光與影的交流　互動(dòng)式投影技術(shù)解析

影　迷

投影系統(tǒng)結(jié)合“影像動(dòng)作識(shí)別”技術(shù)，正以全新的創(chuàng)意表現(xiàn)形式打造參與式的互動(dòng)平臺(tái)。在各大展會(huì)上，互動(dòng)投影系統(tǒng)都會(huì)成為與會(huì)者關(guān)注的焦點(diǎn)。憑借非凡的展示力，互動(dòng)的效果，令觀眾仿佛置身其中，變成了參與者，與需要傳播的信息進(jìn)行互動(dòng)，感受其令人震撼，新奇的展示藝術(shù)。

在需要充分調(diào)動(dòng)人們參與的環(huán)境中，如何能夠營(yíng)造互動(dòng)式的氛圍?這是組織者最關(guān)心的問(wèn)題。因此，他們希望在現(xiàn)實(shí)生活中更多地引入虛擬仿真技術(shù)，以調(diào)動(dòng)人們的參與熱情。在此基礎(chǔ)上，人們又將人機(jī)交互技術(shù)和概念引入進(jìn)來(lái)，期望營(yíng)造出更加接近真實(shí)，并且可以親近的氛圍。于是，互動(dòng)式投影應(yīng)運(yùn)而生。那什么是互動(dòng)投影技術(shù)?它與傳統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)技術(shù)有什么區(qū)別呢?

互動(dòng)式投影與人機(jī)互動(dòng)技術(shù)的區(qū)別

互動(dòng)投影是以投影顯示技術(shù)為主，融合了現(xiàn)代遙感與多媒體處理技術(shù)的新興學(xué)科。它的目的在于將人置身于投影機(jī)的顯示畫(huà)面中，使畫(huà)面就如同真正地被人的動(dòng)作“指點(diǎn)、拖移、說(shuō)話”改變了一樣。

1，擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧灰粯?/p>

與傳統(tǒng)的人機(jī)交互系統(tǒng)不同，在互動(dòng)投影系統(tǒng)中，人只是自然地完成動(dòng)作，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)捕獲人的行為，并對(duì)此做出反應(yīng)。只要進(jìn)入了互動(dòng)系統(tǒng)的空間環(huán)境，系統(tǒng)自然就會(huì)對(duì)人的動(dòng)作做出必要反饋。而傳統(tǒng)的人機(jī)交互是人給機(jī)器下達(dá)指令，機(jī)器才動(dòng)作。由此可以看出，傳統(tǒng)人機(jī)交互，人是主動(dòng)的一方，機(jī)器是被動(dòng)一方。但是，在互動(dòng)投影中，人是被動(dòng)的一方，機(jī)器承擔(dān)主動(dòng)感知人的存在，并作出反饋的角色。

2，系統(tǒng)組成部分的不同

與傳統(tǒng)虛擬仿真技術(shù)相比，互動(dòng)投影是立體的、實(shí)時(shí)的信息系統(tǒng)，是不可預(yù)知的。傳統(tǒng)的虛擬仿真系統(tǒng)主要研究如何構(gòu)建獨(dú)立于人的、模仿客觀世界的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)。它的所有反饋都是事先設(shè)定好的。而在互動(dòng)投影系統(tǒng)中，不僅存在傳統(tǒng)虛擬仿真系統(tǒng)，同時(shí)也存在人這個(gè)真實(shí)的信息體，是虛擬系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)合，強(qiáng)調(diào)虛擬系統(tǒng)對(duì)人的集合反饋。

互動(dòng)投影技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

互動(dòng)投影系統(tǒng)的工作原理首先是通過(guò)捕捉設(shè)備對(duì)目標(biāo)影像進(jìn)行捕捉拍攝，然后交給影像分析系統(tǒng)，從而產(chǎn)生被捕捉物體的動(dòng)作，再結(jié)合實(shí)時(shí)影像互動(dòng)系統(tǒng)，使參與者與屏幕之間產(chǎn)生緊密結(jié)合的互動(dòng)效果。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)均基于一種被稱為“影像動(dòng)作識(shí)別”的技術(shù)。該技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)人體動(dòng)作在沒(méi)有實(shí)體接觸狀態(tài)下的分辨、記錄和分析。實(shí)現(xiàn)“影像動(dòng)作識(shí)別”的關(guān)鍵在于獲取現(xiàn)實(shí)影像，并從中提取必要的辨別主體，例如人，對(duì)人的形態(tài)在既定的空間坐標(biāo)中分解，構(gòu)成識(shí)別信息庫(kù)，并被虛擬演示系統(tǒng)調(diào)用。

該系統(tǒng)的工作過(guò)程就如同攝像機(jī)拍攝一段人物的視頻片段，全程記錄在特定時(shí)間里人這個(gè)實(shí)際對(duì)象的所有動(dòng)作。那么我們就可以據(jù)此分析在顯示空間坐標(biāo)中，人的腿、手或者眼睛的位置，將得到的人體部位的空間信息與顯示圖像中的虛擬物體的空間信息對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)空間重合，則改變顯示物體的形狀或者空間位置，形成類似人真實(shí)觸碰了虛擬物體的景象。目前，虛擬互動(dòng)投影技術(shù)集中在人機(jī)交互部分的工程研究和實(shí)現(xiàn)。從未來(lái)來(lái)講，該技術(shù)還可以在三維立體顯示和現(xiàn)實(shí)感知等方面繼續(xù)發(fā)展，從而為塑造更真實(shí)的虛擬世界奠定基礎(chǔ)。

互動(dòng)投影系統(tǒng)的構(gòu)成

互動(dòng)投影系統(tǒng)的核心在于信息的捕獲、處理和虛擬反饋三個(gè)環(huán)節(jié)。通常一套互動(dòng)投影系統(tǒng)是由配套的應(yīng)用軟件與硬件融合而成的。

人物動(dòng)作的捕獲采集是互動(dòng)投影技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，主要的采集設(shè)備來(lái)自于紅外感應(yīng)器、視頻攝像機(jī)、熱力拍攝器等，通過(guò)高達(dá)每秒幾十次的速度對(duì)人體動(dòng)作進(jìn)行捕捉，為虛擬世界的形態(tài)轉(zhuǎn)變提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采集器的靈敏度和準(zhǔn)確度很大程度上決定了虛擬互動(dòng)的真實(shí)性。

信息數(shù)據(jù)的處理通常由計(jì)算機(jī)完成，并與虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)對(duì)接。信息處理必須要有較高的處理速度，對(duì)硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求很高。而數(shù)據(jù)分析過(guò)程則由影像分析系統(tǒng)軟件來(lái)完成。該類軟件的開(kāi)發(fā)是互動(dòng)投影系統(tǒng)的核心部分。每個(gè)企業(yè)通常會(huì)獨(dú)立開(kāi)發(fā)或者采購(gòu)它廠的軟件方案。為了保障程序執(zhí)行速度，目前國(guó)內(nèi)采用C／C++等高執(zhí)行效率語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的程序軟件占據(jù)主導(dǎo)地位。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)還要完成顯示輸出圖像的合成和接口工作，最終構(gòu)造出符合顯示信息的虛擬信息數(shù)據(jù)集合，并將這些信息以必要的格式輸出給顯示設(shè)備。

虛擬反饋環(huán)節(jié)包括了虛擬信息的集合以及顯示輸出兩個(gè)部分?；?dòng)投影系統(tǒng)不僅可以采用投影機(jī)作為顯示器件，也可以采用其它顯示產(chǎn)品，例如等離子顯示器、液晶顯示器，LED等都可以作為互動(dòng)影像的載體。但是，綜合來(lái)講，由于投影機(jī)產(chǎn)品的各種優(yōu)勢(shì)，目前市場(chǎng)主流的互動(dòng)顯示技術(shù)都采用投影機(jī)作為顯示設(shè)備方案。除此之外，互動(dòng)投影系統(tǒng)還需要必要的控制和監(jiān)控系統(tǒng)、音響輔助系統(tǒng)、傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)等配合。

怎樣選擇合適的互動(dòng)投影系統(tǒng)

互動(dòng)投影系統(tǒng)的選擇實(shí)際上是系統(tǒng)用戶購(gòu)買(mǎi)一系列數(shù)據(jù)采集和處理處理系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)以及一系列的后續(xù)服務(wù)的過(guò)程，主要是對(duì)攝像捕捉系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)的方案進(jìn)行挑選。對(duì)于這些系統(tǒng)，用戶可以提出明確的要求，由集成商來(lái)訂做。例如，投影機(jī)亮度、臺(tái)數(shù)、架設(shè)方式、拼接方式、計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力以及存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能等都可以根據(jù)需要進(jìn)行定制。

除此之外，互動(dòng)投影還包括必要的軟件系統(tǒng)和后續(xù)服務(wù)，主要包括影像分析系統(tǒng)和虛擬仿真軟件。其中，影像分析系統(tǒng)的運(yùn)行速度和信息處理能力直接關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的體驗(yàn)效果；比如反應(yīng)速度、畫(huà)面分辨率等。而新的虛擬場(chǎng)景開(kāi)發(fā)服務(wù)能力的將為用戶后期的互動(dòng)投影系統(tǒng)應(yīng)用創(chuàng)造更高的附加值。

在互動(dòng)投影的性能指標(biāo)中，對(duì)人動(dòng)作的偵測(cè)精度以及顯示系統(tǒng)的反饋速度是衡量系統(tǒng)品質(zhì)的最重要依據(jù)。其中，對(duì)現(xiàn)實(shí)人物動(dòng)作的偵測(cè)精度是指能不能很好的捕獲人物動(dòng)作。反饋速度則是整個(gè)系統(tǒng)從人發(fā)出動(dòng)作大虛擬畫(huà)面改變的時(shí)間差，目前國(guó)內(nèi)互動(dòng)投影系統(tǒng)的反饋速度最快已經(jīng)可以達(dá)到0.01秒，在這樣的虛擬場(chǎng)景中，參與者基本上感覺(jué)不到延遲。

當(dāng)前，互動(dòng)投影技術(shù)已經(jīng)廣泛用于互動(dòng)游戲、樓盤(pán)沙盤(pán)演示、方案展示、廣告宣傳、教學(xué)、會(huì)議等各種應(yīng)用場(chǎng)合，并向更多領(lǐng)域擴(kuò)展。比如，最新的互動(dòng)投影產(chǎn)品融合了無(wú)縫拼接和邊緣融合技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)超大幅面的大面積互動(dòng)場(chǎng)景。未來(lái)，互動(dòng)投影技術(shù)將不可避免地向3D全息影像方面發(fā)展，從而為人們筑造一個(gè)更真實(shí)的3D未來(lái)。