[发明专利]可交互数字化立体沙盘系统

权利要求书

1.一种可交互数字化立体沙盘系统，其特征是由立体图像生成系统和人机交互系统两大部分构成；

1)、立体图像生成系统

立体图像生成系统采用Opengl，Opencv，Directx或3D引擎绘制三维地形，应用人眼跟踪和指向光技术，实现无辅助立体显示，并且采用一系列图像的加速技术加快图像的渲染过程；使三维建筑模型置于三维地形目标区域中，具有精确的空间分布和良好的视觉效果；立体图像生成系统构成裸眼立体显示器；

立体图像生成系统采用独自编程，沙盘模型细节众多。不仅可以显示整个地形地貌，并且可以显示战争中用到的军事模型包括坦克、飞机等，并且有绚丽的战争光影效果，预置手势识别的接口通过手势控制立体图像生成系统中三维地形场景或三维模型数据，因为地形和军事模型非常的复杂，所以程序的数据量非常大。对于这样的数据量，系统采用创新的数据管理方式：即统一的三维地形场景，分块的三维军事模型数据，实现三维军事模型分层调入，使系统既是一个有机的整体，又能快速运行，解决海量数据和运行效率的问题。

立体图像生成系统中立体图像的获得是利用左右眼看到的图像有细微的差别，从而在大脑中合成一幅具有深度的立体图。用虚拟摄像机拍摄模拟场景，通过坐标变换获得左右图像，对获得的左右图像进行视差控制，基于视差机制，利用Opengl，Opencv，Directx或3D引擎绘制三维地形(进行渲染加速)。因为在视差间距过大的情况下无法在大脑中形成3D图像，所以对获得的左右图像进行视差控制(控制左右图像同名点的间距)；当由于人眼的移动会造成图像汇聚点的移动使立体图像产生畸变，这样就需要采用视觉跟踪的方法使左右图像的汇聚点保持不变，从而实现交互立体图像的生成。

2)、人机交互系统

指通过手势控制立体图像生成系统中三维地形场景或三维模型数据的系统，通过预置手势识别的接口实现；相对应的手势控制立体图像生成系统中三维地形场景或三维模型数据的放大、缩小、平移、旋转或进入等并且根据需要配置对应的能区别不同控制意义的手势；由立体相机拍摄并取得手势三维信息，利用中点补偿算法对原始采样点进行处理，建立隐性马尔科夫模型，将手势空间分布特征，与样本库进行相似度对比，识别手势具体含义；

还包括通过自然的手势控制，在三维场景中前进、后退，升高、降低视点、进入三维地形场景或三维模型数据观察内部细节；

手势识别的接口连接无侵扰手势识别或监测装置、通过对手势的识别，且实时立体内容生成构成实时的人机立体图像(影像)的生成实时交互。

2.根据权利要求1所述的可交互数字化立体沙盘系统，其特征是裸眼立体显示器放置无侵扰手势识别装置，利用裸眼3D技术和无侵扰手势识别技术实现高仿真立体画面和高精度人机互动，人眼看到的沙盘模型悬浮在裸眼立体显示器上方。

3.根据权利要求1所述的可交互数字化立体沙盘系统，其特征是所述的人机交互,拥有手势探测的基本摄像模块，通过多个摄像头或者手势识别元件，同时提取多个手势，范围覆盖整个屏幕，利用帧间差分的识别方法，将不同用户的手势分别提取出来，并将手势识别的反馈实时显示在图像上，达到手势对三维场景的实时控制。

4.根据权利要求1所述的可交互数字化立体沙盘系统，其特征是采用人眼跟踪和指向光技术，人眼位置的探测为非接触式。

5.根据权利要求1所述的可交互数字化立体沙盘系统，其特征是拥有手势探测的基本摄像模块，基于视觉感知的手势运动轨迹的描述，拥有手势的理解与识别算法，即基于手势空间分布特征的手势识别算法，手势空间分布特征(HDF)是对人手空间特征的抽象描述；其中最重要的就是提取肤色和手势空间的特征向量，并将提取的手势空间分布特征与样本库进行相似度比较，识别手势的具体含义；提取空间分布特征一般从整体姿态和局部姿态2个方面进行。然后将手势的整体表现特征与手势的关节变化特性结合起来提取手势的空间分布特征，从而实现规定手势的自动识别。

6.根据权利要求1所述的可交互数字化立体沙盘系统，其特征是系统采用的是近场手势交互技术，多个手势识别的摄像头进行手势的捕捉，结合计算机视觉检测技术检测手指的位置，采用肤色识别等技术将手势动作提取出来，根据隐马尔科夫模型引导立体图像生成模块生成对应的立体图像对，通过手势动作和预置的模型进行比较，从而反馈出相应的图像变化信号，以实现可操控，可交互。