一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统的制作方法

本实用新型涉及舞台展示系统技术领域，更具体地说，它涉及一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统。

背景技术：

随着经济、科技的迅速发展，人们对观看艺术演出的舞台展示效果的要求越来越高，现有的舞台展示系统通常采用人工或定时变换场景画面的方式，实现虚拟影像与现实场景的结合，这种方式无法实现表演者与舞台场景的互动，无法满足人们更高层次的要求。

针对上述问题，目前，公开号为CN203630822U的中国专利公开了一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统，其技术方案要点是：包括行为采集单元，采集用于生成表演者的表演行为的训练数据或现场数据；行为学习单元，利用支持向量机分类器学习所述训练数据，得到表演者的预设行为；利用所述现场数据得到表演者的现场行为；表演意图分析单元，根据表演者的当前现场行为与相应预设行为的对应关系，获得表演者的表演意图； 布景单元，其上保存有与表演者的表演意图相对应的多个场景，所述布景单元根据所述表演意图，选择相应的场景加载到舞台上；所述场景包括相应的声音、灯光、静态画面和动态画面。

这种舞台交互集成系统根据表演者的当场行为与预设行为的对应关系，获得表演者的表演意图，再根据表演意图，选择相应的场景画面投影到舞台上，从而实现了表演者与舞台场景的互动。但是由于通常舞台场景是投影到舞台的幕墙上来显示出，表演者在表演时与幕墙的距离会不断发生变化，而投影的光源与幕墙的距离是一定的，因此当表演者过于靠近和远离幕墙时，会对观众的视觉效果造成一定的影响。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统，具有提高观众视觉效果的功能。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统，包括舞台基体和幕墙，所述舞台基体包括用于表演者站立的表演区和用于承载所述幕墙的背景区，所述幕墙滑动连接在所述舞台基体上，所述舞台基体上设有驱动装置，以及

控制所述驱动装置产生正向驱动力以驱动所述幕墙靠近表演区或产生反向驱动力以驱动所述幕墙远离表演区的控制装置；

所述控制装置包括

距离传感器，设置在幕墙朝向表演区一侧，用于检测表演者与幕墙之间距离以输出与距离正相关的距离信息；

比较电路，耦接所述距离传感器，用于接收距离信息并将其与所述比较电路预设的距离区间比较，在所述距离信息超出距离区间的范围外时输出反应表演者与幕墙过近或过远的比较信号；

执行电路，耦接所述比较电路，用于接收所述比较信号，并在所述比较信号反应过远时，控制驱动装置产生正向驱动力，在所述比较信号反应过近时，控制驱动装置产生反向驱动力。

通过采用上述技术方案，在表演的过程中，表演者与幕墙之间的间距随着表演者移动的距离会发生变动，距离传感器用于测量表演者与幕墙之间的距离，并将检测到的距离信信息输出至比较电路，比较电路将预设距离区间与距离信息进行比较，若距离信号小于预设距离区间的最小值，则判定表演者离幕墙距离较近，执行电路即控制驱动装置输出正向驱动力，驱动幕墙朝远离表演者的方向移动，从而使表演者与幕墙之间的距离不至于过近；若距离信息大于预设距离区间的最大值，则判定表演者离幕墙距离较远，执行器电路即控制驱动装置输出反向驱动力，驱动幕墙朝靠近表演者的方向移动，从而使表演者与幕墙之间的距离不至于过远；通过控制装置与驱动装置的配合使用，使表演者与幕墙之间的距离保持在一个合适的范围内，从而减少了表演者距离幕墙过近或过远影响观众的视觉效果。

本实用新型进一步设置为：所述比较电路包括

第一比较器，其具有一下限距离值，用于在表演者靠近所述幕墙至小于该下限距离值时发出正向控制信号；

第二比较器，其具有一上限距离值，用于在表演者远离所述幕墙至大于该上限距离值时发出反向控制信号；

所述执行电路包括

第一继电器电路，其与第一比较器的输出端相连，其响应于正向控制信号控制所述驱动装置输出正向驱动力；

第二继电器电路，其与第二比较器的输出端相连，其响应于反向控制信号控制所述驱动装置输出反向驱动力。

通过采用上述技术方案，第一继电器用于控制驱动装置产生正向驱动力，驱动幕墙远离表演者，第一比较器的下限距离值为判定表演者距离幕墙过近的临界距离值；而第二继电器电路用于控制驱动装置产生反向驱动力，驱动幕墙靠近表演者，第二比较器的上限距离值为判定表演者距离幕墙过远的临界距离值；通过比较电路和执行电路的配合使用，使表演者与幕墙的距离基本处于距离上限值与距离下限值之间，从而减少了表演者与幕墙之间因距离过远或过近而影响观众视觉效果的现象发生。

本实用新型进一步设置为：所述驱动装置包括固定在所述舞台基体上的第一驱动电机、固定在所述第一驱动电机转轴上的驱动齿轮、以及固定在所述幕墙上且与所述驱动齿轮相啮合的驱动齿条；所述第一驱动电机串联连接在所述执行电路中。

通过采用上述技术方案，第一驱动电机转动即带动驱动齿轮转动，使驱动齿条发生滑移，从而驱动幕墙发生移动，第一驱动电机的正转和反转受执行电路控制，通过第一驱动电机的正转和反转即可实现幕墙远离或靠近表演者。

本实用新型进一步设置为：所述驱动装置包括固定在所述舞台基体上的第二驱动电机、固定在所述第二驱动电机转轴上且转动连接在所述舞台基体上的驱动螺杆、以及固定在所述幕墙上且与所述驱动螺杆螺纹连接的固定座；所述第二驱动电机串联连接在所述执行电路中。

通过采用上述技术方案，第二驱动电机转动即带动驱动螺杆转动，由于固定座与驱动螺杆螺纹连接，在驱动螺杆转动的过程中驱动螺杆与固定座之间可以发生螺纹传动，从而驱动幕墙发生移动，第二驱动电机的正转和反转受执行电路控制，通过第二驱动电机的正转和反转即可实现幕墙远离或靠近表演者。

本实用新型进一步设置为：所述驱动装置包括固定在所述舞台基体上的驱动气缸、驱动所述驱动气缸的活塞杆往复伸缩的气源装置；所述气缸的活塞杆固定在所述幕墙上，所述气源装置串联连接在所述执行电路中。

通过采用上述技术方案，气源装置为驱动气缸活塞杆的伸缩提供动力源，气缸活塞杆往复伸缩的过程中即可带动幕墙发生移动，气源装置的气路变化受执行电路控制，通过气源装置的气路变化实现驱动气缸的伸缩变化，即可实现幕墙远离或靠近表演者。

本实用新型进一步设置为：沿所述幕墙长度方向的两侧设有支撑架，所述支撑架包括固定在所述幕墙上且滑动连接在所述舞台基体上的滑移杆、两端分别固定在所述滑移杆和所述幕墙上的加强杆。

通过采用上述技术方案，滑移杆、加强杆与幕墙之间形成了一个三角形状的稳定结构，从而对幕墙形成稳定的支撑，使幕墙在滑移的过程中保持平稳，减少了幕墙在移动过程中出现一侧偏移力较大的情况发生。

本实用新型进一步设置为：所述舞台基体上开设有供所述滑移杆滑移的滑槽，所述滑槽背离表演者一侧的内壁上设有第一常闭式触点开关，且所述滑槽靠近表演者一侧的内壁上设有第二常闭式触点开关；所述第一常闭式触点开关传串联连接在所述第一继电器电路中，且所述第二常闭式触点开关串联连接在所述第二继电器电路中。

通过采用上述技术方案，当滑移杆抵触在第一常闭式触点开关，第一常闭式触点开关断开，从而使第一继电器电路断路，驱动装置即无法提供正向驱动力使幕墙继续远离表演者；而当表演者远离幕墙后，第二继电器电路即控制驱动装置产生反向驱动力，使幕墙靠近表演者，从而第一常闭式触点开关重新闭合，第一继电器电路再次导通；

当滑移杆抵触在第二常闭式触点开关上时，第二常闭式触点开关断开，从而使第二继电器电路断路，驱动装置即无法提供反向驱动力使幕墙继续靠近表演者；而当表演者靠近幕墙后，第一继电器电路即控制驱动装置产生正向驱动力，使幕墙远离表演者，从而第二常闭式触点开关重新闭合，第二继电器电路再次导通；

通过设置第一常闭式触点开关和第二常闭式触点开关，使幕墙位于舞台基体上合适的位置，从而减少幕墙偏离舞台较远的情况发生。

本实用新型进一步设置为：所述滑移杆的底部设有滚轮。

通过采用上述技术方案，滚轮将滑移杆与滑槽之间一部分滑动摩擦力转换成滚动摩擦力，从而减少了滑移杆与滑槽之间的摩擦力，使滑移杆滑动过程更加方便。

本实用新型进一步设置为：所述幕墙的底端固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆的两端固定连接在所述滑移杆上。

通过采用上述技术方案，第一连接杆提高了幕墙与支撑架之间的整体性，同时增加了幕墙的结构强度，由于驱动装置通常由一侧产生驱动力，第一连接杆可以提高幕墙两侧力的传输，从而使幕墙滑移更加平稳。

本实用新型进一步设置为：所述幕墙的上端固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆与所述加强杆固定连接。

通过采用上述技术方案，第二连接杆进一步提高了幕墙与支撑架之间的整体性以及幕墙的结构强度。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

其一，通过距离传感器、驱动装置和控制电路的配合使用，使表演者与幕墙之间的距离保持在一个合适的范围内，从而减少了表演者距离幕墙过近或过远影响观众的视觉效果；

其二，支撑架的设置，对幕墙形成较好的支撑，从而使幕墙滑动过程更加平稳；

其三，第一常闭式触点开关和第二常闭式触点开关的设置，使幕墙位于舞台基体上合适的位置，从而减少幕墙偏离舞台较远的情况发生；

其四，第一连接杆和第二连接杆的设置，提高了幕墙与支撑架之间的整体性，增加了幕墙的结构强度，使幕墙滑移更加平稳。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图一中的A部、B部放大图；

图3为实施例一中去除舞台基体后的结构示意图；

图4为图3中的C部放大图；

图5为控制电路的电路图；

图6为实施例二中去除舞台基体后的结构示意图；

图7为图6中的D部放大图；

图8为实施例三中去除舞台基体后的结构示意图；

图9为图8中的E部放大图。

图中：1、舞台基体；11、滑槽；2、幕墙；21、距离传感器；22、第一连接杆；23、第二连接杆；3、支撑架；31、滑移杆；311、滚轮；32、加强杆；4、驱动装置；41、第一驱动电机；42、驱动齿轮；43、驱动齿条；44、第二驱动电机；45、驱动螺杆；46、固定座；47、驱动气缸；48、气源装置；5、控制装置；51、比较电路；A1、第一比较器；A2、第二比较器；52、执行电路；521、第一继电器电路；522、第二继电器电路；S1、第一常闭式触点开关；S2、第二常闭式触点开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例一：一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统，如图1所示，舞台基体1上滑动连接有用于投影舞台场景的幕墙2，幕墙2将舞台基体1分隔成用于供表演者站立和表演的表演区和用于承载幕墙2的背景区；

如图1和图3所示，沿幕墙2长度方向的两侧的设有支撑架3，支撑架3包括固定在幕墙2底端的滑移杆31和两端分别固定在滑移杆31和幕墙2上的加强杆32，滑移杆31的下表面一体成型有滑块，从而使滑移杆31呈T形结构，舞台基体1上开设有呈T形的滑槽11，滑块与滑槽11相配合形成了滑移杆31与幕墙2的滑动连接；且滑移杆31将幕墙2向上抬升一小段距离，从而使幕墙2不会与舞台基体1接触而产生摩擦力，由于滑移杆31固定在幕墙2上，滑移杆31与舞台基体1之间的滑动连接即形成了幕墙2与舞台基体1之间的滑动连接；

如图1所示，滑移杆31和加强杆32均通过焊接的方式固定在幕墙2上，滑移杆31、加强杆32和幕墙2之间形成三角形状的稳定结构，从而对幕墙2形成稳定的支撑作用，通常在幕墙2的前后两侧对称设置两根加强杆32，使幕墙2的前后两侧均得到支撑；

如图1所示，幕墙2的下端通过螺栓固定有第一连接杆22，第一连接杆22的两端均焊接在位于幕墙2两侧的滑移杆31上，幕墙2的上端通过螺栓固定有第二连接杆23，第二连接杆23的两端均焊接在位于幕墙2两侧的加强杆32上；第一连接杆22和第二连接杆23提高了幕墙2与支撑架3之间的整体性，同时增加了幕墙2的结构强度，使幕墙2滑移更加平稳；

如图3所示，在滑移杆31的下表面焊接有多个滚轮311，滚轮311抵触在滑槽11的底壁上，从而将滑移杆31与滑槽11之间一部分滑动摩擦力转换成滚动摩擦力，减少了滑移杆31与滑槽11之间的摩擦力，使滑移杆31滑动过程更加方便。

如图3和图4所示，舞台基体1上设有用于驱动幕墙2滑移的驱动装置4，驱动装置4包括固定在舞台基体1上的第一驱动电机41、固定在第一驱动电机41转轴上的驱动齿轮42、以及固定在幕墙2上且与驱动齿轮42相啮合的驱动齿条43；通常在舞台基体1内开设有安装槽，将第一驱动电机41内置于舞台基体1，驱动齿条43焊接在滑移杆31的一侧表面上，即相当与固定在幕墙2上，从而使第一驱动电机41的驱动力能够更好的传递到幕墙2上驱动幕墙2滑移。

如图5所示，第一驱动电机41连接有用于控制其正转产生正向驱动力和反转产生反向驱动力的控制装置5，控制装置5包括距离传感器21、比较电路51和执行电路52；

如图1所示，距离传感器21固定在幕墙2朝向表演区的一侧，距离传感器21用于检测表演者与幕墙2之间的距离并输出与距离正相关的距离信息；

如图5所示，比较电路51包括第一比较器A1和第二比较器A2，执行电路52包括第一继电器电路521和第二继电器电路522；距离传感器21的输出端耦接于第一比较器A1的同相输入端，其反相输入端连接一代表下限距离值的参考电压Vref1，其输出端与第一继电器电路521的输入端相连；同时距离传感器21的输出端耦接于第二比较器A2的反相输入端，其正向输入端连接一代表上限距离值的参考电压Vref2，其输出端与第二继电器电路522的输入端相连；

如图5所示，其电路连接关系为：距离传感器21的输出端分别连接第一比较器A1的同相输入端和第二比较器A2的反相输入端，第一比较器A1反相输入端连接参考电压Vref1，第一比较器A1的输出端连接电阻R1后连接一NPN型三极管Q1的基极，其发射极与继电器KM1的线圈串联；

第二比较器A2反相输入端连接参考电压Vref2，第二比较器A2的输出端连接电阻R2后连接一NPN型三极管Q2的基极，其发射极与继电器KM2的线圈串联；

在第一比较器A1的输出端与其电源输入端之间串联连接继电器KM1的常开触点开关K11，继电器KM1的线圈连接继电器KM2的常闭触点开关K22；在第二比较器A2的输出端与其电源输入端之间串联连接继电器KM2的常开触点开关K21，继电器KM2的线圈连接继电器KM1的常闭触点开关K12；

继电器KM1的线圈控制第一驱动电机41正转产生正向驱动力，使幕墙2远离表演者；继电器KM2的线圈控制第一驱动电机41反转产生反向驱动力，使幕墙2靠近表演者。

其控制过程为：距离传感器21检测出表演者与幕墙2之间的距离并向第一比较器A1和第二比较器A2输出检测信号，当表演者与幕墙2之间的距离过近且小于下限距离值时，第一比较器A1输出高电平信号，将三极管Q1导通，继电器KM1的线圈得电，即控制第一驱动电机41正转，第一驱动电机41产生正向驱动力，在驱动齿轮42和驱动齿条43的啮合作用下，带动幕墙2朝向远离表演者的方向滑移；而继电器KM1的线圈得电时，常开触点开关K11被吸合而导通，常闭触点开关K12被吸合而断开；同时由于表演者与幕墙2之间的距离小于下限距离值其必然也小于上限距离值，因此第二比较器A2输出低电平信号，三极管Q2处于截止状态，继电器K2线圈不得电；

当表演者与幕墙2之间的距离过远且大于下限距离值时，第二比较器A2输出高电平信号，将三极管Q2导通，继电器KM2的线圈得电，即控制第一驱动电机41反转，第一驱动电机41产生反向驱动力，在驱动齿轮42和驱动齿条43的啮合作用下，带动幕墙2朝向靠近表演者的方向滑移；而继电器KM2的线圈得电时，常开触点开关K21被吸合而导通，常闭触点开关K22被吸合而断开；同时由于表演者与幕墙2之间的距离大于上限距离值其必然也大于下限距离值，因此第二比较器A2输出低电平信号，三极管Q1处于截止状态，继电器K1线圈不得电。

如图2和图5所示，在滑槽11背离表演者一侧的内壁上通过螺钉固定有第一常闭式触点开关S1，第一常闭式触点开关S1串联连接在第一继电器电路521中；在滑槽11靠近表演者一侧的内壁上通过螺钉固定有第二常闭式触点开关S2，第二常闭式触点开关S2串联连接在第二继电器电路522中；

当幕墙2滑移至滑移杆31抵触在第一常闭式触点开关S1上时，第一常闭式触点开关S1断开，使第一继电器电路521断路，继电器KM1的线圈不得电，即无法继续控制第一驱动电机41正转，幕墙2即停止向远离表演者的方向移动；而当表演者与幕墙2之间的距离大于上限距离值时，第一驱动电机41依然可以受控于第二继电器电路522发生反转，驱动幕墙2朝靠近表演者的方向移动，滑移杆31脱离第一常闭式触点开关S1后，第一常闭式触点开关S1再次回复至闭合的状态；

当幕墙2滑移至滑移杆31抵触在第二常闭式触点开关S2上时，第二常闭式触点开关S2断开，使第二继电器电路522断路，继电器KM2的线圈不得电，即无法继续控制第一驱动电机41反转，幕墙2即停止向靠近表演者的方向移动；而当表演者再次靠近幕墙2至距离小于下限距离值时，第一驱动电机41依然可以受控于第一继电器电路521发生正转，驱动幕墙2朝远离表演者的方向移动，滑移杆31脱离第二常闭式触点开关S2后，第二常闭式触点开关S2再次回复至闭合的状态。

通过距离传感器21和控制电路的配合使用，使表演者与幕墙2之间的距离保持在一个合适的范围内，从而减少了表演者距离幕墙2过近或过远影响观众的视觉效果；而第一常闭式触点开关S1和第二常闭式触点开关S2的配合使用，使幕墙2处于舞台基体1上合适的位置，减少了幕墙2偏离舞台较远而影响视觉效果的现象发生。

实施例二：一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统，与实施例一的不同之处在于，如图6和图7所示，驱动装置4包括固定在舞台基体1上的第二驱动电机44、固定在第二驱动电机44转轴上的驱动螺杆45、以及固定在幕墙2上且与驱动螺杆45螺纹连接的固定座46；第二驱动电机44内置于舞台基体1，固定座46焊接在滑移杆31的一侧表面上，即相当于固定在幕墙2上，从而使第二驱动电机44的驱动力能够更好的传递到幕墙2上驱动幕墙2滑移；第二驱动电机44正转受控与继电器KM1，反转受控于继电器KM2。

如图5、图6和图7所示，当表演者与幕墙2之间的距离过近且小于下限距离值时，第一比较器A1输出高电平信号，将三极管Q1导通，继电器KM1的线圈得电，即控制第二驱动电机44正转，第二驱动电机44产生正向驱动力，带动驱动螺杆45转动，由于固定座46与驱动螺杆45螺纹连接，在驱动螺杆45转动的过程中驱动螺杆45与固定座46之间可以发生螺纹传动，从而驱动幕墙2朝向远离表演者的方向滑移；而继电器KM1的线圈得电时，常开触点开关K11被吸合而导通，常闭触点开关K12被吸合而断开；同时由于表演者与幕墙2之间的距离小于下限距离值其必然也小于上限距离值，因此第二比较器A2输出低电平信号，三极管Q2处于截止状态，继电器K2线圈不得电；

当表演者与幕墙2之间的距离过远且大于下限距离值时，第二比较器A2输出高电平信号，将三极管Q2导通，继电器KM2的线圈得电，即控制第二驱动电机44反转，第二驱动电机44产生反向驱动力，在驱动螺杆45和固定座46螺纹传动的作用下，带动幕墙2朝向靠近表演者的方向滑移；而继电器KM2的线圈得电时，常开触点开关K21被吸合而导通，常闭触点开关K22被吸合而断开；同时由于表演者与幕墙2之间的距离大于上限距离值其必然也大于下限距离值，因此第二比较器A2输出低电平信号，三极管Q1处于截止状态，继电器K1线圈不得电。

实施例三：一种虚拟影像与真实场景相结合的舞台交互集成系统，与实施例一的不同之处在于，如图8和图9所示，驱动装置4包括固定在舞台基体1上的驱动气缸47、驱动驱动气缸47的活塞杆往复伸缩的气源装置48；驱动气缸47内置与舞台基体1，驱动气缸47的活塞杆固定在滑移杆31上位于幕墙2正下方的位置，即相当于固定在幕墙2上；气源装置48一般采用空气压缩器，其具有一驱动气缸47伸缩的气路和一驱动气缸47回缩的气路，两条气路的通断均由电磁阀控制，其控制驱动气缸47活塞杆回缩的电磁阀受控与继电器KM1，控制驱动气缸47活塞杆伸出的电磁阀受控于继电器KM2。

如图5、图8和图9所示，当表演者与幕墙2之间的距离过近且小于下限距离值时，第一比较器A1输出高电平信号，将三极管Q1导通，继电器KM1的线圈得电，控制驱动气缸47活塞杆回缩的电磁阀开启，驱动气缸47的活塞杆回缩，从而驱动幕墙2朝向远离表演者的方向滑移；而继电器KM1的线圈得电时，常开触点开关K11被吸合而导通，常闭触点开关K12被吸合而断开；同时由于表演者与幕墙2之间的距离小于下限距离值其必然也小于上限距离值，因此第二比较器A2输出低电平信号，三极管Q2处于截止状态，继电器K2线圈不得电；

当表演者与幕墙2之间的距离过远且大于下限距离值时，第二比较器A2输出高电平信号，将三极管Q2导通，继电器KM2的线圈得电，即控制驱动气缸47活塞杆伸出的电磁阀开启，驱动气缸47的活塞杆伸出，带动幕墙2朝向靠近表演者的方向滑移；而继电器KM2的线圈得电时，常开触点开关K21被吸合而导通，常闭触点开关K22被吸合而断开；同时由于表演者与幕墙2之间的距离大于上限距离值其必然也大于下限距离值，因此第二比较器A2输出低电平信号，三极管Q1处于截止状态，继电器K1线圈不得电。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。