互動(dòng)投影原理簡(jiǎn)單介紹

互動(dòng)投影最近一直比較火，價(jià)格卻是不菲，最近研究了一下，其實(shí)原理是很簡(jiǎn)單的。

我們知道光是一種電磁波，它的波長(zhǎng)區(qū)間從幾個(gè)納米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可見(jiàn)的只是其中一部分，我們稱(chēng)其為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為380nm～780nm，可見(jiàn)光波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長(zhǎng)比紫光短的稱(chēng)為紫外光，波長(zhǎng)比紅外光長(zhǎng)的稱(chēng)為紅外光。普通的攝像頭感光芯片分為CCD或者CMOS, CCD色彩更好一些，CMOS造價(jià)便宜些， ，它們都有一種特殊的本領(lǐng)，那就是感知人眼看不到的區(qū)域。它們對(duì)近紅外線(xiàn)也都非常敏感。那么當(dāng)使用濾光片技術(shù)過(guò)濾掉可見(jiàn)光以后，那么攝像機(jī)看到的是什么的，應(yīng)該是一片由紅外輻射組成的圖像。

投影機(jī)投射的光線(xiàn)是可見(jiàn)光部分，它的紅外部分被它內(nèi)部的過(guò)濾膜過(guò)濾掉了，這樣對(duì)于攝像機(jī)來(lái)講它看不到投影機(jī)投射的內(nèi)容，如果紅外線(xiàn)如果強(qiáng)的話(huà)，攝像機(jī)就可以看見(jiàn)人體了。怎樣加強(qiáng)攝像機(jī)看到的物體的圖像呢，幸運(yùn)的是目前市場(chǎng)上這樣紅外主動(dòng)發(fā)射技術(shù)已經(jīng)很成熟了，例如監(jiān)控市場(chǎng)上賣(mài)的那種夜視攝像頭就可以發(fā)射近紅外(850 nm), 功率更大的有專(zhuān)門(mén)的遠(yuǎn)距離紅外燈，不過(guò)目前夜視攝像頭可以達(dá)到5m的距離，所以不需要了。夜視攝像頭主動(dòng)發(fā)射紅外，然后ccd傳感器接受紅外，那么互動(dòng)投影中最難的部分，人體與背景虛擬對(duì)象的分割就解決了，攝像機(jī)得到的是一副黑白的單色背景的包括人的圖像。

一張紅外相機(jī)的圖片

那么下一步，怎樣檢測(cè)人體部分呢。這里對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)講就是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的技術(shù)了，就是差分，差分就是把攝像頭得到的連續(xù)兩幀的圖像進(jìn)行相減，那么得到的是什么呢，得到的是運(yùn)動(dòng)的部分，所以說(shuō)只要人在動(dòng)，差分就會(huì)把動(dòng)的部分截取下來(lái)。接下來(lái)就是分析得到的數(shù)據(jù)了，再將虛擬部分投射出來(lái)了，不復(fù)雜吧。

差分圖像示例：
當(dāng)然復(fù)雜的互動(dòng)投影不只是這些技術(shù)，這些只是最基本的原理了，其間還涉及到攝像機(jī)的標(biāo)定，光流法尋找運(yùn)動(dòng)方向,性能的優(yōu)化處理，特殊的效果。

那么互動(dòng)投影最基本的設(shè)備有那些呢，

A 紅外攝像機(jī)（只看紅外部分，可以用監(jiān)控市場(chǎng)上賣(mài)的那種夜視攝像頭200－800元不等，如果追求更高實(shí)時(shí)交互性,可以使用高速紅外相機(jī)。），
B 紅外濾光片（過(guò)濾可見(jiàn)光,圖為光譜范圍）

C 高流明的投影機(jī)，(如果你沒(méi)有投影機(jī)的話(huà)，也可以用你的LCD顯示器代替，就可以跟你的手互動(dòng)了。)
D 電腦一臺(tái)(強(qiáng)勁的CPU是關(guān)鍵嘍，如果你需要顯示3d圖形，高效的顯卡也不能缺少。)
E 視頻采集卡一個(gè)(負(fù)責(zé)從攝像機(jī)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)到計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào))

F 視頻連接線(xiàn)等等

軟件部分有

A 視頻獲取 directshow 或者vfw 或者采集卡的開(kāi)發(fā)包

B 視頻分析 (直接用bmp也可以， opencv更好了)

C 界面顯示 (directx 3d 或者opengl 或者 flash)

D 其他輔助庫(kù) 比如物理引擎ODE,載入3D模型庫(kù)(lib3ds)等等