一种影像互动展示系统及方法与流程

本发明涉及多媒体技术领域，特别涉及一种影像互动展示系统及方法。

背景技术

随着科学文化的繁荣发展，人们的文化娱乐生活日益丰富，越来越多的人们开始走进展览馆、博物馆、科技馆等展馆进行参观、欣赏、学习、达到增长知识、陶冶情操、开阔视野的目的。图文板、实物这种陈列单一、手法落后、枯燥乏味的展览方式已经逐渐被多媒体展览方式所取代；参观者不只走马观花式观看，还可以通过视觉、触觉等多种方式参与互动其中。

现有的互动参与装置包括：投影机、操作机，投影机用来投射需要播放的图像，操作机用来执行观众的命令，控制播放的图像，实现观众的参与互动；当观众需要与所播放影像进行互动时就需要行至终端操作机进行操作，通过鼠标点击或人手触摸操作机显示屏中的固定图标来完成。

由于场地的需求常常需要将影像投射到地面上，此时当观众需要与所播放影像进行互动时还需要行至终端操作机进行操作，通过鼠标点击或人手触摸操作机显示屏中的固定图标来完成；这样会使用户体验不连续，不流畅，并且在终端上操作对于部分人群，例如老人或者小孩等具有一定的局限性。

技术实现要素：

为克服上述技术的问题，本申请提供技术方案如下：

第一方面，提供了一种影像互动展示系统，所述系统包括：投影机、近红外补光灯、摄像机和处理器，其中，所述投影机，设置在距离地面一定高度位置上，且所述投影机的镜头朝向地面，用于向地面投射影像，将投射在地面上的影像范围作为所述投影机的影像区域；以及接收来自所述处理器的控制信号，并根据所述控制信号变换影像；

所述近红外补光灯，设置在距离所述影像区域一定高度的位置上，用于向所述影像区域发射近红外光线，对所述影像区域提供光源补偿，使所述摄像机采集的图像清晰；

所述摄像机，用于采集所述影像区域的图像，对所述影像区域做滤光处理得到空白底层图像，并将所述采集的图像和所述空白底层图像发送给所述处理器；

所述处理器，分别与投影机、近红外补光灯和摄像机相连接，用于接收所述摄像机采集的影像区域的图像，和所述空白底层图像，当目标物进入所述影像区域时，将所述目标物图像通过阴影面积显示在所述空白底层图像上；根据所述阴影图像面积的位置和大小，生成控制信号，以控制所述投影机在所述影像区域上改变被所述目标物所遮挡地方的影像。

本方面提供的影像互动展示系统，通过投影机，近红外补光灯，摄像机和处理器，其中，处理器通过摄像机的图像采集实现了对进入到投影机投射的影像区域内的人物进行识别和跟踪，并根据人物的在影像区域内遮挡地方的位置和大小，来控制投影机变换投影影像，进而实现了人物与投影画面的互动，避免人工手动调节变换显示屏的图像，增强了用户体验的连续性。

结合第一方面，在一种可能的实现中，所述摄像机包括滤光单元和红外线感应单元，所述滤光单元，用于对所述影像区域的图像做滤光处理，滤除彩色，并得到空白底层图像；所示红外线感应单元，用于获取通过所述近红外补光灯光源补偿后的所述目标物的图像。

结合第一方面，在一种可能的实现中，所述摄像机还用于当所述目标物进入所述影像区域时，连续拍摄获取所述目标物的多个图像，并将这些图像发送给所述处理器；所述处理器，接收这些图像，并根据这些图像获取所述目标物的运动轨迹，以及根据所述运动轨迹生成多个控制信号，以控制所述投影机根据所述运动轨迹生成的多个控制信号在所述影像区域上变换影像。

结合第一方面，在一种可能的实现中，所述投影机还包括影像存储单元和影像变换单元，所述影像存储单元，用于存储不同内容的影像；所述影像变换单元，用于当所述投影机接收到来自所述处理器的控制信号时，按照预设顺序，将所述影像区域上被所述目标物所遮挡地方的影像变换至预设影像，所述预设顺序为两个或两个以上影像变换的顺序。

结合第一方面，在一种可能的实现中，所述处理器还用于将所述空白底层图像划分为多个面积相等的单元格，当所述目标物图像通过阴影面积显示在所述空白底层图像上时，获取所述阴影面积占所述空白底层图像的单元格的数量和位置，根据所述数量和位置生成控制信号，其中，所述空白底层图像上的阴影面积与所述影像区域上所述目标物所遮挡地方的影像相对应。

第二方面，本申请实施例还提供了一种影像互动展示方法，与第一方面所述的系统相对应，所述方法包括：获取当目标物进入投影机投射的影像区域时，所述目标物在所述影像区域上的图像；将所述图像通过阴影面积显示在空白底层图像上，所述空白底层图像为所述影像区域经过滤光处理后的图像；根据所述阴影面积在所述空白底层图像上的位置和大小，生成控制信号，以控制所述投影机在所述影像区域上改变被所述目标物所遮挡地方的影像。

结合第二方面，在一种可能的实现中，根据所述阴影面积在所述空白底层图像上的位置和大小，生成控制信号包括：当所述目标物在所述影像区域运动时，通过所述摄像机获取所述目标物连续拍摄的多个图像；根据所述图像获取所述目标物的运动轨迹，以及根据所述运动轨迹生成多个控制信号，以控制投影机根据所述运动轨迹生成的多个控制信号，并在所述影像区域上变换影像。

结合第二方面，在一种可能的实现中，所述根据所述阴影面积在所述空白底层图像上的位置和大小，生成控制信号包括：将所述空白底层图像划分为多个面积相等的单元格，当所述目标物图像通过阴影面积显示在所述空白底层图像上时，获取所述阴影面积占所述空白底层图像的单元格的数量和位置，根据所述数量和位置生成控制信号，其中，所述空白底层图像上的阴影面积与所述影像区域上所述目标物所遮挡地方的影像相对应。

结合第二方面，在一种可能的实现中，所述将所述图像通过阴影面积显示在空白底层图像上包括：获取摄像机对所述影像区域做滤光处理得到空白底层图像，所述影像区域为投影机投射在地面上的影像所形成的区域；对所述目标物在所述影像区域上的图像进行处理得到所述阴影面积；将所述阴影面积映射在所述空白底层图像上。

结合第二方面，在一种可能的实现中，获取所述目标物在所述影像区域上的图像之前还包括：通过光电传感器获取所述影像区域的环境照度；判断所述照度是否低于拍摄清晰图像所需的最小照度；如果低于，则控制所述近红外补光灯点亮，以对所述影像区域进行光源补偿。

采用本申请提供的影像互动展示方法，通过对进入到投影机投射的影像区域内的人物进行识别和跟踪，并根据人物的在影像区域内遮挡地方的位置和大小，来控制投影机变换投影影像，进而实现了人物与投影画面的互动，避免人工手动调节变换显示屏的图像，增强了用户体验的连续性。

第三方面，本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的一种影像互动展示方法的各实现方式中的部分或全部步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种影像互动展示系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种影像互动展示系统的结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种影像互动展示方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种影像互动展示方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请一个实施例中提供了一种影像互动展示系统，应用于现代化展馆中，如图1所示，该系统包括：投影机1、近红外补光灯2、摄像机3和处理器4。

其中，所述投影机1设置在距离地面一定高度位置上，且所述投影机的镜头朝向地面，用于向地面投射影像，将投射在地面上的影像范围作为所述投影机的影像区域5；以及接收来自所述处理器4的控制信号，并根据所述控制信号变换影像。

所述近红外补光灯2，设置在距离所述影像区域一定高度的位置上，用于向所述影像区域5发射近红外光线，对所述影像区域5提供光源补偿，使所述摄像机3采集的图像清晰。一般情况下，在影像区域之外的周围光线较暗，因此为使摄像机2能够拍摄出清晰的图像所以需要光源提供补偿。

在影像区域，近红外补光灯会发出人们肉眼看不到的近红外光线去照亮被拍摄的物体，例如人体，红外线经物体反射后进入摄像机的镜头进行成像。摄像机可通过ccd感应红外线的，而ccd相机是能够感应所有光线(包括可见光、红外线和紫外线等),因此在没有可见光的情况下，配置近红外补光灯，使摄像机能够拍摄到肉眼看不到的影像，解决了在光线很暗的情况下，无法在影像区域获取清晰的影像的问题。

所述摄像机3，用于采集所述影像区域5的图像，对所述影像区域进行滤光处理，得到空白底层图像，当目标物进入所述影像区域时，采集所述目标物的图像，并将所述目标物图像的阴影面积映射在所述空白底层图像上。其中，可选的，本实施例所述的摄像机可以为红外摄像机。

摄像机3将所述影像区域的图像进行滤光处理之后，显示为纯色，例如空白底层画面图像，以使对于进入该空白底层画面的其它人物进行影像识别。当有人进入到影像区域时，摄像机采集到人在该影像区域中遮挡的地方区域，并将该遮挡的地方通过图像处理，成比例地显示在空白底层图像上，且阴影的位置对应与进入的人在影像区域中遮挡的地方区域。具体地，摄像机采集的目标，例如人在影像区域中的遮挡位置成比例地显示在所述空白底层图像上的方法与现有的成比例映射显示方法相同，此处不详细赘述。

所述投影机1上还包括近红外光线过滤器6，所述近红外光线过滤器6可安装在所述投影机的镜头处，用于阻挡可见光而让近红外光线顺利通过。可选的，所述近红外光线过滤器还可以安装在摄像机3上。若安装在摄像机上，则该摄像机可用于识别进入到所述影像交互区域的图像及所述图像的位置，所述摄像机经过红外滤波处理后，滤掉所述影像交互区域的色彩，使得在所述影像交互区中显示为空白。

所述处理器4，分别与投影机1、近红外补光灯2和摄像机3相连接，用于根据所述阴影图像面积的位置和大小，生成控制信号，并发送给所述投影机1，以控制所述投影机在所述影像区域上改变被所述目标物所遮挡地方的影像。进一步地，处理器可以根据摄像机采集的影像，实时地生成并发送控制信号，例如，当人发生动作行为，比如手触碰某一个阴影区域时，处理器会根据人在不同时刻对影像区域的遮挡生成对应的控制信号，以控制该触碰的阴影区域上的影像发生改变。

可选的，所述处理器集成在计算机，pc或平板电脑上。所述处理器用于判断经过处理之后显示在空白底层画面图像上的阴影面积的位置和大小，并生成对应的控制信号或者控制指令，以及将该控制指令发送给投影机，投影机接收到指令之后根据预先设置在投影机上的程序指令，变换图像画面。

本方面提供的影像互动展示系统，通过投影机，近红外补光灯，摄像机和处理器，其中，处理器通过摄像机的图像采集实现了对进入到投影机投射的影像区域内的人物进行识别和跟踪，并根据人物的在影像区域内遮挡地方的位置和大小，来控制投影机变换投影影像，进而实现了人物与投影画面的互动，避免人工手动调节变换显示屏的图像，增强了用户体验的连续性。

在另一个实施例中，如图2所示，进一步地，所述摄像机3包括滤光单元31和红外线感应单元32，所述滤光单元31，用于对所述影像区域的图像做滤光处理，滤除彩色，并得到空白底层图像。所述红外线感应单元32，用于获取通过所述近红外补光灯光源补偿后的所述目标物的图像。本实施例中通过设置滤光单元和红外线感应单元能够清晰地获取进入影像区域内的人的影像，进而能够使处理器准确地识别和迅速生成控制信号，以变换投射的影像，进一步地增加了互动的影像实时性和互动性。

优选的，所述滤光单元31可以是近红外光线过滤器6。

进一步地，所述摄像机3还用于当所述目标物进入所述影像区域时，连续拍摄获取所述目标物的多个图像，并将这些图像发送给所述处理器；所述处理器，接收这些图像，并根据这些图像获取所述目标物的运动轨迹，以及根据所述运动轨迹生成多个控制信号，以控制所述投影机根据所述运动轨迹生成的多个控制信号在所述影像区域上变换影像。

当人在影像区域活动，并产生运动轨迹时，摄像机通过实时地采集人的图像，来获取人物的运动轨迹，具体地，可通过记录每个图像中遮挡阴影的位置和时间，来确定人物活动轨迹，并且每当有一个区域面积被阴影覆盖时，处理器就生成一个控制信号，并发送给投影机，投影机实时地接收该信号，并且每当收到一个控制信号就响应地变化透射的图像画面，从而达到图像随人物动作变化的实时和互动的效果。

本实施例中通过实时采集影像区域的画面图像，进而通过画面图像解析出进入该区域内人物的活动情况，由于影像区域和经过处理显示在显示器上的空白底层图像画面都是通过等面积的方格表示，因此，处理器只需判断阴影遮挡处覆盖了几个空白底层图像画面的哪些个方格，就能判断出实际人在投影画面的位置情况。当人活动离开当前区域时，该处又显示为空白底层图像，处理器再生成一个信号指令，并发送给投影机，使投影机恢复原来无遮挡时的投射画面。本实施例能够识别人物在影像区域的活动轨迹，并根据活动轨迹相应地变换图像，进一步提高了人物与影像的互动效果，增强了用户体验感。

进一步地，所述投影机还包括影像存储单元11和影像变换单元12，所述影像存储单元11，用于存储不同内容的影像；所述影像变换单元12，用于当所述投影机接收到来自所述处理器的控制信号时，按照预设顺序，将所述影像区域上被所述目标物所遮挡地方的影像变换至预设影像，所述预设顺序为两个或两个以上影像变换的顺序，以使投影机能够放映不同内容的画面。

例如，在历史博物馆中，通过预先设置一些列不同历史时间发生的事件的图像画面的播放顺序，以使的投影机每收到来自处理器的信号指令，即每当有人物进入区域触发就自动放映该历史画面影像功能。使用户能够从头观赏放映的影像，进而使用户在展示系统体验上保证连续，不间断。

此外，所述处理器4还包括：单元格划分单元41和控制信号生成单元42，所述单元格划分单元41，用于将所述空白底层图像划分为多个面积相等的单元格；所述控制信号生成单元42，用于当所述目标物图像通过阴影面积显示在所述空白底层图像上时，获取所述阴影面积占所述空白底层图像的单元格的数量和位置，根据所述数量和位置生成控制信号，其中，所述空白底层图像上的阴影面积与所述影像区域上所述目标物所遮挡地方的影像相对应。以便准确地对进入到该影像区域的人进行识别，并及时地生成控制信号。

可选的，本实施例提供的系统还可以设定识别进入该影像区域的图像形状，例如，设置圆形图像为触发生成控制信号的形状，即通过对人物头部形状的识别来判断遮挡区域的位置和大小，进而能够根据人物头部活动来获取人物的活动轨迹，使得互动识别更有针对性，进一步提高了图像识别效率和缩短图像识别时间。

在另一个实施例中本申请还提供了一种影像互动展示方法，该方法应用于上述实施例所提供的影像互动展示系统，如图3所示，所述方法包括：

步骤s301：处理器获取当目标物进入投影机投射的影像区域时，所述目标物在所述影像区域上的图像。当用户进入投影机投射的影像区域时，摄像机在该影像区域上拍摄的图像为所述目标物在所述影像区域上的图像。

步骤s302：将所述图像通过阴影面积显示在空白底层图像上，所述空白底层图像为所述影像区域经过滤光处理后的图像。

步骤s303：根据所述阴影面积在所述空白底层图像上的位置和大小，生成控制信号，并将所述控制信息发送给所述投影机，以改变所述投影机在所述影像区域上被所述目标物所遮挡地方的影像。

其中，步骤s303中，根据所述阴影面积在所述空白底层图像上的位置和大小，生成控制信号包括：

如图4所示，步骤s3031：当所述目标物在所述影像区域运动时，通过所述摄像机获取所述目标物连续拍摄的多个图像。

步骤s3032：根据所述图像获取所述目标物的运动轨迹，以及根据所述运动轨迹生成多个控制信号，以控制投影机根据所述运动轨迹生成的多个控制信号在所述影像区域上变换影像，进而变换被所述目标物所遮挡地方的影像。

其中，步骤s303中，根据所述阴影面积在所述空白底层图像上的位置和大小，生成控制信号包括：

将所述空白底层图像划分为多个面积相等的单元格；当所述目标物图像通过阴影面积显示在所述空白底层图像上时，获取所述阴影面积占所述空白底层图像的单元格的数量和位置，根据所述数量和位置生成控制信号，其中，所述空白底层图像上的阴影面积与所述影像区域上所述目标物所遮挡地方的影像相对应。

进一步地，步骤s302中，所述将所述图像通过阴影面积显示在空白底层图像上包括：

获取摄像机对所述影像区域做滤光处理得到空白底层图像，所述影像区域为投影机投射在地面上的影像所形成的区域；对所述目标物在所述影像区域上的图像进行处理得到所述阴影面积；将所述阴影面积映射在所述空白底层图像上。

可选的，上述系统还包括光电传感器，步骤s301所述获取所述目标物在所述影像区域上的图像之前还包括：

通过光电传感器获取所述影像区域的环境照度；判断所述照度是否低于拍摄清晰图像所需的最小照度；如果低于拍摄清晰图像所需的最小照度，则控制所述近红外补光灯点亮，以对所述影像区域进行光源补偿，进而增加拍摄图像的清晰度。

在一具体实施例中，当参观者在展馆参观时，所述影像互动展示系统中的投影机将预先设定的图像投射在影像区域上，例如，该影像区域显示的是中国地图，投影机上安装的近红外光线过滤器将投影机播放的图像的近红外光线部分过滤掉，近红外补光灯在影像区域内发射近红外光线，参观者看到投影机投放的图像后被吸引，参观者步行至所述影像区域处，该影像区域划分为过个单元格，例如，每个单元格对应一个历史年份图像，每个年份所映射的画面图像反映当时的中国地图。当参观者走到显示年份的图像上时，近红外光线照射到参观者的身体上，参观者所属的对应影像区域的图像被遮挡，摄像机拍摄获取此时图像，摄像机对进入图像区域的人进行红外识别，以准确地获取参观者的位置和其遮挡的区域面积。处理器接收来自摄像机采集的参观者的图像，并对图像进行处理，使其能够通过阴影面积显示在计算机显示器上，并根据参观者的位置和大小生成控制的控制信号，并将该控制信号发送给投影机，使投影机变换图像画面，以配合参观者动作。

当目标影像为运动状态时，摄像机拍摄目标人物影像的连续两帧图像，计算机处理器内的接收到的连续两帧图像，并对所述连续两帧图像进行处理，获取每帧图像的像素点的灰度值；将所述连续两帧图像对应像素点的灰度值相减，得到灰度差值，通过所述灰度差值判断所述目标人物在影像区域的活动轨迹。

需要说明的是，本实施例还可以利用其它方法确定目标人物在所述影像区域中的活动轨迹，识别目标人物的动作变化，进而产生控制信号对被遮挡的地方的影像的控制。具体地，确定人物活动轨迹的方法，本实施例在此不予限定。

采用本申请提供的影像互动展示方法，通过对进入到投影机投射的影像区域内的人物进行识别和跟踪，并根据人物的在影像区域内遮挡地方的位置和大小，来控制投影机变换投影影像，进而实现了人物与投影画面的互动，避免人工手动调节变换显示屏的图像，增强了用户体验的连续性。

此外，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的一种影像互动展示系统及方法的各实现方式中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，简称rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，简称ram)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统及装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。