互動投影原理

轉載自：http://blog.csdn.net/hardvb/article/details/1657008

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互動投影最近一直比較火，價格卻是不菲，最近研究了一下，其實原理是很簡單的。

我們知道光是一種電磁波，它的波長區間從幾個納米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長範圍為380nm～780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅外光長的稱為紅外光。普通的網路攝影機感光晶片分為CCD或者CMOS, CCD色彩更好一些，CMOS造價便宜些， ，它們都有一種特殊的本領，那就是感知人眼看不到的地區。它們對近紅外線也都非常敏感。那麼當使用濾光片技術過濾掉可見光以後，那麼攝像機看到的是什麼的，應該是一片由紅外輻射組成的映像。

投影機投射的光線是可見光部分，它的紅外部分被它內部的過濾膜過濾掉了，這樣對於攝像機來講它看不到投影機投射的內容，如果紅外線如果強的話，攝像機就可以看見人體了。怎樣加強攝像機看到的物體的映像呢，幸運的是目前市場上這樣紅外主動發射技術已經很成熟了，例如監控市場上賣的那種夜視網路攝影機就可以發射近紅外(850 nm), 功率更大的有專門的遠距離紅外燈，不過目前夜視網路攝影機可以達到5m的距離，所以不需要了。夜視網路攝影機主動發射紅外，然後ccd感應器接受紅外，那麼互動投影中最難的部分，人體與背景虛擬對象的分割就解決了，攝像機得到的是一副黑白的單色背景的包括人的映像。

一張紅外相機的圖片 

那麼下一步，怎樣檢測人體部分呢。這裡對於電腦視覺來講就是一個非常簡單的技術了，就是差分，差分就是把網路攝影機得到的連續兩幀的映像進行相減，那麼得到的是什麼呢，得到的是運動的部分，所以說只要人在動，差分就會把動的部分截取下來。接下來就是分析得到的資料了，再將虛擬部分投射出來了，不複雜吧。

差分映像樣本：
當然複雜的互動投影不只是這些技術，這些只是最基本的原理了，其間還涉及到攝像機的標定，光流法尋找運動方向,效能的最佳化處理，特殊的效果。

那麼互動投影最基本的裝置有那些呢，

A 紅外攝像機（只看紅外部分，可以用監控市場上賣的那種夜視網路攝影機200－800元不等，如果追求更高即時互動性,可以使用高速紅外相機。），
B 紅外濾光片（過濾可見光,圖為光譜範圍）

C 高流明的投影機，(如果你沒有投影機的話，也可以用你的LCD顯示器代替，就可以跟你的手互動了。)
D 電腦一台(強勁的CPU是關鍵嘍，如果你需要顯示3d圖形，高效的顯卡也不能缺少。)
E 視頻採集卡一個(負責從攝像機的類比訊號轉到電腦的數字訊號)

F 視頻連接線等等

 

軟體部分有

A 視頻擷取 directshow 或者vfw 或者採集卡的開發包

B 視頻分析 (直接用bmp也可以， opencv更好了)

C 介面顯示 (directx 3d 或者opengl 或者 flash)

D 其他輔助庫 比如物理引擎ODE,載入3D模型庫(lib3ds)等等