互动投影原理

转载自:http://blog.youkuaiyun.com/hardvb/article/details/1657008

站长目前推出了最便宜的互动投影系统,让更多的人可以接触到这种新的互动形式,请大家到我的网站http://www.vvvision.net   查看。

互动投影最近一直比较火,价格却是不菲,最近研究了一下,其实原理是很简单的。

我们知道光是一种电磁波,它的波长区间从几个纳米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称其为可见光,可见光的波长范围为380nm~780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光,波长比紫光短的称为紫外光,波长比红外光长的称为红外光。普通的摄像头感光芯片分为CCD或者CMOS, CCD色彩更好一些,CMOS造价便宜些, ,它们都有一种特殊的本领,那就是感知人眼看不到的区域。它们对近红外线也都非常敏感。那么当使用滤光片技术过滤掉可见光以后,那么摄像机看到的是什么的,应该是一片由红外辐射组成的图像。


投影机投射的光线是可见光部分,它的红外部分被它内部的过滤膜过滤掉了,这样对于摄像机来讲它看不到投影机投射的内容,如果红外线如果强的话,摄像机就可以看见人体了。怎样加强摄像机看到的物体的图像呢,幸运的是目前市场上这样红外主动发射技术已经很成熟了,例如监控市场上卖的那种夜视摄像头就可以发射近红外(850 nm), 功率更大的有专门的远距离红外灯,不过目前夜视摄像头可以达到5m的距离,所以不需要了。夜视摄像头主动发射红外,然后ccd传感器接受红外,那么互动投影中最难的部分,人体与背景虚拟对象的分割就解决了,摄像机得到的是一副黑白的单色背景的包括人的图像。

一张红外相机的图片 

那么下一步,怎样检测人体部分呢。这里对于计算机视觉来讲就是一个非常简单的技术了,就是差分,差分就是把摄像头得到的连续两帧的图像进行相减,那么得到的是什么呢,得到的是运动的部分,所以说只要人在动,差分就会把动的部分截取下来。接下来就是分析得到的数据了,再将虚拟部分投射出来了,不复杂吧。

差分图像示例:
当然复杂的互动投影不只是这些技术,这些只是最基本的原理了,其间还涉及到摄像机的标定,光流法寻找运动方向,性能的优化处理,特殊的效果。

那么互动投影最基本的设备有那些呢,

A 红外摄像机(只看红外部分,可以用监控市场上卖的那种夜视摄像头200-800元不等,如果追求更高实时交互性,可以使用高速红外相机。),
B 红外滤光片(过滤可见光,图为光谱范围)

C 高流明的投影机,(如果你没有投影机的话,也可以用你的LCD显示器代替,就可以跟你的手互动了。)
D 电脑一台(强劲的CPU是关键喽,如果你需要显示3d图形,高效的显卡也不能缺少。)
E 视频采集卡一个(负责从摄像机的模拟信号转到计算机的数字信号)

F 视频连接线等等

 

软件部分有

A 视频获取 directshow 或者vfw 或者采集卡的开发包

B 视频分析 (直接用bmp也可以, opencv更好了)

C 界面显示 (directx 3d 或者opengl 或者 flash)

D 其他辅助库 比如物理引擎ODE,载入3D模型库(lib3ds)等等

 

 

<think>好的,我需要帮助用户了解雷达互动投影游戏的技术实现方案和相关案例。首先,我需要整理用户提供的引用资料,看看有没有相关的技术细节或案例可以参考。 根据引用[1],互动投影系统的基本原理是通过捕捉设备(如感应器)对参与者进行拍摄,然后由影像分析系统分析动作数据,实现与屏幕的互动。这里提到了多种互动投影系统,包括地面、桌面、壁面等类型,但用户特别询问的是雷达互动投影游戏,可能需要结合雷达技术。 接着看引用[3],里面详细介绍了雷达互动系统的配置。雷达模拟触摸屏,支持多种交互模式如tuio、鼠标、多点触摸。系统支持多雷达点云融合、屏蔽区处理、自动校准等功能,适用于异形地面互动,同时支持多人互动。案例中提到了雷达精度测试和星秒雷达互动软件测试,说明有实际应用案例。此外,系统检测平台、内容管理服务平台和投影管理控制平台也是重要的组成部分,这可能涉及到软件和硬件的整合。 引用[2]提到Unity2018.1.0f2用于墙面投影,通过TouchManager实现触摸模仿点击效果。虽然这是关于墙面投影的,但Unity引擎在游戏开发中的应用广泛,可能可以用于雷达互动游戏的开发,特别是处理用户输入和交互逻辑。 现在需要将这些信息整合成技术实现方案。首先,硬件部分需要雷达设备,如毫米波雷达或红外雷达,用于捕捉用户动作。然后,软件部分需要雷达互动系统,处理捕捉的数据,转换为输入信号(如TUIO协议或鼠标事件)。游戏引擎如Unity可以接收这些输入,驱动游戏逻辑和投影内容。同时,校准和精度调整是关键,确保互动准确。案例部分可以引用提到的星秒雷达互动软件测试,以及可能的应用场景如展览馆或商场。 需要注意用户可能对具体的实现步骤或技术细节感兴趣,比如如何将雷达数据与游戏引擎结合,如何处理多人互动,或者如何保证低延迟。另外,可能需要提到系统的稳定性和校准方法,如引用[3]中提到的256点校准和多雷达点云融合,这些对大面积互动场景很重要。 最后,生成的相关问题应该围绕技术细节、优化方法、应用案例和开发工具展开,帮助用户进一步探索。</think>### 雷达互动投影游戏技术实现方案 #### 1. **核心技术原理** 雷达互动投影游戏通过**雷达感应技术**捕捉用户动作,结合**实时影像处理系统**和**游戏引擎**实现交互。其核心流程如下: - **动作捕捉**:雷达设备(如毫米波雷达或红外雷达)扫描互动区域,实时捕捉参与者的位置、手势或肢体动作[^3]。 - **数据处理**:雷达互动系统将动作数据转换为**TUIO协议**、鼠标事件或多点触摸信号,供游戏引擎识别[^3][^2]。 - **内容响应**:游戏引擎(如Unity、Unreal Engine)根据输入信号驱动投影画面变化,实现动态交互效果。 #### 2. **硬件组成** | 组件 | 功能说明 | |------------------|------------------------------------------------------------------------| | 雷达传感器 | 高精度雷达(如60GHz毫米波雷达)负责动作捕捉,支持多人、大范围场景[^3]。 | | 投影设备 | 短焦或超短焦投影仪,确保画面清晰且适配异形投影面(如地面、墙面)[^1]。 | | 校准设备 | 通过多雷达点云融合和自动校准技术提升精度(支持4-256点校准)。 | | 计算终端 | 高性能计算机处理雷达数据并运行游戏程序,需支持低延迟通信(如UDP协议)[^3]。 | #### 3. **软件架构** - **雷达驱动层**:将雷达原始数据转换为标准交互协议(如TUIO),支持多品牌雷达兼容[^3]。 - **互动逻辑层**:在Unity等引擎中开发游戏逻辑,例如: ```csharp // Unity中接收TUIO输入示例 void Update() { foreach (var touch in Input.touches) { if (touch.phase == TouchPhase.Began) { Vector2 pos = Camera.main.ScreenToWorldPoint(touch.position); Instantiate(gameObject, pos, Quaternion.identity); } } } ``` - **投影映射层**:使用投影校正软件(如MadMapper)适配曲面或异形投影面。 #### 4. **典型案例** - **星秒雷达互动游戏**:通过多雷达融合技术实现256人同时互动,应用于大型展览馆的动态地面投影游戏。 - **商场互动广告**:利用雷达模拟触摸屏功能,用户手势控制投影画面中的虚拟商品旋转或放大。 - **教育互动墙**:结合Unity引擎开发物理模拟游戏,学生通过肢体动作与投影中的科学实验场景交互[^2]。 #### 5. **关键优化点** - **低延迟设计**:采用UDP协议传输雷达数据,减少信号处理耗时。 - **抗干扰处理**:通过屏蔽区设置滤除环境噪声(如灯光、其他移动物体)。 - **自适应校准**:开机自动校准与断线重连功能确保系统稳定性。 --- ###
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