利用云台摄像机和投影机实现虚拟窗户的方法

技术领域

本发明具体涉及一种利用云台摄像机和投影机实现虚拟窗户的方法。

背景技术

随着科技的发展，各种新型的电子设备被应用到人们的工作、生活中。 云台摄像机和投影机作为视频拍摄设备和大型显示输出设备，被广泛地应用 在安防、会议、教育、家庭影院中。

没有风景或不宜开窗的房间，难免压抑且无趣。现有的解决办法可以是 安装电视等显示设备，播放视频节目内容。也可以在这基础上，装配摄像机， 显示摄像机拍摄的内容（如监控画面）。但是上述方法都无法像真实窗户一样 给观众（观察者）提供真实的临场感。比如，通过真实的窗户观察屋外，视 角将随着观察者相对窗户位置的不同而变化，处于不同位置，看到的景色也 有所差别，如图1所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用云台摄像机和投影机实现 虚拟窗户的方法，可以在室内墙壁上形成一虚拟窗户。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种利用云台摄像机 和投影机实现虚拟窗户的方法，先配置一控制器、一云台摄像机、一投影机 和一人体位置传感器；所述控制器具有两控制端口和一USB接口；所述云台 摄像机和投影机通过串行通讯线分别连接到两控制端口，所述人体位置传感 器USB线缆连接到所述USB接口；所述云台摄像机具有视频输出接口，所 述投影机通过视频传输线连接到视频输出接口；所述方法具体包括以下内容：

步骤1：所述控制器分别与各端口对应连接的云台摄像机、投影机和人 体位置传感器交换信息，获取各设备型号，从而分别设定三个设备的控制指 令集及控制参数；

步骤2：控制器根据所述控制指令集及控制参数，通过串行通讯线发送 指令，控制云台摄像机复位到预设位置并启动拍摄，同时将拍摄的景观转换 成图像信号；

步骤3：云台摄像机通过视频输出接口输出所述图像信号到投影机的一 指定的视频端口；控制器通过串行通讯线发送指令，控制投影机启动并且切 换到指定的视频端口；然后投影机将内置的一窗框图案与所述图像信号进行 叠加，并投射于墙面上形成一个虚拟窗户；

步骤4：人体位置传感器获取其侦测范围内的环境数据，并将环境数据 传递给控制器；所述环境数据是指在人体位置传感器的侦测范围内是否无人 或有单个人数据；然后控制器分析环境数据，判断在人体位置传感器的侦测 范围内是否无人或有单个人；若环境数据为在人体位置传感器的侦测范围内 无人，则进入步骤5；若环境数据为在人体位置传感器的侦测范围内有单个 人，则执行步骤6；

步骤5：人体位置传感器继续侦测，在一预设的时间内一直侦测不到人 体进入侦测范围，则控制器发送指令控制云台摄像机和投影机进入待机状态；

步骤6：

A.人体位置传感器获取该单个人的当前位置并发送给控制器，控制器根 据该单个人的当前位置，控制云台摄像机调整镜头方向和变焦倍率到相应的 观察视角进行拍摄，同时虚拟窗户也按照云台摄像机相应的拍摄视角呈现图 象；

B.人体位置传感器持续追踪该单个人的运动，并将其当前位置移动信息 持续地反馈给控制器，控制器根据该单个人的位置变化，控制云台摄像机实 时调整镜头朝向和变焦倍率，模拟出该单个人的观察视角进行拍摄，并实时 将拍摄的景像传递给投影机，投影机在墙壁上投射所述景像与窗框图案相叠 加后的图象。

进一步地，所述环境数据还包括在人体位置传感器的侦测范围内是否有 多个人；所述步骤4还包括以下内容：

控制器分析环境数据，判断在人体位置传感器的侦测范围内是否有多个 人；若环境数据为在人体位置传感器的侦测范围内有多个人，则执行步骤7；

步骤7：控制器根据预设的规则指定多个人中的一人为主观察者，然后 进行以下操作：

A.人体位置传感器获取主观察者的当前位置并发送给控制器，控制器根 据主观察者的当前位置，控制云台摄像机调整镜头方向和变焦倍率到相应的 观察视角进行拍摄，同时虚拟窗户也按照云台摄像机相应的拍摄视角呈现图 象；

B.人体位置传感器持续追踪主观察者的运动，并将其当前位置移动信息 持续地反馈给控制器，控制器根据主观察者的位置变化，控制云台摄像机实 时调整镜头朝向和变焦倍率，模拟出主观察者的观察视角进行拍摄，并实时 将拍摄的景像传递给投影机，投影机在墙壁上投射所述景像与窗框图案相叠 加后的图象。

进一步地，所述步骤7中的规则是指：以运动最活跃的人为主观察者； 或者距离预设位置最近的人为主观察者；或者按照多个人的分布位置计算出 中位值，以位于所述中位值的人或距离中位值最近的人为主观察者。

本发明的有益效果在于：利用云台摄像机和投影机，通过在墙壁上投射 视角可随观察者位置变化而改变的窗户画面，从而实现墙壁透明化。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1为现有的人眼视野原理图。

图2为发明中模拟窗系统的结构示意图。

图3为本发明一种利用云台摄像机和投影机实现虚拟窗户的方法的流程 图。

具体实施方式

请参阅图2-3，图2为发明中模拟窗系统的结构示意图。一种利用云台摄 像机和投影机实现虚拟窗户的方法，先配置一控制器、一云台摄像机、一投 影机和一人体位置传感器；所述控制器具有两控制端口和一USB接口；所述 云台摄像机和投影机通过串行通讯线分别连接到两控制端口，所述人体位置 传感器USB线缆连接到所述USB接口；所述云台摄像机具有视频输出接口， 所述投影机通过视频传输线连接到视频输出接口；所述方法具体包括以下内 容：

步骤1：所述控制器分别与各端口对应连接的云台摄像机、投影机和人 体位置传感器交换信息，获取各设备型号，从而分别设定三个设备的控制指 令集及控制参数。

步骤2：控制器根据所述控制指令集及控制参数，通过串行通讯线发送 指令，控制云台摄像机复位到预设位置（即镜头朝向预设的方向、设定变焦 倍率等参数）并启动拍摄，同时将拍摄的景观转换成图像信号。

步骤3：云台摄像机通过视频输出接口输出所述图像信号到投影机的一 指定的视频端口；控制器通过串行通讯线发送指令，控制投影机启动并且切 换到指定的视频端口；然后投影机将内置的一窗框图案与所述图像信号进行 叠加，并投射于墙面上形成一个虚拟窗户。

步骤4：人体位置传感器获取其侦测范围内的环境数据，并将环境数据 传递给控制器；所述环境数据是指在人体位置传感器的侦测范围内是否无人、 有单个人或有多个人数据；然后控制器分析环境数据，判断在人体位置传感 器的侦测范围内是否无人、有单个人或有多个人；若环境数据为在人体位置 传感器的侦测范围内无人，则进入步骤5；若环境数据为在人体位置传感器 的侦测范围内有单个人，则执行步骤6；若环境数据为在人体位置传感器的 侦测范围内有多个人，则执行步骤7。

步骤5：人体位置传感器继续侦测，在一预设的时间内一直侦测不到人 体进入侦测范围，则控制器发送指令控制云台摄像机和投影机进入待机状态。

步骤6：

A.人体位置传感器获取该单个人的当前位置并发送给控制器，控制器根 据该单个人的当前位置，控制云台摄像机调整镜头方向和变焦倍率到相应的 观察视角进行拍摄，同时虚拟窗户也按照云台摄像机相应的拍摄视角呈现图 象；

B.人体位置传感器持续追踪该单个人的运动，并将其当前位置移动信息 持续地反馈给控制器，控制器根据该单个人的位置变化，控制云台摄像机实 时调整镜头朝向和变焦倍率，模拟出该单个人的观察视角进行拍摄，并实时 将拍摄的景像传递给投影机，投影机在墙壁上投射所述景像与窗框图案相叠 加后的图象。

步骤7：控制器根据预设的规则指定多个人中的一人为主观察者，然后 进行以下操作：

A.人体位置传感器获取主观察者的当前位置并发送给控制器，控制器根 据主观察者的当前位置，控制云台摄像机调整镜头方向和变焦倍率到相应的 观察视角进行拍摄，同时虚拟窗户也按照云台摄像机相应的拍摄视角呈现图 象；

B.人体位置传感器持续追踪主观察者的运动，并将其当前位置移动信息 持续地反馈给控制器，控制器根据主观察者的位置变化，控制云台摄像机实 时调整镜头朝向和变焦倍率，模拟出主观察者的观察视角进行拍摄，并实时 将拍摄的景像传递给投影机，投影机在墙壁上投射所述景像与窗框图案相叠 加后的图象。

所述步骤7中的规则是指：以运动最活跃的人为主观察者；或者距离预 设位置最近的人为主观察者；或者按照多个人的分布位置计算出中位值，以 位于所述中位值的人或距离中位值最近的人为主观察者。

本发明利用云台摄像机和投影机，通过在墙壁上投射视角可随观察者位 置变化而改变的窗户画面，从而实现墙壁透明化，为观察者模拟出通过真实 窗户观察的临场体验。