由于占地面积大、携带不便、表现方式单调、表现内容有限且难以更新、交互性差，已不能适应当前科学管理和规划、决策的要求。投影仪作为一种重要的显示设备，已经广泛地应用到军事、教学、企业等多种部门。它所完成的大幅面、高清晰的多媒体演示功能，使展览、教学和会议等达到很好的效果。 2008年北京奥运会开幕式以及2010上海世博会绚丽多彩的投影特效，更让我们惊叹科技和艺术的完美融合。为解决传统实体沙盘的诸多不足，本文提出了交互电子沙盘的概念，综合运用计算机视觉、投影技术设计并实现了交互电子沙盘。
发明内容本发明涉及一种交互电子沙盘，该交互电子沙盘是由投影沙盘系统、投影显示系统、图像采集交互控制系统和计算机系统组成，如图1。其中，投影沙盘系统是由实际沙盘和投影机组成。投影显示系统是由显示器、屏幕、投影机组成。图像采集交互控制系统是由激光遥控器、摄像机组成。投影沙盘系统完成多媒体与实体模型的精准融合；投影显示系统进行交互目标的动态信息展示，完成交互效果的渲染输出；图像采集交互控制系统以计算机视觉技术为核心，提供人机交互方式；整个系统的场景管理、场景渲染、图像采集与跟踪定位、交互分析与判断都是在图像工作站中完成。交互电子沙盘基于实体沙盘模型，利用计算机进行虚拟场景构建和多媒体信息渲染，通过投影、显示器等多种方式同步演示文字、图片、视频、虚拟场景等信息，结合灯光，生动直观地进行展示，从而让参观者形象地获取简明、优美、逼真的动态信息。此外，采用多光点识别跟踪技术，通过激光笔进行图片浏览与虚拟场景漫游等交互。交互电子沙盘信息展示方式新颖，演示效果更加形象、生动、全面、高效，带给参观者极大的信息量和融入交互体验感，实现了交互的自然性和高效性。
[0011]图1交互电子沙盘框架结构示意图图2本实用新型交互电子沙盘实施例中实体沙盘
具体实施方 式以中国人民大学附属中学及周边交通环境为范围构建对应的实体沙盘，如图2。在实体沙盘的正上方有一台投影机，综合考虑投影机的价格、投影亮度、尺寸大小等因素，选择明基MP515。该投影机将数字图像投影到实际沙盘上，构成投影沙盘。分析投影面的形状，采用图像配准和抠像投影技术，投影沙盘与实体沙盘模型可以进行无缝的结合，表现效果更为优美、逼真，具有更强的动态性、交互性和可延展性。我们可使投影机在特定的投影区域投出需要的特效，如在实体沙盘的局部区域产生目标汇聚、人群活动的效果。在实体沙盘的正前方设置一台普通液晶显示器，进行交互效果显示，每一个元素都可以当作一个对象进行人机交互。为提高使用者的交互沉浸感，可增大显示器面积，或者使用投影屏幕和投影机，将人当前关注的信息投影到该投影屏幕上，如各个宣传主题图片。 这就构成投影显示系统。使用者可通过激光笔与互交电子沙盘进行交互。互交电子沙盘采用光学式的多光点捕捉方法。激光笔发射出高亮度光点。采用图像稳定的高档摄像机，摄像机置于实体沙盘的上方和显示器的前方采集图像，分别用于实时捕捉实体沙盘和投影屏幕上的交互激光点，并进行定位跟踪，从而识别交互操作。这些构成图像采集交互控制系统。计算机系统用于虚拟场景的构建和多媒体信息的处理渲染。对摄像机采集到的图像进行一系列的处理，提取交互目标点坐标位置，分析交互事件，完成交互效果的输出。具体来说，计算机进行场景渲染和投影图像输出，用于向用户实时解说当前用户所关注的信息，实现人与沙盘多维立体的动态交互。硬件准备完成后进行互交电子沙盘连接和调试，将计算机的视频信号分为左屏的投影画面和右屏的显示器画面，投影画面与实体沙盘进行图像配准，通过调整程序中的图像坐标完成投影沙盘的融合。固定摄像机以识别、定位、跟踪交互光点。通过投影机在沙盘上投射对应的图像，使用显示器进行交互效果的展示。经过测试，互交电子沙盘可实现多光点的精确定位和跟踪，准确判断交互事件。虚拟场景、图片等多媒体与实体沙盘结合展示， 使使用者参与其中的交互，获取更大的信息量和更强的沉浸感。(1)在沙盘上设置四个热区，各个热区有标注，用激光笔点击热区时有扫描线汇聚效果，同时在显示器上展示对应主题的图片、视频，分为交通安全教育、火灾防护和逃生、地震防护和逃生、学校简介四个主题。(2)热区介绍宿舍楼热区点击时宿舍楼出现着火效果，同时展示火灾防护和逃生的图片、视频。体育场热区点击时展示地震防护和逃生的图片。交通十字路口热区通过投影完成汽车、行人红灯停绿灯行的效果，点击路灯可改变颜色，点击热区时展示交通安全宣传图片和视频。高中楼热区点击时展示人大附中的图片。(3)通过激光笔，显示器上的图片组件可实现拖动、缩小、放大等交互效果。
权利要求1.一种交互电子沙盘，其特征在于，所述的交互电子沙盘由投影沙盘系统、投影显示系统、图像采集交互控制系统和计算机系统组成。
2.根据权利要求1所述的交互电子沙盘，其特征在于，其中所述的投影沙盘系统是由实际沙盘和投影机组成。
3.根据权利要求1所述的交互电子沙盘，其特征在于，其中所述的投影显示系统是由显示器、屏幕、投影机组成。
4.根据权利要求1所述的交互电子沙盘，其特征在于，其中所述的图像采集交互控制系统是由激光遥控器、摄像机组成。
专利摘要本实用新型涉及一种交互电子沙盘，交互电子沙盘主要由投影沙盘系统、投影显示系统、图像采集交互控制系统和计算机系统组成，通过综合运用计算机视觉、投影技术，设计并实现了交互电子沙盘。交互电子沙盘采用多光点识别跟踪技术，结合人机交互方式，通过文字、图片、视频等渠道进行信息展示，展示效果形象生动，交互效果自然高效。将交互电子沙盘应用于中小学生安全教育，让学生在有趣的交互中学习安全知识，具有很强的教育意义。
文档编号G09B19/00GK202003534SQ20112000373
公开日2011年10月5日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者王秉劼 申请人:王秉劼