专利名称：一种全息互动系统及其构建方法
技术领域：
本发明涉及一种全息互动系统及其构建方法，是一种可使人们从该装置四周观察
到其中所显示的特定物体立体造型的电子成像装置及方法，以及可控制该立体造型的动作 与姿态的控制装置及方法。
背景技术：
当下虚拟现实技术已经发展的如火如荼，通过虚拟现实技术对物体进行建模，再 通过特殊的显示手段将其显示出来，然后用户可以观看。但是通常我们现在所使用的显示 设备，包括电视、计算机屏幕、电影、广告牌等都是通过平面介质显示，呈现在这些显示介质 之上的图像，都是三维模型经过特定视角窗口裁剪后渲染出来的突袭，虽然从逻辑上里说， 已经充分表达了物体的三维关系，但是对于用户本身，并不能充分的从感官上真实的体验 到三维图像。目前为了达到身临其境的真实体验，立体视觉技术应运而生，在立体视觉技术 方面有很多关键问题都有待攻克，目前主要还是以平面图像为主。 为了研究三维立体成像技术，首先需要了解人类视觉原理，人类视觉器官以及大 脑视觉反应区结构由眼球成像于视网膜经视神经传达到大脑的视觉反应区构成。人类从视 觉神经中不仅仅能够获取平面图像信息，额外的还能通过光线以及色彩的明暗产生诸如对 线条以及空间的感受。人之所以产生立体视觉，是由于左右两眼的视角不同而导致的，视神 经会将两幅略有偏差的视觉图像，经由大脑合成一个立体影像，再通过接收其中的光线以 及色彩等信息进一步的获取到空间等信息，从而产生立体的感觉。 如上所述，在以往的展示展览领域，通常是采用直接模型或者用平面展示事先构 建好的三维模型，然后利用计算机渲染出视角窗口的图像，再播放给用户观看，这些展示方 式通常不直观、缺乏立体感并且与用户的互动性差。 根据如上所述的现象，现在在市场上广泛的需要一种能呈现立体影像并能够具有 较高互动性的设备。
发明内容
本发明的发明目的是，制造一种可控制的全息互动系统及其控制装置，利用该装 置及其控制装置，可以更加逼真方便的展示产品，广泛宣传。
为了实现上述目的，本发明的系统包括 —种全息互动系统，其包括一个全透明金字塔或棱台、四个平面的图像显示装置 和一实体模型控制器。四个平面图像显示装置所产生的图像内容要求一致并且同步，图像 经过组成金字塔的侧壁表明反射，形成虚像，使用户产生一定的视距感。平面光源显示的内 容，可为计算机制作渲染得出，也可由摄像设备获得，可将其背景设为黑色，增强对比度，产 生立体感。该显示内容是可旋转的、可执行某些动作或有画面变化的内容，该内容可响应实 体模型控制器的操作，根据实体模型控制器信号更改图像； 进一步的成像装置中的全透明金字塔可以被制作成较大的体积，当金字塔体积较大，单一图像显示装置无法呈现和金字塔等大的图像时，可通过多个立体显示系统连接来 达到增大显示单元面积的目的。该成像装置中的透明金字塔是由4块彼此相连接的透明面 板组成，该面板包括外缘面、第一侧面、以及第二侧面，其中，外缘面是连接在第一以及第二 侧面直接的，相邻的两块面板的外缘面是相互连接在一起的，此外，在面板的第二侧面上附 着有镀膜层，该镀膜层的反射率为30% 35%，镀膜颜色无特别要求，采用绿色镀膜可在 一定程度上增强立体成像效果； 更具体描述为，该成像装置是由若干附着有反射率为30% 35%镀膜层的透 明面板组成的四面金字塔或棱台，其下方或上方的四面图像显示装置显示同步一致的图 像，并且在视觉上能满足成像装置大小需求。再者，该成像装置可由若干附着有反射率为 30% 35%镀膜层的透明面板组成的多面棱锥或棱台，其下方或上方的多面图像显示装置 显示同步一致的图像，并且在视觉上能满足成像装置大小需求且其数量与面板组成的棱锥 或棱台数量一致； 借助镀膜的设计，可以使人们在任意角度观察到图像显示装置上的图像光信号的 虚像，进一步该虚像是在成像装置的每一个外侧面可观测的，该图像显示装置可谓投影仪 或液晶面板。 —种实体模型控制器及其操控办法，该实体模型控制器包括传感器组、数据传输 装置、一个能够执行计算机代码的控制装置以及能够控制上文所述立体成像装置中所描述 的显示图像变化的控制装置； 其中，传感器组是由一个或多个同类或不同类的传感器组合而成的装置，此传感 器组是能够测量一种或多种物理量的变化并将其采集成为能够被可执行计算机代码的控 制装置识别的信号的装置，其典型实现是由一些传感器芯片与其外围电路以及数据传输通 路的集合，在某些实现中，会对该传感器组的安装位置或组内元件位置有特定要求，不过这 些要求不是必要的； —个能够执行计算机代码的控制装置是指一类能够执行计算机代码的控制装置， 该类装置通常能够装载并执行特定的代码，并且产生一定的控制信号，其所产生的控制信 号将通过数据传输装置传送到能够控制上述立体成像装置中所描述的图像显示装置的显 示图像变化的控制装置。更进一步来表述，此类控制装置的典型代表是单片机、ARM处理 器、计算机及其外围设施，但这些典型代表非特定要求，也可以是一种或多种此类控制装置 的组合，相互组合的控制装置之间有数据传输装置相连； 数据传输装置是能够将信号从传输装置的一段传输到另一端的装置，其主要特征 是能够在控制装置可分辨的前提下以较高的正确率传输信号，在这里为了方便叙述，本文 将数据传输装置的两端称为端口。更进一步的来说，此类数据传输装置的典型实现包括数 据电缆、无线信号传输装置以及其外围设施，但这些典型代表非特定要求，也可以是一种或 多种此类数据传输装置的组合，组合的数据传输装置之间有端口相连； —个能够控制上文所述立体成像装置中所描述的图像显示装置的显示图像变化 的控制装置，该装置能够接收特定的控制信号，并且将控制信号转为相应的能够在图像显 示装置上显示的图像信号，并将其通过数据传输装置发送给上文所述的图像显示装置。
图1为系统结构示意图。
图2为本发明的一个实施例示意图。
图3为本发明的另一个实施例的示意图。
图4为本发明的另一个实施例的示意图。
图5本发明的另一个实施例的示意图。
具体实施例方式
如图1至图5所示，一种全息互动系统，其包括图像显示装置1、立体显示系统2以 及实体模型控制器3，实体模型控制器3被安装在一个车型的外壳内，图像显示装置1是设 置在立体显示系统2上方或下方的，人们可在立体显示系统2中观察到图像A。同时可操作 手中实体模型控制器3，图像A会按一定规律随装置3变化。 实体模型控制器3，外壳为与所述图像显示装置中显示的图像相同的一实体模型， 内部由顺次以电路连接的供电系统、传感器组、数据处理和传输系统构成。通过将所述实 体模型控制器3的姿态信息及拍击旋转等操作信息通过有线或无线方式送给所述能够执 行计算机代码的控制装置，然后所述控制装置在所述图像显示装置1中产生相应的互动图 像，所述互动图像经过所述立体显示系统2的半反射的玻璃反射成像，于是在所述立体显 示系统中形成了能够与所述实体模型控制器3的姿态相互动的图像A。
如图2所示，这是本发明的一种实施例，本实施例中图像显示装置1中的画面受到 实体模型控制器3的控制，且图像显示装置1是由一台投影机中的四个同步的图像投在一 整块投影幕上构成，然后立体显示系统2会反射图像显示装置1中的图像，并在立体显示系 统2中显示与实体模型控制器3的外形相同的立体虚像。 如图3所示，这是本发明的另一种实施例，本实施例中图像显示装置1中的画面受 到实体模型控制器3的控制，且图像显示装置1是由四台投影机中的相应的同步图像分别 投在四块投影幕上构成，然后立体显示系统2会反射图像显示装置1中的图像，并在立体显 示系统2中显示与实体模型控制器3的外形相同的立体虚像。 如图4所示，这是本发明的另一种实施例，本实施例中图像显示装置1中的画面受 到实体模型控制器3的控制，且图像显示装置1是由一台显示器中四个同步的图像构成，然 后立体显示系统2会反射图像显示装置1中的图像，并在立体显示系统2中显示与实体模 型控制器3的外形相同的立体虚像。 如图5所示，这是本发明的另一种实施例，本实施例中图像显示装置1中的画面受 到实体模型控制器3的控制，且图像显示装置1是由四台显示器中的四个同步的图像构成， 然后立体显示系统2会反射图像显示装置1中的图像，并在立体显示系统2中显示与实体 模型控制器3的外形相同的立体虚像。 本系统显示效果佳，操作感新奇，用户带入感与互动感强烈，并且能够在360度全 角度观赏与操作，能够吸引用户，并且能更好、更深入直观的介绍展示品，具有很高的市场 价值。
权利要求
一种全息互动系统，其特征在于，包括一立体显示系统，由四块两两相邻的半反射玻璃拼接成金字塔或棱台形；一图像显示装置，位于所述立体显示系统的下方，用以显示图像变化的图像，并且该图像经过所述立体显示系统反射，能够在所述立体显示系统的中心显示立体的该图像的虚像；一实体模型控制器，位于所述立体显示系统的外部，其外壳为与所述图像显示装置中显示的图像相同的一实体模型，内部由顺次以电路连接的供电系统、传感器组、数据处理和传输系统构成，用以检测所述实体模型控制器的一个或多个物理量；一能够执行计算机代码的控制装置，以有线或无线方式与所述实体模型控制器及所述图像显示装置相连接，用以接收并处理来自所述实体模型控制器的所述物理量，并产生相应的图像数据送给所述图像显示装置，并通过所述立体显示系统，显示与所述实体模型控制器的所述物理量相关的变化的虚像。
2. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述图像显示装置所显示的画 面由一黑色的背景和一外形与所述实体模型控制器相同的且可以旋转的图像叠加而成。
3. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述立体显示系统的四块所述 半反射玻璃，外表面镀有一层反射率为30% 35%的反射膜。
4. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述能够执行计算机代码的控 制装置，为单片机、ARM处理器或计算机。
5. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述图像显示装置为一块显示 器，所述显示器中显示四个所述图像，四个所述图像是同步的。
6. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述图像显示装置为四块显示 器，每块所述显示器中显示一个所述图像，四块所述显示器是同步的。
7. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述图像显示装置为一块投影 屏和一台投影机，所述投影机中显示四个所述图像，四个所述图像是同步的。
8. 按照权利要求1所述的全息互动系统，其特征在于，所述图像显示装置为一块投影 屏和四台投影机，每台所述投影机中显示一个所述图像，四台所述投影机是同步的。
9. 一种全息互动系统构建方法，采用上述任一项所述的全息互动系统，其特征在于，包 括以下步骤Sl建立所述图像显示装置，并在所述图像显示装置的上方搭建所述立体显示系统，所 述立体显示系统通过四块两两相邻的半反射玻璃拼接成金字塔或棱台形，并在所述立体显 示系统中显示所述图像显示装置产生的立体虚像。S2建立所述能够执行计算机代码的控制装置，通过装载特定的代码，实现接收所述实 体模型控制器的一个或多个物理量，并进行计算处理，产生控制所述图像显示装置中图像 变化的数据。S3建立所述实体模型控制器，外壳为与所述图像显示装置中显示的图像相同的一实体 模型，内部由顺次以电路连接的供电系统、传感器组、数据处理和传输系统构成。通过将所 述实体模型控制器的所述一个或多个物理量通过有线或无线方式送给所述能够执行计算 机代码的控制装置，实现所述实体模型控制器与所述立体显示系统中显示的立体虚像相互 动。
全文摘要
一种全息互动系统及其构建方法本发明公开了一种全息互动系统及其构建方法，涉及会展展示领域，该系统包括，一实体模型控制器，能够与一图像显示装置产生互动，并通过一立体显示系统，产生互动的立体虚像。该系统构建方法通过一能够执行计算机代码的控制装置，用以接收并处理来自所述实体模型控制器的一种或多种状态物理量，并产生相应的图像数据送给所述图像显示装置，并通过所述立体显示系统，显示与所述实体模型控制器的所述物理量相关的变化的虚像。该系统为现有展会市场上提供了一种能呈现立体影像并能够具有较高互动性的设备。
文档编号H04N13/00GK101790105SQ20101012988
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者封华, 曾祥宇, 李健喆, 王恩, 章锦晶 申请人:上海复翔信息科技有限公司