[实用新型]一种便携的互动投影装置

说明书

技术领域

本发明属于光电器件领域，具体为基于微型投影仪的互动投影装置。 

背景技术

互动投影装置是通过动作捕捉设备(感应器)对目标影像(如参与者)进行捕捉拍摄，然后由影像分析系统进行动作分解分析，从而认知被捕捉物体所作的动作类型及方向等，该动作数据结合实时影像投影系统，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果。 

对于投影机系统来说，投影机自身并不能感应到人体在投影屏幕前的动作变化，而要感应人体的动作变化必须使用摄像机来感知，这样摄像机就要从投影的背景上分辨出人体的动作。要实现这样的分辨可以有许多的方法和技术，一种可行的技术是使用红外摄像机来感知人体的动作。由于投影机投射的光线人眼看到的只是可见光部分，而红外部分对于影像观测来说没有用处，如果滤掉投影机光源产生的红外部分，在投影的屏幕上的红外背景就会是一个均匀的场景，这样对于摄像机来讲它看不到投影机投射的内容，如果在投影画面的一些部分红外线足够强的话，摄像机就可以看见了，比如人体在一个比自身温度低的背景前，由于人体发射的红外线强过背景，并且人体各部分发射和反射红外线的强度不同，因此红外摄像机就可以看到人体的动作，同时可见光投影机可以正常工作。例如现在监控市场上卖的一般的夜视摄像头就可以发射近红外(850nm)，可以达到5m的距离。夜视摄像头主动发射红外，然后CCD传感器接受人体反射的红外，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单色背景的包括人影的图像。下一步，检测人体的运动，可采用图像差分技术，差分就是把摄像头得到的连续两帧的图像进行相减，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。再分析得到的数据了，将动作与投影内容进行有机结合并把内容 用投影机投射出来。当然复杂的互动投影不仅仅包括这些技术，这些只是最基本的原理，更复杂和特别的技术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，特殊的效果等。 

目前，投影面积可达50～100寸的以LED为光源的基于硅基液晶(LCoS)或DLP的微投影机技术已经趋于成熟，正向着更小型化、高分辨率、高亮度、高对比度、低功耗和与手机等便携电子设备融合的方向发展，因此实现基于这些微型投影技术的互动投影装置将具有重要的意义。 

发明内容

本实用新型所提供的互动投影装置，包括： 

1)投影系统，包括光源、光调制器和投影透镜，其中光源的光经过光调制器后变为带有影像信息的光线，再经过投影透镜投射到显示装置上； 

2)指示采集系统，包括聚焦透镜、和用于采集指示信号并将指示信号传送至控制系统的指示采集器；以及 

3)用于控制投影系统和指示采集处理系统、并根据指示采集系统传送的指示信号控制投影系统动作完成互动投影的控制系统； 

其特征在于：所述指示采集系统还包括一个能透射可见光并反射至少部分指示信号的指示反射装置，所述指示反射装置设置于所述投影系统的光调制器与投影透镜之间的光路中，并与投影光路成非垂直设置，用于将通过投影透镜收集的指示信号反射至聚焦透镜，再经过聚焦透镜聚焦至指示采集器。 

优选的，本实用新型中所述指示反射装置与投影光路成45度设置。 

本实用新型的指示信号可以为可见光指示信号和/或不可见光指示信号，例如为红外指示信号和/或激光指示信号。其中红外指示信号可以为人体发射或反射的红外光信号。激光指示信号可以例如为激光教鞭，通过光斑在目标区域内停留特定时间(可以用户设定)来选定操作。因此，相应的，所述指示反射装置可以是分色镜或分光镜。根据本实用新型的一个具体实施方式，所述指示信号为激光，所述指示反射装置为对可见光是90％-50％透射、10％-50％反射的分光镜。根据本实用新型的另一个具体实施方式，所述指示信号为人手发射或反射的红外光，所述指示反射装置为能透射可见光并反射红外光的分色 镜。优选的，所述指示信号为红外光和/或发射光谱波长峰值大于680nm的红色激光，所述指示反射装置为对波长在675nm以上的可见光和红外光反射、并对其它波长的可见光透射的分色镜，此时可以实现激光信号和红外信号共用。 

本实用新型的投影系统中的光源优选为LED光源，采用LED作为光源，寿命超长，省去更换灯泡的麻烦，且没有红外发射省去在光源中加入滤去红外光的装置。所述的LED光源可以是但不限于白色LED光源或者红绿蓝三色LED光源。光调制器可以是但不限于基于LCoS或者微反射镜的DLP(数字光路投影)的光调制器。