利用燈照射透明圖片在地面上投影產生彩色三維圖像的裝置

錢佳赟+王昊+邵約嬉+曹偉+邱培鎮

【摘 要】基于光投影技術和濾光片原理，設計了一種在普通路面上投影產生彩色三維圖像的裝置，分析了地面對不同顏色光的反射率，設計對比度比較大的彩色圖像并給出了實驗結果。

【關鍵詞】投影技術；濾光片；彩色三維圖像

【Abstract】Based on the technique of optical projection and principle of filter， a device generating three-dimensional color image on the grand is designed. The reflectivity of different colors of light is analyzed， providing theoretical support for the design of high contrast color picture.

【Key words】Projection technique； Filter； Three dimensional color image

1 問題的提出

三維投影技術[1-3]，是利用光學的折射和衍射再現三維影像的一種技術。原理是通過高流明的投影機把事先經過精心制作并具有立體效果的畫面或者視頻均勻對稱的投射于成像膜上。再經過光的衍射和折射，物體成像于空中，形成三維景象。現有的三維投影儀器價格比較昂貴，一般需要多臺投影儀和特制的屏幕，以實現三維景象。

光投影技術[4]是根據幾何光學原理，利用光線可以穿過透明圖片，把印在透明圖片上的內容投影出來的技術。目前，光投影技術在社會上已經得到普及，現有的幻燈片和電影等都是投影在豎直平面上供人觀看的。

基于光投影技術原理，本文設計了一種基于燈照射的，可在普通道路上（水泥地面上）投影產生彩色三維圖像的裝置。分析了地面對不同顏色光的反射率，以此為基礎，設計了對比度比較大的彩色圖像并進行了實驗。結果表明：該裝置結構簡單，制作容易，能夠產生較好的彩色立體效果使用，可用于地面廣告，具有一定的應用價值。

2 設計的思路

本文設計思路來源于電影《中國合伙人》里面的一個片段，見圖1。這個場景給本人的影響十分大，因為在這部電影中發現了二維投影顯示技術在生活中的浪漫以及商業化的應用。基于此，本文設計了一種彩色的三維投影模型，讓投影到路面上的內容色彩更加豐富且兼具立體感。

3 模型的制作及投影結果

1）模型的制作：設計了以七彩色長條作為投影圖片，圖2為實物圖，制作過程如下：

①用0ffice2010辦公軟件制作好想要顯示的七彩長條；

②將制作好的彩色長條打印在透明薄膜紙上；

③將透明薄膜紙貼在一張白色卡紙上，使其在白色卡紙上留下的是彩色長條框架的洞，使光只能透過彩色長條；

④等彩色長條干透以后，用對應的彩色筆在每個長條上均勻涂上一層顏色。

2）實驗結果1：利用手機LED光源照射投影圖片，投影到普通道路地面上，投影效果見圖3。為了研究地面對各種顏色光的反射強度，利用Matlab編程獲得圖3中黑色直線對應的各點的強度值對比圖，見圖4。由圖4可知：白光照明下，紅橙黃青四種顏色的光反射強度相對較大，而綠、藍、紫色三種顏色的反射率相對較小。

通過分析對比地面對不同顏色光的反射強度，設計了對比度較高、投影效果較好的彩色圖片（可模擬彩色廣告），實物圖見圖5。制作流程同七彩色長條類似。

實驗結果2：利用手機LED光源照射投影圖片，投影到普通水泥道路地面上的效果圖見圖6，可以看出在實際地面上也有較好立體顯示效果。

4 結論

本論文最大的創新之處是制作了一種簡單的彩色三維投影裝置，研究了普通路面對經投影后的各種顏色的光的反射強度關系，借助對這一模型的研究，下一步可以研究利用路燈燈光這一資源，使人們夜間走路時在地面能看到彩色的3D廣告。相比于傳統2D廣告，廣告效果更具有視覺沖擊力，能給路人留下深刻的印象。

【參考文獻】

[1]王瓊華，王愛紅.三維立體顯示綜述[J].計算機應用，2010，30（3）：579-582.

[2]劉濤，呂國強，童浩，等.真三維立體顯示技術研究現狀與進展[J].現代顯示，2010（10）：33-36.

[3]董磊，楊福桂，常宏，等.立體顯示技術的研究進展[J].光學與光電技術，2010，8（2）：88-92.

[4]王爽.基于投影技術的未來廣告發展趨勢分析[J].現代商貿工業，2015（21）：83-84.

[責任編輯：楊玉潔]