本實(shí)用新型涉及紅外線技術(shù)、投影技術(shù)、圖像捕捉分析技術(shù)，屬于互動(dòng)投影系統(tǒng)領(lǐng)域，具體的說是一種可移動(dòng)防干擾式紅外對(duì)地投影廣告互動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的室內(nèi)外廣告宣傳的載體多數(shù)是led屏幕或觸摸液晶顯示屏，在如今的環(huán)境下這種屏幕有以下缺點(diǎn)：

1.現(xiàn)有的對(duì)地的互動(dòng)式投影，安裝方式都是固定的吊裝形式，每次更改地點(diǎn)時(shí)都需要手動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，調(diào)節(jié)和定位都不方便。最大的缺陷是一次性安裝，不可以整體移動(dòng)。

2.現(xiàn)有的系統(tǒng)在安裝之后，要根據(jù)現(xiàn)場的高度進(jìn)行圖像采集設(shè)備與投影機(jī)的坐標(biāo)匹配。因?yàn)榈跹b的高度不同，所以每次安裝之后都要特殊調(diào)整，比較麻煩。

3.現(xiàn)有的互動(dòng)投影的結(jié)構(gòu)不能完美地實(shí)現(xiàn)通過透明玻璃櫥窗，向櫥窗外部地面投影并互動(dòng)的功能。

4.現(xiàn)有的對(duì)地互動(dòng)產(chǎn)品沒有與人們的移動(dòng)終端相連接，互動(dòng)性有限，傳播有局限性。

5.現(xiàn)有的產(chǎn)品因?yàn)槭俏恢檬枪潭ǖ?，所以環(huán)境也是相對(duì)固定的，因而捕捉畫面的曝光參數(shù)不需要自動(dòng)調(diào)整。

現(xiàn)有的紅外補(bǔ)光結(jié)構(gòu)大多是紅外燈與攝像頭在同一角度，位置相近，如圖1所示。這樣的弊端就是，當(dāng)設(shè)備放置在有透明玻璃的櫥窗里面，向櫥窗外面投射影像時(shí)。攝像頭所采集到的圖像不但有櫥窗外面的實(shí)像，還有櫥窗里面通過玻璃反射的人或物體的虛像。這些虛像對(duì)系統(tǒng)的識(shí)別以及互動(dòng)效果會(huì)有很大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可移動(dòng)的、不需要重新坐標(biāo)匹配的、可與移動(dòng)終端相連并互動(dòng)的、防止玻璃反射的對(duì)地互動(dòng)投影廣告互動(dòng)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種可移動(dòng)防干擾式紅外對(duì)地投影廣告互動(dòng)系統(tǒng)，包括柱體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)支架，還包括：

圖像采集設(shè)備，固定于系統(tǒng)支架的上部，其鏡頭探出所述系統(tǒng)支架，連接電腦，用于采集某一地面固定區(qū)域的圖像，并將采集到的圖像發(fā)送給電腦；

投影設(shè)備，固定于系統(tǒng)支架的內(nèi)部，與所述圖像采集設(shè)備相鄰，連接電腦，用于在電腦的控制下向所述地面固定區(qū)域進(jìn)行投影；

電腦，置于系統(tǒng)支架的內(nèi)部，用于根據(jù)內(nèi)部預(yù)設(shè)的坐標(biāo)匹配規(guī)則，將圖像采集設(shè)備采集到的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為投影圖像坐標(biāo)，并將投影圖像發(fā)送給投影設(shè)備；

若干個(gè)紅外線補(bǔ)光燈，固定于系統(tǒng)支架的下部，且發(fā)出的紅外光覆蓋所述地面固定區(qū)域。

還包括若干個(gè)移動(dòng)輪，安裝于所述系統(tǒng)支架的底部。

還包括若干個(gè)調(diào)平地腳，安裝于所述系統(tǒng)支架的底部。

所述圖像采集設(shè)備采用帶可見光濾片的定焦攝像頭。

所述投影設(shè)備采用投影機(jī)。

所述紅外線補(bǔ)光燈為兩個(gè)，固定于系統(tǒng)支架的左右兩側(cè)。

所述系統(tǒng)支架為長方體。

所述電腦中設(shè)有與手機(jī)連接的模塊，用于接收手機(jī)發(fā)送的指令信息。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

1.由于本系統(tǒng)采用了定焦攝像頭和定焦投影機(jī)，而且二者都固定在系統(tǒng)支架上。所以可以根據(jù)用戶需要，移動(dòng)到合適的地方對(duì)地面投影商戶的互動(dòng)廣告。

2.設(shè)備移動(dòng)之后，不需要重新進(jìn)行圖像采集坐標(biāo)和投影機(jī)坐標(biāo)的匹配。

3.由于紅外補(bǔ)光燈與攝像頭的位置是分開擺放，這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)避免當(dāng)設(shè)備擺放在櫥窗里面而造成的干擾影像折射入攝像頭影響系統(tǒng)的識(shí)別問題。

4.本系統(tǒng)的多對(duì)一互動(dòng)游戲讓會(huì)人們產(chǎn)生圍觀和互動(dòng)的效果，有更有效的聚集人氣的作用。

5.本系統(tǒng)的廣告發(fā)布可以與手機(jī)中的微信相關(guān)聯(lián)，使廣告的發(fā)放更有娛樂，更容易讓用戶接受，并且有很強(qiáng)的針對(duì)性。

6.本系統(tǒng)的攝像頭的曝光值可以根據(jù)環(huán)境光的變化自動(dòng)調(diào)整，使整系統(tǒng)在移動(dòng)后的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有投影互動(dòng)系統(tǒng)的成像示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3為使用本實(shí)用新型系統(tǒng)的成像示意圖；

圖4為投影機(jī)投在地上的網(wǎng)格圖；

圖5為圖像采集設(shè)備采集的半球形玻璃珠高光點(diǎn)圖；

圖6為經(jīng)過處理的高光點(diǎn)連線網(wǎng)格圖；

圖7為圖6中的一個(gè)網(wǎng)格圖；

圖8為圖4中的一個(gè)網(wǎng)格圖。

圖2中，1圖像采集設(shè)備，2投影設(shè)備，3系統(tǒng)支架，4電腦，5紅外線補(bǔ)光燈，6移動(dòng)輪，7調(diào)平地腳；

圖1、3中，8圖像采集設(shè)備，9玻璃墻，10人虛像，11紅外線補(bǔ)光燈，12投影設(shè)備，13人實(shí)像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型包括圖像采集設(shè)備1、投影設(shè)備2、電腦4，圖像采集設(shè)備1的信號(hào)輸出端接至電腦4的輸入端，投影設(shè)備2的輸入端接電腦4的輸出端并由電腦4控制，還設(shè)有紅外線補(bǔ)光燈5、系統(tǒng)支架3；紅外線補(bǔ)光燈5固定在系統(tǒng)支架3的下端，電腦4放置在系統(tǒng)支架3的內(nèi)部，投影設(shè)備2放置在系統(tǒng)支架3的上部，圖像采集設(shè)備1放置在系統(tǒng)支架3的頂部。

所說的投影設(shè)備2采用投影機(jī)。

所說的圖像采集設(shè)備1采用帶可見光濾片的定焦攝像頭。

因?yàn)椴捎玫亩ń箶z像頭，而且攝像頭是固定在系統(tǒng)支架3的頂部，所以從攝像頭到地面的距離是固定的，那么攝像頭采集的畫面的大小也是固定不變的。同時(shí)，投影設(shè)備2也是固定在系統(tǒng)支架3上，所以投影設(shè)備2的鏡頭端到地面的距離是固定的，那么投影設(shè)備2投射到地面上的畫面的大小和形狀都是固定不變的。而且攝像頭與投影設(shè)備2的相對(duì)位置是固定不變的，所以投影設(shè)備2投射在地面上的圖像中的每一個(gè)點(diǎn)的位置都會(huì)在攝像頭所捕捉到的圖像中找到一個(gè)固定的與之相對(duì)應(yīng)位置。在預(yù)設(shè)時(shí)將投影圖像與捕捉圖像的匹配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電腦4中，這樣，無論整個(gè)系統(tǒng)移動(dòng)到什么位置，都不會(huì)改變這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而達(dá)到靈活地移動(dòng)硬件系統(tǒng)的目的。

圖像采集設(shè)備1與投影設(shè)備2的坐標(biāo)匹配數(shù)據(jù)的制作方法如下：

1.將圖像采集設(shè)備1和投影設(shè)備2固定安裝在系統(tǒng)支架3上。因?yàn)橥队霸O(shè)備2與圖像采集設(shè)備1采用的都是定焦的，而且系統(tǒng)支架3的高度是固定的，所以投影設(shè)備2投在地面的圖像的大小是固定的，圖像采集設(shè)備1采集的圖像大小也是固定的。

2.用電腦4控制投影設(shè)備2，按投影設(shè)備2的最大投影尺寸投射以下的網(wǎng)格圖像到地上，如圖4所示，每個(gè)格子必須是方格。根據(jù)精度的要求，方格的橫縱數(shù)量可以自定義改變。方格的數(shù)量越大，匹配精度越高。

3.在投影的網(wǎng)格的每個(gè)交叉點(diǎn)上，擺上透明的半球形玻璃珠，使半球形玻璃珠的中心與網(wǎng)格的交叉點(diǎn)重合。

4.半球形玻璃珠在所有交叉點(diǎn)擺放好之后用，圖像采集設(shè)備1采集一張現(xiàn)場的圖片。因?yàn)閳D像采集設(shè)備1安裝的是有可見光濾片的鏡頭，所以采集不到投影圖像的網(wǎng)格，但每個(gè)半球形玻璃珠都有一個(gè)因反射紅外而產(chǎn)生的高光點(diǎn)，所以采集到的圖像如圖5所示。

5.利用圖像分析軟件，將采集到的玻璃珠的高光點(diǎn)連線后形成如圖6所示的圖像，根據(jù)這些玻璃半球的位置信息建立采集影像坐標(biāo)系，使采集影像中的交叉點(diǎn)上坐標(biāo)與投影的影像的坐標(biāo)系形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

6.對(duì)經(jīng)過軟件處理的網(wǎng)格圖與與投影機(jī)投出的網(wǎng)格進(jìn)行每一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)匹配。具體方法結(jié)合圖7、圖8進(jìn)行說明。

如圖7所示，C點(diǎn)為其中的一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，先來判斷C點(diǎn)距離網(wǎng)格中的4個(gè)頂點(diǎn)C₁、C₂、C₃、C₄、哪個(gè)最近，然后再根據(jù)最近點(diǎn)的比例關(guān)系進(jìn)一步分析。例如在圖4中，C點(diǎn)離C₂最近，再計(jì)算出經(jīng)過C₂點(diǎn)的橫、豎兩條線的斜率k₁、k₂:

經(jīng)過C點(diǎn)，分別以斜率k₁、k₂畫兩條線，并與網(wǎng)格的四周的四條線交于C_U、C_D、C_R、C_L四個(gè)點(diǎn)。根據(jù)兩點(diǎn)間的距離公式計(jì)算出C_UC、C_UC_D、C_RC、C_LC_R四條線段的長度：

之后，再算出這出條線段之間的比例關(guān)系：

根據(jù)這兩個(gè)比例關(guān)系，先在投影機(jī)投射的網(wǎng)格坐標(biāo)體系中找到與C點(diǎn)相匹配的T點(diǎn)所在的網(wǎng)格，然后再根據(jù)這個(gè)網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)確定T點(diǎn)的具體坐標(biāo)(參考圖8)：

x_t＝x_t1+s₁(x_t2-x_t1)；

y_t＝y(tǒng)_t1+s₂(y_t2-y_t1)；

通過以上的方法，就可以把圖像采集設(shè)備采集的圖像的坐標(biāo)系與投影的網(wǎng)格坐標(biāo)系建立起點(diǎn)與點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)匹配關(guān)系。

將這樣的匹配關(guān)系存儲(chǔ)在電腦中，無論整個(gè)系統(tǒng)硬件如何移動(dòng)，只要投影平面為水平，那這么坐標(biāo)的匹配關(guān)系就不會(huì)改變。也就是說，移動(dòng)設(shè)備而不需要重新進(jìn)行坐標(biāo)匹配。

現(xiàn)在的紅外補(bǔ)光結(jié)構(gòu)大多是紅外線補(bǔ)光燈11與圖像采集設(shè)備8在同一角度，位置相近。這樣的弊端就是，當(dāng)設(shè)備放置在有透明玻璃墻9里面，向玻璃墻9外面投射影像時(shí)。圖像采集設(shè)備8所采集到的圖像不但有玻璃墻9外面的實(shí)像，還有玻璃墻9里面通過玻璃反射的人或物體的虛像。這些虛像對(duì)系統(tǒng)的識(shí)別以及互動(dòng)效果會(huì)有很大的影響。(參照?qǐng)D1)

根據(jù)這種情況，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的紅外線補(bǔ)光燈11的位置進(jìn)行了調(diào)整。將紅外線補(bǔ)光燈11放置在系統(tǒng)的下部。這樣，即可以對(duì)玻璃墻9外面進(jìn)行紅外補(bǔ)光，同時(shí)又不會(huì)將玻璃墻9內(nèi)的人或物體的虛像反射到圖像采集設(shè)備8中。從而也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的互動(dòng)性造成影響，完美地克服了玻璃墻9反射對(duì)系統(tǒng)的干擾(參照?qǐng)D3)。

為了配合商家的廣告宣傳，在用戶有意無意中接近或觸摸到投影畫像時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的商戶廣告信息彈出。廣告信息可以是優(yōu)惠券、打折卡、紅包等等。用戶如果想得到相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，可以用手機(jī)掃描圖像中的二維碼后，由電腦自動(dòng)將廣告中相應(yīng)的優(yōu)惠券、打折卡或紅包等信息直接通過網(wǎng)絡(luò)傳至用戶的手機(jī)中，用戶可以憑手機(jī)中獲取的信息去商家消費(fèi)。這樣就可以取代用人工發(fā)傳單的方式，節(jié)省運(yùn)營成本。

本系統(tǒng)還可以吸引人們參加多對(duì)一的互動(dòng)游戲。也就是當(dāng)人們看到地面投影的圖像可以掃碼圖像中的二維碼，然后加入互動(dòng)游戲。人們可以通過自己的手機(jī)向系統(tǒng)電腦傳送游戲指令，控制地面圖像中的游戲道具進(jìn)行一人或多人游戲。這樣一種圍觀的行為會(huì)引起更多人的注意，從而達(dá)到廣告宣傳的目的。

本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要而移動(dòng)，但移動(dòng)時(shí)因?yàn)榄h(huán)境變化光線也會(huì)隨之改變。為了適應(yīng)移動(dòng)時(shí)光線變化，系統(tǒng)電腦會(huì)預(yù)先設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的光線圖像。當(dāng)光線發(fā)生變化時(shí)，攝像頭捕捉現(xiàn)場圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較。如果現(xiàn)場圖像亮度值高于標(biāo)準(zhǔn)圖像值，電腦會(huì)控制攝像頭自動(dòng)降低曝光時(shí)間，使現(xiàn)場圖像的亮度與標(biāo)準(zhǔn)圖像亮度相同。反之，則提高曝光時(shí)間。總之，這樣會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)更加智能地適應(yīng)因移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的環(huán)境光的變化。