光與影的交流　互動式投影技術解析

影　迷

投影系統結合“影像動作識別”技術，正以全新的創意表現形式打造參與式的互動平臺。在各大展會上，互動投影系統都會成為與會者關注的焦點。憑借非凡的展示力，互動的效果，令觀眾仿佛置身其中，變成了參與者，與需要傳播的信息進行互動，感受其令人震撼，新奇的展示藝術。

在需要充分調動人們參與的環境中，如何能夠營造互動式的氛圍?這是組織者最關心的問題。因此，他們希望在現實生活中更多地引入虛擬仿真技術，以調動人們的參與熱情。在此基礎上，人們又將人機交互技術和概念引入進來，期望營造出更加接近真實，并且可以親近的氛圍。于是，互動式投影應運而生。那什么是互動投影技術?它與傳統的人機互動技術有什么區別呢?

互動式投影與人機互動技術的區別

互動投影是以投影顯示技術為主，融合了現代遙感與多媒體處理技術的新興學科。它的目的在于將人置身于投影機的顯示畫面中，使畫面就如同真正地被人的動作“指點、拖移、說話”改變了一樣。

1，擔當的角色不一樣

與傳統的人機交互系統不同，在互動投影系統中，人只是自然地完成動作，系統會主動捕獲人的行為，并對此做出反應。只要進入了互動系統的空間環境，系統自然就會對人的動作做出必要反饋。而傳統的人機交互是人給機器下達指令，機器才動作。由此可以看出，傳統人機交互，人是主動的一方，機器是被動一方。但是，在互動投影中，人是被動的一方，機器承擔主動感知人的存在，并作出反饋的角色。

2，系統組成部分的不同

與傳統虛擬仿真技術相比，互動投影是立體的、實時的信息系統，是不可預知的。傳統的虛擬仿真系統主要研究如何構建獨立于人的、模仿客觀世界的數據信息系統。它的所有反饋都是事先設定好的。而在互動投影系統中，不僅存在傳統虛擬仿真系統，同時也存在人這個真實的信息體，是虛擬系統與現實系統的結合，強調虛擬系統對人的集合反饋。

互動投影技術的實現原理

互動投影系統的工作原理首先是通過捕捉設備對目標影像進行捕捉拍攝，然后交給影像分析系統，從而產生被捕捉物體的動作，再結合實時影像互動系統，使參與者與屏幕之間產生緊密結合的互動效果。目前，國內市場大多數虛擬現實系統均基于一種被稱為“影像動作識別”的技術。該技術強調對人體動作在沒有實體接觸狀態下的分辨、記錄和分析。實現“影像動作識別”的關鍵在于獲取現實影像，并從中提取必要的辨別主體，例如人，對人的形態在既定的空間坐標中分解，構成識別信息庫，并被虛擬演示系統調用。

該系統的工作過程就如同攝像機拍攝一段人物的視頻片段，全程記錄在特定時間里人這個實際對象的所有動作。那么我們就可以據此分析在顯示空間坐標中，人的腿、手或者眼睛的位置，將得到的人體部位的空間信息與顯示圖像中的虛擬物體的空間信息對比，如果發現空間重合，則改變顯示物體的形狀或者空間位置，形成類似人真實觸碰了虛擬物體的景象。目前，虛擬互動投影技術集中在人機交互部分的工程研究和實現。從未來來講，該技術還可以在三維立體顯示和現實感知等方面繼續發展，從而為塑造更真實的虛擬世界奠定基礎。

互動投影系統的構成

互動投影系統的核心在于信息的捕獲、處理和虛擬反饋三個環節。通常一套互動投影系統是由配套的應用軟件與硬件融合而成的。

人物動作的捕獲采集是互動投影技術的基礎。目前，主要的采集設備來自于紅外感應器、視頻攝像機、熱力拍攝器等，通過高達每秒幾十次的速度對人體動作進行捕捉，為虛擬世界的形態轉變提供基礎數據。采集器的靈敏度和準確度很大程度上決定了虛擬互動的真實性。

信息數據的處理通常由計算機完成，并與虛擬場景系統對接。信息處理必須要有較高的處理速度，對硬件系統的穩定性要求很高。而數據分析過程則由影像分析系統軟件來完成。該類軟件的開發是互動投影系統的核心部分。每個企業通常會獨立開發或者采購它廠的軟件方案。為了保障程序執行速度，目前國內采用C／C++等高執行效率語言開發的程序軟件占據主導地位。數據分析系統還要完成顯示輸出圖像的合成和接口工作，最終構造出符合顯示信息的虛擬信息數據集合，并將這些信息以必要的格式輸出給顯示設備。

虛擬反饋環節包括了虛擬信息的集合以及顯示輸出兩個部分?；油队跋到y不僅可以采用投影機作為顯示器件，也可以采用其它顯示產品，例如等離子顯示器、液晶顯示器，LED等都可以作為互動影像的載體。但是，綜合來講，由于投影機產品的各種優勢，目前市場主流的互動顯示技術都采用投影機作為顯示設備方案。除此之外，互動投影系統還需要必要的控制和監控系統、音響輔助系統、傳輸和數據存儲系統等配合。

怎樣選擇合適的互動投影系統

互動投影系統的選擇實際上是系統用戶購買一系列數據采集和處理處理系統、投影顯示系統以及一系列的后續服務的過程，主要是對攝像捕捉系統、計算機數據處理系統、投影顯示系統的方案進行挑選。對于這些系統，用戶可以提出明確的要求，由集成商來訂做。例如，投影機亮度、臺數、架設方式、拼接方式、計算機的計算能力以及存儲系統的性能等都可以根據需要進行定制。

除此之外，互動投影還包括必要的軟件系統和后續服務，主要包括影像分析系統和虛擬仿真軟件。其中，影像分析系統的運行速度和信息處理能力直接關系著整個系統的體驗效果；比如反應速度、畫面分辨率等。而新的虛擬場景開發服務能力的將為用戶后期的互動投影系統應用創造更高的附加值。

在互動投影的性能指標中，對人動作的偵測精度以及顯示系統的反饋速度是衡量系統品質的最重要依據。其中，對現實人物動作的偵測精度是指能不能很好的捕獲人物動作。反饋速度則是整個系統從人發出動作大虛擬畫面改變的時間差，目前國內互動投影系統的反饋速度最快已經可以達到0.01秒，在這樣的虛擬場景中，參與者基本上感覺不到延遲。

當前，互動投影技術已經廣泛用于互動游戲、樓盤沙盤演示、方案展示、廣告宣傳、教學、會議等各種應用場合，并向更多領域擴展。比如，最新的互動投影產品融合了無縫拼接和邊緣融合技術，可以實現超大幅面的大面積互動場景。未來，互動投影技術將不可避免地向3D全息影像方面發展，從而為人們筑造一個更真實的3D未來。