互动投影系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102184008A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102184008A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110112213.X(22)申请日2011.05.03(71)申请人北京天盛世纪科技发展有限公司地址100013北京市朝阳区和平西街青年沟路23号院1号楼506室(72)发明人田学文(74)专利代理机构北京市合德专利事务所11244代理人王文会(51)Int.Cl.G06F3/01(2006.01)G06F3/048(2006.01)G06T7/20(2006.01)G03B15/05(2006.01)G03B17/12(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图4页(54)发明名称互动投影系统及方法(57)摘要本发明提供了一种能够全面真实地实现三维互动投影的系统及方法。通过摄像头组在一定的投影区域内采集人体以及其他物体的各个可视轮廓面，然后通过图像处理单元对采集的图像进行分离、校正、及三维重构，再通过通信单元传递给三维互动单元，在投影区域内实现三维的互动。根据本发明，人体链状模型通过应用计算机视觉技术自动建立，人物手势以及动作能够自动识别并根据语义数据库解析后与三维互动单元进行实时交互。CN10284ACCNN110218400802184012A权利要求书1/4页1.一种互动投影系统，包括视频图像投影单元(1)，图像采集单元(2)，其特征在于，所述互动投影系统还包括图像数据处理单元(3)、通信单元(4)及三维互动单元(5)；所述视频图像投影单元(1)用于投影图像；所述图像采集单元(2)用于采集视频图像投影单元(1)投影区域内的场景图像，并将采集到的场景图像传送给所述图像数据处理单元(3)；图像数据处理单元(3)对接收到的场景图像进行背景和前景分离，标记运动物体轮廓在前景图像中的像素区域，对前景图像进行三维重构并对三维重构后的运动物体进行解析得到动作语义信息，将得到的图像三维坐标和动作语义信息传送给所述通信单元(4)；通信单元(4)将接收到的图像三维坐标以及动作语义信息传送给所述三维互动单元(5)；三维互动单元(5)自通信单元(4)接收由图像数据处理单元(3)捕捉到的图像三维坐标以及动作语义信息，根据所述图像三维坐标和语义信息输出相应的三维互动效果。2.根据权利要求1所述的互动投影系统，其特征在于，所述通信单元(4)包括：坐标传输模块(41)，用于传输所述图像三维坐标；语义传输模块(42)，用于传输所述动作语义信息。3.根据权利要求1所述的互动投影系统，其特征在于，所述图像采集单元(2)包括：用于发射红外光的红外LED灯具阵组；及用于采集多目视觉图像的摄像头组。4.根据权利要求1所述的互动投影系统，其特征在于，所述图像采集单元(2)包括：使摄像头自由旋转的摄像头旋转装置；以及过滤可见光的透红外亚克力薄板。5.根据权利要求1所述的互动投影系统，其特征在于，所述图像数据处理单元(3)包括：背景分离模块(31)，用于将图像数据中的背景图像和前景图像进行分离；运动捕捉模块(32)，用于对分离模块(31)分离的运动前景图像分析并标记运动区域；三维重构模块(33)，用于对运动捕捉模块(32)标记的运动前景图像区域进行空间重构；语义识别模块(34)，利用动作语义数据库，对三维重构模块(33)得到的人体链状模型和运动序列进行快速查询，确定运动序列中刚体所表示的意义。6.根据权利要求5所述的互动投影系统，其特征在于，所述背景分离模块(31)包括：图像平滑模块(311)，用于对摄像机所获取的图像数据进行高斯卷积，得到一张平滑后的图像数据；前景提取模块(312)，建立一个混合高斯模型对图像平滑模块(311)获得平滑图像的背景和前景进行分离，具体如下，对一个背景图像，特定像素亮度的分布满足高斯分布，即对背景图像B，(x，y)点的亮度满足：IB(x，y)～N(u，d)u为平均值，d为方差，对于一幅给定的图像G，如果Exp(-(IG(x，y)-u(x，y))^2/(2*d^2))＞T，认为(x，y)是背景点，反之是前景点；2CCNN110218400802184012A权利要求书2/4页利用公式u(t+1，x，y)＝a*u(t，x，y)+(1-a)*I(x，y对变化的图像进行更新，这里a称为更新参数，表示背景变化的速度；使用K个高斯模型来表征图像中各个像素点的特征，在新一帧图像获得后更新混合高斯模型，用当前图像中的每个像素点与混合高斯模型匹配，如果成功则判定该点为背景点，否则为前景点，采取不同的更新机制对高斯模型中方差和均值两个参数的更新，并引入权值均值的概念，建立背景图像并实时更新，然后结合权值、权值均值和背景图像对像素点进行前景和背景的分类，最终实现背景和前景的