[发明专利]一种基于3D动态触摸的交互式全息显示系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于3D动态触摸的交互式全息显示系统及方法，属于全息3D显示和计算机视觉交叉技术领域。本发明通过数字全息3D再现装置在空中再现真实的3D图像。触摸检测装置拍摄用户动态触摸空中3D图像的场景并传输给主控制器。主控制器根据用户触摸空中3D图像时的散射光信息检测用户指令，并根据用户指令加载相应的全息图到数字全息3D再现装置，再现新的空中3D图像。本发明实现了用户与空中再现的多个3D图像的动态触摸交互，用户能够通过直接触摸控制空中3D图像的转动方向和转动角度。与以往非触摸的交互方式相比，本发明能够给用户带来更加真实、自由、丰富的交互体验，进一步提升了对用户的吸引力。

技术领域

本发明涉及一种基于3D动态触摸的交互式全息显示系统及方法，属于全息3D显示和计算机视觉交叉技术领域。

背景技术

人机交互正朝着更自然和直观的方式发展，2D的屏幕触摸方式已越来越难以满足人们对交互过程中真实体验的需求。目前研究较多的是基于手势的3D交互方式，但是基于手势的交互方式用户无法与交互对象进行直接接触。因此，期望3D显示技术与用户交互界面更好的结合，探索更多的交互方式，以提供更加丰富、自然、真实的交互体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于3D动态触摸的交互式全息显示系统及方法，本发明能用户能够直接触摸空中再现的3D图像进行交互。能够在空中再现真实的3D图像，用户可以通过触摸选择要交互的对象，通过触摸滑动控制空中3D图像的转动。

本发明技术方案是：一种基于3D动态触摸的交互式全息显示系统，包括主控制器、数字全息3D再现装置和触摸采集装置；

所述主控制器用于对接收自触摸采集装置的场景图像进行处理得到用户触摸指令，并且根据用户触摸指令生成新的全息图并加载对应的全息图到数字全息3D再现装置；

所述数字全息3D再现装置用于接收主控制器传输的全息图，并实现全息图的空中3D再现；其中数字全息3D再现装置包括空间光调制器、数字全息3D再现光路和全息屏幕；空间光调制器与主控制器通过HDMI接口连接，用于接收主控制器传输的全息图，并呈现在Lcos(硅基液晶)相位微显示器上；数字全息3D再现光路用于生成平行光，使用平行光与Lcos相位微显示器上的全息图发生衍射，并将衍射光反射到全息屏幕上；全息屏幕用于接收数字全息3D再现光路反射来的衍射光，在空中再现真实的3D图像；

所述触摸采集装置采用一部放置在全息屏幕正后方的摄像机，与主控制器通过USB连接，用于拍摄用户与空中3D图像的触摸并实时传输给主控制器处理。

进一步地，所述主控制器是一台安装python软件的PC。

进一步地，所述数字全息3D再现光路用于生成平行光，并用平行光与Lcos微相位显示器上的全息图发生衍射，最后将衍射光反射至全息屏幕；具体包括激光器、扩束镜、起偏器、准直镜、光阑、检偏器、投影透镜。

一种基于3D动态触摸的交互式全息显示方法，所述方法的具体步骤如下：

Step1、主控制器将预设的全息图加载至数字全息3D再现装置；

Step2、数字全息3D再现装置接收主控制器传输的全息图，并在空中呈现真实的3D图像；

Step3、触摸采集装置拍摄交互区域的场景，并实时传输给主控制器处理；

Step4、主控制器接收触摸采集装置传输的场景图像并进行处理，根据用户触摸空中3D图像时产生的散射光信息，识别出用户触摸指令和触摸的空中3D对象；其中触摸指令包括转动方向和转动角度；

Step5、主控制器根据识别到的用户动态触摸指令，包括转动方向和转动角度，生成新的全息图并加载对应的全息图至数字全息3D再现装置，再现新的空中3D图像。