投影技术（精选12篇）
投影技术 篇1
随着个人数码网络规模的扩展, 智能手机等微型电子设备将逐渐成为个人数码生活的中心。然而, 此类便携式电子产品在信息的显示和共享方面, 目前仍依赖于一些不便携带且价格昂贵的外部设备, 如笔记本式计算机、投影机等。尤其是投影设备, 始终给人固定、昂贵、笨重的感觉。2005年左右, 一种全新的投影显示技术———微投影 (Micro Projector) 技术进入了人们的视野, 用户对于低价位 (<300美元) 、高性能 (分辨力超过VGA, 亮度>100 lm) 的微投影仪产生了巨大需求。
微投影技术又名便携式投影机技术、超微投影技术、“皮口”投影技术 (Pico Projector) , 利用此技术开发的产品也被形象地称为掌上投影机、口袋投影机, 目前对此尚无中文或英文的统一术语。微投影设备按市场应用又可分为作为其他电子设备显示器用的伴侣投影机和集成在其他便携电子设备上的集成投影机两类。笔者建议, 把作为其他电子设备显示器用的独立的伴侣投影机, 译为“微投影机”, 其亮度一般在50 lm以上;而把集成在其他便携电子设备上的集成投影机译为“超微投影机”, 其亮度在50 lm以下;两者又可统称为“微投影技术”。这一技术发展远未成熟, 是目前世界信息领域发展的一个热点。
微投影机市场包括超便携式商用投影机、个人投影机、手机投影机、玩具投影机等。虽然相对于商用市场而言, 超微投影机市场还仅仅是含苞待放, 但这类市场极为庞大的潜在发展空间已让中外投影机厂商们激动不已。三星、爱普生、富士康、索尼、东芝等不少厂商都在为进入即将到来的便携微投影时代跃跃欲试。美国著名显示市场研究所Insight Media预计, 到2010年便携式微投影机市场规模将从2007年的2 700万美元激增到30亿美元。
光源、显示芯片和光学引擎是投影系统的三大关键部件, 对于微投影技术的开发者而言, 主要也是要解决这三个方面的问题。显示投影系统的工作机理是:利用高亮度光源, 照射显示芯片 (显示芯片是边长为10~30 mm的光电器件) , 通过投影光学系统的放大, 把芯片的图像投射到十到几百英寸的大屏幕上。微投影技术是一般投影技术的延伸, 主要是降低亮度的要求, 从而大大缩小机体体积。
按照微投影技术目前所采用的显示芯片类型, 可以把投影系统分为微机械、HTPS LCD、LCo S等种类。微机械式微投影技术的主要开发商有美国德州仪器和美国Microversion。德州仪器的DLP是应用最广泛的显示芯片技术, 在普通投影机方面的技术已相当成熟, 在微投影机方面也已经有样机推出。Microversion主要开发激光扫描型技术, 且已有样机面世。日本爱普生和日立为HTPS LCD的主要开发商, 拥有相当成熟的普通投影机技术, 但在微投影技术方面, 由于芯片响应速度的限制, HTPS LCD几乎必须采用三片式结构, 体积较大。日本日立和JVC是LCo S的主要开发商, 他们在高档会议影院投影机方面技术相当成熟。近年来台湾奇景光电 (Himax) 与美商3M策略联盟, 合作推出了LCo S微投影技术解决方案。全息型主要有英国剑桥Blue Light Optics开发, 目前尚在实验室阶段。由于有几种技术比较成熟, 且各有优缺点, 笔者认为他们可能在未来市场共存相当长的时间。
光源是微投影技术的另一核心, 目前主要有金属卤素灯、高压弧光灯、LED、激光等几种。其中金属卤素灯成本很低, 但亮度也很低, 仅适用于低档玩具投影机。高压弧光灯成本低, 亮度高, 电光效率高, 是100 lm左右的微投影机的选择;而其缺点在于体积不能进一步减小, 不能用于超微投影机。LED则是未来发展的方向。LED光源具有长寿命、彩色饱和度高、体积小、耐震动、耐冲击、不含有毒物质、低压供电、对人体安全等特点, 只是目前其成本控制和亮度方面还略逊于高压弧光灯。但是这一领域发展迅速, 预计在3~5年后, LED的成本控制、亮度、电光效率都有望超过高压弧光灯。
特别值得指出的是激光光源。激光光源亮度高, 在光机结构上相当特殊, 必须和特定的光机结构结合使用。目前主要的激光投影光机结构为激光扫描型投影系统, 它利用三色激光束在两维方向扫描, 并投射出去, 形成投影图像。美国Microvision公司是唯一的小型扫描型激光投影仪的开发商。他们利用相互垂直的2轴高速驱动反射镜的MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 模块, 实现了小型激光投影仪模块“Pico P”。其优点是功耗低、体积小、适合于超微投影机;其主要问题是, 绿光激光器的成本依然太高, 需利用倍频晶体, 而且激光散斑也大大降低了投影图像质量。
光机结构是微投影机的灵魂。从投影光学引擎的结构上分, 投影系统主要有单片式和三片式等。目前高档光学引擎以三片式为主, 系统体积较大, 成本也较高。但它可以实现较高的光学效率, 又具备高画质的性能, 因此, 三片式系统主要是向高端的专业用途发展, 不适合于微投影系统。传统单片式为目前大部分微投影机所采用, 其优点是体积小、成本低, 缺点是亮度低、效率低、存在彩色显示缺陷 (Artifact) , 显示质量并不理想。在SID 2008世界显示协会会议上, 苏州巨视光电有限公司向世界发布了新型角度彩色编码微投影技术。该技术一经推出, 便引起了广泛关注。苏州巨视的新型单片式投影光机技术综合了三片式和单片式光机各自的优点, 克服了两者的缺点, 是一种理想的投影光机结构 (见图1) , 与其他光机结构的对比见表1。采用新结构的便携式投影机产品史无前例地实现了低价格 (<300美元) 和高性能 (分辨力>SVGA) , 使之成为如同手机、DVD、i Pod一样的日常用品, 进入千家万户。最终和手机、PDA等集成在一起的投影机将使人们得以摆脱对具体显示器的依赖, 实现随时随地的信息处理和共享。
众所周知, 在新型显示技术方面, 如投影显示、平板显示 (FPD) 的液晶 (TFT-LCD) 与等离子体 (PDP) 显示, 中国企业尚未掌握相关核心技术, 以致于在一台平板电视的总成本中, 仅进口平板显示器一项已占70%以上, 进而降低了电视机生产企业的附加值, 导致此类企业效益普遍不高。针对这种情况, 2007年4月30日胡锦涛主席在视察河南中光学集团公司南方辉煌图像信息技术有限公司时指出, “电视产业是个重要产业, 在液晶平板技术上, 我们缺乏核心技术, 在LCoS方面要迎头赶上。我们要超前一点、看远一点, 不要老跟在人家后头。我们要大力支持这种具有创新性技术的产业。”
新兴的微投影技术给中国显示界提供了一个很好的赶超世界先进水平的机会。中国具有完整的光学工业, 国内新兴企业的相关研发投入已经大大提高, 同时各级政府也对科技创新积极扶持。中国电子视像行业协会大屏幕显示设备分会及时地抓住了这一市场契机, 大力推动微投影技术的发展。正在筹划成立的微型投影机与手机投影机产业联盟第一次联盟峰会, 计划在苏州高新区科技城举行。结合新一代科技“海归”带回的现代公司管理理念、市场洞察力和科技创新意识, 所有这些条件都使得中国显示界在微投影技术方面可以大有作为。让我们积极开发超微投影技术产品, 开拓超微投影机市场, 抓住全球便携投影机、手机投影机的发展机遇。
投影技术 篇2
请选中您要保存的内容，粘贴到此文本框 2015羊年春晚全息投影技术详解
2015年羊年春晚，《蜀绣》成为科技含量最高、造价最高、关注度最高的节目之一。春晚剧组利用三维立体投影“复制”出李宇春的三兄弟：李宇夏、李宇秋、李宇冬，其在表演中所利用的高科技技术为全息投影技术，全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻像，还可以使幻像与表演者产生互动，一起完成表演，产生令人震撼的演出效果。
作为光电技术发烧友的CIOE小编也从各个渠道了解了这种技术：全息投影技术(front-projected holographic display)也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。投影设备将不同角度影像投影至一种国外进口的全息膜上，让你看不到不属于你自身角度的其他图像，因而实现了真正的全息立体影像。
全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，记录的难题早在1947年就被攻克。一般的三维图只是在二维的平面上通过构图及色彩明暗变化实现人眼的三维错觉，而全息影像则包含了被记录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息，观察者可以多角度来观察图像在不同角度的形态变化，如同有个真实的物体在那里一样。当然，现在的技术已经不再局限于记录真实的影像，还可以制作完全虚拟的三位数字影像。
全息技术的第二步：利用衍射原理再现物体光波信息。这在2001年才取得突破。主要归功于全息膜技术的诞生，使三维图像的再现成为可能。依靠这薄薄的透明膜，无论是T形台上的流光溢彩，还是舞台上虚幻影像，都可实现。随着全息膜的技术进步，现在一些全息膜里面有许多细细的线路丝。人们通过手指触摸，就能与全息影像进行互动。
了解完全息技术，我们再来看三维全息投影技术，通俗影成像"，类似于大自然中的海市蜃楼，是一种无需配戴3D眼镜的裸眼3D技术，原理是通过不同数量的投影机把真实影像或事先经过精心制作并具有立体效果的数字影像均匀对称的投射在成像膜上。经过光的衍射和折射，再现三维影像，将三维画面悬浮在实景的半空中成像。
商业上常用的全息技术大致可分为两类：一类是背投方式，投影机直接将影像投射到全息膜上。另一类是利用反射，将投影或LED图像反射到呈45度放置的全息膜上。全息投影是以空气或其他立体作为光的反射介质，即使用带有弧度的玻璃也是无法实现360度可视的，一定会有视线死角的，无论选择哪种投影方式，最重要的是考虑现场环境。如果我们希望物体看起来真实的话，周围的灯光、舞台与观众的距离、物体的比例大小等因素都是需要考虑进去的。
投影机防尘技术荟萃 篇3
所以投影机在设计时，都会考虑在进出风口设置过滤网的方式实现防尘效果，由于国内的投影机使用环境差异比较大，一些地区和应用环境的灰尘条件非常恶劣，这些基本的防尘措施还无法真正有效地保护投影机免受灰尘影响。因此近几年投影机中出现了很多强化风尘设计的投影机产品，这些产品通过一些针对防尘的优化设计，实现了更好的防尘效果，深得国内用户尤其是教育用户的欢迎，这的确是一项非常实用的设计，也是投影机厂商在对中国投影机应用环境的长期追踪中，研究实践的一项设计。
所有的防尘设计都是从产品的密封性能着手，增加机器的密闭性，杜绝灰尘从进出风口、镜头、机箱等处的缝隙进入，而在密闭的同时还要充分考虑机器的散热问题，在密闭和散热的优化设计上，不同的厂商会采取不同的方式。
在这里我们将多家厂商的投影机防尘设计汇集在一些，帮助读者朋友更好地了解投影机中的防尘设计，也可以了解到不同厂商在防尘设计方面的那些独到的设计。
一、爱普生
早在2006年，爱普生就推出了2款专门针对防尘应用的投影机EMP-6000/6100，2007年爱普生推出了它们的升级产品：EMP-6010/6100。在这两款投影机中，箱体及镜头全部采用封闭式的设计，而且箱体结构更是“无空隙”设计。为防止灰尘进入投影机内，该机进气口特别装载一组大尺寸的静电型过滤器，配合防尘网，实现高效防尘，同时更可以外加细小烟粒子过滤器，甚至是可以应付香烟的烟雾。根据爱普生提供的测试结果，这两款产品的防尘效果是普通投影机的5倍。
为了帮助用户更好地判断空气过滤器的更换时间，这两款投影机的空气过滤器有一个内置的风速传感器，可以监控进入投影机的空气的流速，当空气过滤器被堵塞时，风速传感器可以预警，提醒用户及时清洁或者更换空气过滤器。
在推出这2款防尘投影机的同时，爱普生还推出了一款普及型防尘投影机EMP-280。与EMP-6010/6110相比，EMP-280的防尘似乎没有那么全副武装，体积也减小了很多，相信这也是“普及”说法的由来，不过其防尘设计也有其独到之处，防尘效果也非常理想。
首先它采用了大尺寸过滤网设计，进风口占据了整个投影机的右侧面板，防尘网对进风口全面覆盖，防尘网为静电防尘网，采用褶皱设计，总长度达到了1.09m，增加了防尘网的面积，不仅增加了防尘效率，也提升了透风能力，根据爱普生的资料，其防尘效果可以达到99.5％。
防尘网的除尘非常简单，只要轻轻磕碰几下，粉尘就可以脱落，而且防尘网的拆装也很方便，无需任何工具。
镜头被全部封闭，而聚焦和变焦旋钮采用滑动盖板进行了封闭，在非调节状态时，也可以实现全封闭。
散热设计必须与防尘设计进行配合才能在防尘的同时保证散热设计，EMP-280采用了多通道风格设计，配合风扇的智能控制，让每个发热部件都可以充分散热。
EMP-280配备了防尘网更换提示功能，提醒用户定期更换防尘网。而在防尘网堵塞或者需要清理时，投影机先是风扇速度加快，加速散热，接着温度报警灯闪烁，屏幕出现提示：“投影机过热，不要在通风孔处放置任何东西，经常清理或者更换空气过滤网。”，这样大大方便了用户的日常维护。
二、松下
松下是率先针对中国市场推出防尘机型的厂商，其香格里拉机型的防尘效果得到了国内教育用户的认可。如今香格里拉机型已经发展到了第三代，其防尘设计有了进一步提升。
在松下第三代香格里拉机型中改善了风道设计，采用机身单侧风扇向外抽风的对流设计，让对流的空气覆盖的面积更大，起到更好的散热效果。在风扇的另一面，也就是对流的入风口，加装过滤网。此过滤网采用了ARF(Auto Rolling Filter)技术，也就是自动翻转防尘过滤器，这个过滤器的工作原理非常类似传统胶片相机的卷片器：当过滤网使用了一段时间后，ARF系统会自动地向前卷动过滤网，用新的滤网取代旧的积满灰尘的滤网，同时旧的滤网也被回收。这就能够保证在非常长的时间内，滤网一直处于高性能的工作状态，起到最佳的过滤防尘效果。
在防尘中过滤器的过滤性能同样非常重要，松下ARF技术的滤网，采用了静电过滤技术，能够过滤所有1μm以上的颗粒，最大程度上降低了灰尘进入投影机的可能。根据松下公司的统计，新的ARF过滤器的效果要比之前的产品提高了7倍。根据松下的相关分析，直径在1μm左右乃至更大的灰尘、螨虫、花粉、碎屑以及细菌，都能够被有效的过滤掉，为光学系统长期明亮的工作提供了有效的保护。
三、日立
“尘盾”系列投影机是日立专门针对防尘设计的投影机，它使用了日立独创的“IDS'’(Intelligent DustproofSystem)高效智能防尘过滤系统，该系统采用μm级的高科技特种材料过滤网，网孔直径大大缩小，同时运用日立独有除尘技术，能有效地阻止灰尘进入机器内部。
新型防尘过滤网面积比市场上同类机型加大了33％，配以日立设计的新型107mm大直径低噪声风扇，优化了空气流动系统，增大通风量，大幅提高机器内散热效率；而且，“尘盾”系列采用优化冷却电路，保证进入的冷却空气不带灰尘，根本上保障了液晶板、灯泡及其他关键光学部件的洁净。此外，机器还采用了智能检测软件，有效防止内部过热。
四、NEC
VT700+是NEC针对教育用户推出的一款投影机产品，在其中提出了一个防尘“三步曲”防尘理念。
第一步是采用了加厚的防尘滤网，能够过滤更多细小灰尘，最大程度上降低了灰尘进入投影机的可能，而且滤网采用的是简单易拆的结构设计，用户很容易便可以拆卸清洗。
第二步是在光学系统设计时考虑对灰尘的隔离效果，光学部件之间的缝隙全部以手工粘贴海绵条，一是保护了光学部件，防止投影机在震荡时光路受损，二是减少由于缝隙引起的漏光现象，使投影图像亮度更高，显示效果更好；更重要的是有效阻挡了灰尘的进入和粘附，从根本上对投影机进行防尘保护。
第三步是以涡轮式风扇代替传统风扇，在防尘的同时也可以保证可靠散热，还可以缩小投影机的体积。
优派
优派的“净·辉”系列投影机P1559DC，使用了优派“防尘墙”技术，目标就是有效防尘。
首先它采用立体静电滤网和多层滤网设计，滤网采用渐密式递增滤材结构和深度型过滤方式，接触面积是普通滤网的三倍，并能通过静电主动吸附空气中的微粒采用了空隙率高过97％，开孔率达99％的新型滤网，具有空气流动阻力小，滤出效率高的特点，防尘同时确保了投影机正常的散热。
其次采用了全密封机壳设计，不仅具有全密封型防尘机箱，还配有全密封型镜头盖，能阻止灰尘从连接处进入。
另外它还利用风扇增压技术确保机箱内气压大于外界，能迫使箱内灰尘流出。
DLP投影机的防尘
虽然从理论上DLP投影机的光引擎可以密封，粉尘对于投影机光学性能的影响会小一些，但是由于投影机在运行过程中的高发热状态，为了保证散热，也需要通过专门的通风来辅助散热，在进出风过程中，自然也会将粉尘引入其中。
粉尘堆积后会影响投影机中部件的散热，也会一定程度上影响投影机的寿命，尤其是对于一些粉尘条件特别恶劣的公司，这一点尤为重要。
让3D全息投影技术走进课堂 篇4
一、什么是“3D全息投影技术”
也许很多人还不了解什么是“3D全息投影技术”。“3D全息投影技术”是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像, 是一种无需配戴眼镜的3D技术, 也被称为裸眼3D技术, 观众可以看到立体的虚拟世界。 (摘自百度) 其实它最初的原理来自“海市蜃楼”。看过《钢铁侠》和《复仇者联盟》的朋友一定对电影中未来科幻世界的先进技术感到惊叹。那让人炫酷的用手在空中操作的电脑界面就是运用了“3D全息投影技术”。一般而言这种立体电影或画面, 我们需要佩戴3D眼镜才能看到的, 而现在研究的这一系列产品就是将图像投射到视网膜的裸眼技术, 让人们不借助任何工具的情况下可以亲眼感受。
二、“3D全息投影技术”在现代社会的应用
这项技术现在已经广泛应用于舞台灯光设计和电影动画的制作, 以及博物馆和各种展会的现场展示。像两年前演唱会上周杰伦和邓丽君的隔空演唱, 2015年央视春晚李宇春演唱的《蜀绣》中同时出现5个李宇春和2016年辽宁卫视春晚中六小龄童《金猴闹春》的表演中变幻莫测的仙女、不停变装的孙悟空以及虚幻的背景等等都用到了类似的技术, 给观众真实而又玄幻的感觉。因为这项技术目前价格很高, 所以也被称为是春晚中最贵的节目。
在博物馆里我们可以运用这项技术“复活”各个时代的动植物, 例如把恐龙的生活生动的展现在观众面前, 身临其境, 让你感觉回到了“恐龙时代”;展会上, 运用3D全息投影技术可以将一辆概念车凌空悬起, 还可以变换角度, 让你360度全方位的了解它, 分析它。
三、“3D全息投影技术”走进课堂
让我们来想象一下未来的课堂:教师可以在这种特定的软件支持下, 像《钢铁侠》的男主角那样实现空中操作系统, 用手指在空中的投影屏幕上的触摸选择, 打开界面, 转换画面等控制功能。将来的教室也不需要笨重的操作台。比如《美术鉴赏》或是语文课上讲到《苏州园林》, 老师在课前充分的准备后, 一座立体的苏州园林便呈现在学生面前, 亭台楼阁碧瓦, 小桥流水人家, 绿树环绕, 小径通幽, 学生们一定会惊讶的叫起来。老师还可以通过拉伸, 让园林放大、缩小、翻转、变化不同的角度。这样近距离的观察和感受是老师用再多的语言也无法描绘的。我们还可以把任意一个建筑投射到学生面前让学生欣赏, 埃及的金字塔、印度的泰姬陵、北京的故宫……它们对学生来说不在是图片, 而是一个立体的建筑, 给学生直观的感受。
地理或生物课上, 老师可以把一个地球或是整个银河系都投射在学生头顶上;把以前很难看到的海底生物或远古时代的动植物投射在教室里, 就像在现实世界里亲眼看到一样。在医学课上, 老师可以放大一个“跳动的心脏”或“血管”活生生的呈现在学生面前, 让学生观察的更清晰, 细致。在幼儿园里, 我们还可以利用这项技术“复活”迪斯尼的卡通人物和小朋友们一起唱歌、跳舞, 增加课程的乐趣, 还可以和孩子们互动、游戏, 小朋友们一定非常的喜欢!
另外, 我们可以利用“3D全息投影技术”在教室里“还原”一个博物馆或是美术馆;也可以在教室里创设一个近乎真实的3D游戏环境, 例如山洞, 丛林, 沙漠……它不仅增加了教学的趣味性, 提高孩子们学习的兴趣, 也解决了教室、学校相对封闭的环境, 教学中无法变换的地理位置等种种问题, 方便学生足不出户就能看到一个立体的世界。
这项技术一旦应用于办公、教育教学等各方面, 将颠覆传统的教学方法, 成为教育史上的一次技术革命。
四、“3D全息投影技术”在教学中的应用及未来的发展
3D技术正逐渐在知识创新, 深度学习, 虚拟实验, 技能训练等方面彰显优势, 为教育应用创新提供新环境, 新平台, 新资源和新工具。作为反映国际教育信息化发展趋势的美国新媒体联盟《地平线报告》, 2013年预测3D打印技术在未来4-5年将成为主流趋势, 并大面积的走进中小学课堂。如今越来越多的教学机构把建设“虚拟仿真实验教学中心”等硬件设施作为工作重点, 预计在未来的十到二十年, “3D全息投影技术”将慢慢走进教室, 走进我们的身边。
目前, 在国外, 美国Ocoee中学推出了3D教室, 阿卜杜拉国王大学建设了跨校园研究的3D立体显示数字化实验室。此外, 一些公司机构也开发了3D产品和系统, 旨在利用3D全息投影技术提高学校教学效果, 推动科研进步。国内3D全息投影技术也已经慢慢走进课堂并与3D打印等将构建成一个与众不同的3D教室。如兰州四中集声光, 数字投影系统等立体模型为一体的3D教室, 郑州二中创新班将平板电脑与四棱锥结合呈现的3D全息投影动画等等。
前不久, Magic Leap公司基本完成了C轮融资, 中国的阿里巴巴也有参投。Magic Leap表示他们的增强现实产品可以将“数字光场”投影到用户的眼睛上, 从而获得更强的真实感。还有其他几家公司包括微软也在研究相似的技术, 积极的开发3D裸眼技术的产品和教学工具。
虽然现在3D全息投影技术的价格还比较高, 3D的课程软件还有待开发, 3D的教学工具及其互动的教学方法还有待探讨, 但将来3D全息投影技术一定会广泛应用于教学的各个方面。
现在我们看来不可思议的事情, 在不久的将来会变成再平常不过的事。科技改变生活, 改变世界。这就要求我们的老师要与时俱进, 坚持不断的学习;除了专业知识以外, 还要学习科学技术, 以跟上时代的步伐。我们期待3D全息投影技术早日走进普通课堂, 期待3D教室给教学带来跨时代的改变, 给学生带来全新的视觉体验!
参考文献
投影技术 篇5
通用技术必修模块“技术与设计1”第六章第二节《常见的技术图样》之“正投影与三视图”（苏教版）主要描述了正投影形成三视图的方法、原理，三视图的绘制（识读）方法和规律等。
一、教学内容分析
通用技术必修模块“技术与设计1”第六章第二节《常见的技术图样》之“正投影与三视图”（苏教版）主要描述了正投影形成三视图的方法、原理，三视图的绘制（识读）方法和规律等。三视图作为一种技术图样是设计交流与表达的一种常用的技术语言形式。学生通过本节的学习，掌握“能绘制简单三视图”的知识和技能，学会一种设计交流的技术语言，本节内容也是后续知识“形体的尺寸标注”和“机械加工图”的基础。
二、教学对象分析
通过前面章节的学习，高中学生能够较熟练地绘制草图，（识读）透视效果图图和绘制正等轴测图，也有光线投射成影的感知和体验。教学可以从学生的现有知识和经验出发，按照直观感知、操作确认、思辩求证的认识过程展开，建构正投影与三视图的知识体系。
三、教学目标及分析 1.知识目标：
（1）理解投影法的基本概念和方法；
（2）了解正投影法方法、特性及三视图成图原理和规律；（3）了解三视图的技术语言特性；（4）了解三视图的一般绘图规则。2.能力目标：
（1）能绘制（识读）简单的三视图；（2）学会规范作图的方法和技能。3.情感态度价值观：
（1）感受技术交流中三视图的作用；（2）养成细致、严谨的态度。
4、教学重点：
（1）了解三视图成图原理和规律；（2）了解简单的三视图的绘制（识读）。
4、教学难点：
（1）选择摆放位置确定主视方向；（2）能规范绘制和识读简单的三视图。
四、教学准备
电脑，投影仪，多媒体课件，模型，泡沫塑料，肥皂，小刀，印框绘图纸，绘图板，铅笔，三角尺，圆规等。
五、教学策略及媒体运用
在本节的教学中，将采用“主导—主体”的设计模式，引导学生进行自主探究、知识建构和能力拓展。总体教学流程为：“情境导入——知识建构——合作探究——总结提升——能力拓展”。本节安排1课时。
1、通过学生对设计交流的技术语言进行回顾和复习对本节课内容产生强烈的求知欲望。
2、利用点光源和平行光源、立体模型、多媒体课件等教具演示投影、正投影下物体形状、大小变化以及正投影的基本特性。并建构三视图概念。
3、学生根据正投影特性，三视图成图原理和方法，利用平行光源合作探究三视图的绘制。
4、学生使用实物展台展示绘制的三视图，师生共同总结三视图的一般规律和规则。由识读三视图练习，体验三视图在技术交流中的作用并拓展学生应用能力。
六、教学过程：
第一节 正投影与三视图
一、投影法的概念
二、投影法的分类
1、中心投影法
中心投影法是投射线汇交一点的投影法。
2、平行投影法
平行投影法是投射线相互平行的投影法、平行投影法分斜投影法和正投影法。
三、正投影的基本特性
图样是根据正投影法的原理所绘制而成。正投影共有三种特性：真实性、积聚性、类似性。
四、物体的三视图 1．工程上为什么要用三视图？
在工程设计时，使用的投影图必须能够确切地表达物体的形状。为此，人们采用增加投影面的方法，来达到完全确定物体形状的目的。
2.位置与主视方向？ 3.建立三投影面体系
它由三个相互垂直的投影面组成。正立投影面，简称正立面，用“V”标记； 侧立投影面，简称侧立面，用“W”标记； 水平投影面，简称水平面，用“H”标记； 4.三视图的形成 三视图的形成
圆柱、圆锥、球体、六棱柱 5.三视图的投影关系：
俯视图反映物体的长和宽，主视图反映它的长和高，左视图反映它的宽和高。因此，物体的三视图之间具有如下的对应关系：
“长对正”； “高平齐”； “宽相等”。
6．绘制三视图的步骤。
自习
1、填 空
2、对照立体图，在三视图中填空物体的方位
3、对照立体图，将对应的俯视图、左视图号填入表中
马上行动P119绘制三视图 小结：
1．工程上为什么要用三视图？ 2.位置与主视方向？ 3.三视图的三投影面体系 4.三视图的形成
圆柱、圆锥、球体、六棱柱 5.三视图的投影规律： “主俯视图长对正”； “主左视图高平齐”； “俯左视图宽相等”。6．绘制三视图的步骤。
一、形体分析，二、制图，1、选择绘图比例
2、选择图纸
3、绘制主左视图的基准线
4、画出主视图
5、画出45°角的辅助线
6、分别画出左视图、俯视图
7、检查，加深图线
8、标注尺寸、代号、完成全图
马上行动P123切制实物模型 课后作业
1．预习形体的标注尺寸 2．完成P129的第二题
投影技术 篇6
Face Hacking的发明者是毕业于日本东北大学的浅井宣通，其灵感来源于日本的视觉艺术，该技术通过投影的效果，变换人们的表情和外貌特征。Face Hacking集合了3D扫描、实时脸部追踪和投影映射三大功能。首先通过3D扫面人物的面部轮廓和纹理，根据实时脸部追踪功能对扫描位置进行定位，再经过相关的技术分析去调整他们合适的脸部比例后，最后借助投影仪将处理过的妆容投射到人物的脸部，实现我们所谓的“易容”。
这种复杂的面部骨骼结构的人脸投影技术，能够代替传统技术中需要耗费大量工作精力的计算机工作，也不需要过多的人力进行校对和复杂的化妆过程。
Face Hacking的应用前景之广泛是不言而喻的。或许在未来的一副墨镜上就会带有Face Hacking功能，一个简单的命令，换一张脸换一个心情。上班是一张脸，回家是一张脸，陪闺蜜逛街是一张脸，见男朋友那就得更是一张倾国倾城的脸了。
还记得早在1991年，流行天王迈克尔·杰克逊发布的经典MV《Black or White》吗？MV的末尾为不同国家、民族、性别与年龄的人交替变脸，制作费用高达1万美元/秒，并且需要工作人员连续5～6小时的不间断制作。这部MV在当年堪称是震撼，但如果使用Face Hacking技术，只需要一个人就能完成整个拍摄过程，而制作成本也只有不到前者的十分之一，对于影视制作行业而言，Face Hacking价值非凡。
3D投影技术的研究和实验应用 篇7
同时该款投影仪还可以在博物馆中使用, 代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏。
1功能简介
“3D投影仪”利用光的折射、反射和衍射的原理, 将处理好的视频用投影仪或者i Pad等视频播放设备投射到接受设备上。金字塔形状的接收设备利用光反射和折射的原理将视频汇聚到金字塔的中心, 从而形成一个立体的视频。可以将这种技术应用于实验教学、科研探究、文物展出、广告宣传等众多领域, 使人们的视野从平面化走向立体化。
2“3D投影仪”的主要结构
设备整体结构如图1所示。
A.视频播放设备;B.金字塔形视频投放设备;C.支架
3“3D投影仪”的物理原理
3D全息投影技术是利用折射、反射和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术, 运用相干平面波照射纯相位全息图, 投影的图像是纯相位全息图所产生的夫琅禾费衍射图像的强度分布。对于投放的视频而言 (见图2) , 要从拍摄对象的前后左右4个角度同步拍摄, 然后利用视频处理软件将视频重新组合成同时有前、后、左、右4个面的视频源文件。在接收设备上每个面都相应接受对应面的视频, 然后利用光的衍射、折射和反射, 将各个面的视频合成为一个立体的像。因不同面的光到达人眼的距离不同, 会造成人眼看到视频的一个时间差, 使立体的图像具有一定的深度感。简而言之, 3D技术就是将预先拍摄好的视频处理成前后左右4个面的视频源, 然后利用接受设备使4个互相重叠的图像组合成一个立体图案来增加观看者的深度感, 因而使本来只有平面感的图像具有了立体感。
4“3D投影仪”的制作方法
(1) 裁剪4块等大的顶角为70.5度的等腰三角形有机玻璃板。 (2) 将有机玻璃板以与地面成45度角无缝粘合成金字塔形。 (3) 在有机玻璃板的外表面贴上全息膜 (单片全息膜的尺寸如图3所示) 。 (4) 在金字塔模型4个角落设计制作一个支架, 用于放置投影设备。
5“3D投影仪”的使用说明
(1) 预先拍摄好需要播放的4个面的视频, 并通过软件将视频按照一定的结构分布合成好; (2) 将投影设备架设好, 投影金字塔的顶点和投影设备的视屏中心尽量重合; (3) 调整投影设备的高度, 使图像尽量清晰生动; (4) 播放预先处理好的视频; (5) 仔细观察所需要观察的视频。 (6) 几何图形在视频中的分布情况如图4所示。
6相关拓展
通过对中学大学课堂的调查研究, 我们发现教师在一些教学过程中为了向学生传授某一方面知识, 会选择通过现场给同学们做演示实验的方式来加深印象。但是有时候一些实验是相当繁琐复杂的, 在现场操作的过程中由于外界因素的干扰、突发事件等, 增长计划了实验展示时间, 大大干扰到正常上课的进度。还有些实验的实验成果不明显, 使学生对实验所要传授的知识始终是一个模糊的概念, 无法上升到具体的理解。
该投影仪可以将预先拍摄的实验过程从多个角度投放出来, 不但可以避免现场实验时的意外状况的发生使实验不能成功而造成的学生对知识的不理解, 而且可以让学生从多个角度对实验进行观察, 使学生对实验的了解更加深刻和全面。
此外, 本设计在广告宣传和产品展览领域同样具有广阔的应用前景。本设计在博物馆中应用时, 可以代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏;在房地产展销时应用, 可以代替传统的沙盘, 可以把原本静态的楼盘模型加上动态的光影效果, 使顾客有更加直观生动的体验。
参考文献
[1]张毅.伪3D会让社会进步更快一些[J].数字生活, 2010 (5) .
投影显示中光笔交互技术的研究 篇8
目前,投影仪和大屏幕的应用十分广泛,在会议、教学、演讲、展示等场合随处可见它们的身影。但是,大屏幕和投影仪仅仅满足了显示的需要,操作者还是被传统的交互方式(即键盘、鼠标方式)限制在计算机周围,这种交互方式已经不能满足人们对于交互“自然性”的要求。随着计算机视觉技术的飞速发展,基于计算机视觉的人机交互技术已成为当前的研究热点[1,2]。文献[3]中设计实现了面向多投影显示墙的手势交互系统。在虚拟现实环境下,根据立体视觉的原理跟踪计算人手的三维空间坐标以及各种动作,实现人与虚拟空间物体的交互。文献[4,5,6]通过检测投影屏幕上的光笔投影点定位光标的位置,根据光笔投影点的运动轨迹定义了4种运动状态:激光点出现、激光点消失、激光点移动以及激光点在某个位置画个圈,并利用有限状态机各种状态之间的转换实现鼠标的选中、拖动、双击功能。该方法存在着光笔运动状态误判的情况,导致操作的不稳定。
本研究从光笔投影点坐标的精确性、交互的方便性等方面进行一定的改进,提出一种简便、实用、精确的校准方法,设计实现新的基于激光笔的交互系统。
1 系统综述
本系统主要由摄像头校准、激光点检测与跟踪模块组成。本系统的配置图如图1所示,系统流程图如图2所示。基于激光笔的交互方式的基本思想是:利用普通摄像头拍摄投影屏幕,并在拍摄到的图像中检测激光笔投影点,根据检测到的图像上的激光笔投影点的坐标值,计算出投影屏幕平面上激光笔的坐标,并将此坐标传递给计算机系统,作为光标的当前位置,这样就实现了用激光笔来控制光标的位置。本研究采用无线射频技术(即利用激光笔上的按钮向计算机系统发送信号)实现了鼠标左、右键的功能,并且提出了一种适用于任意投影屏幕的屏幕坐标校准方法,使得校准精度大大提高。
2 系统构成
2.1 激光笔投影点的检测
通过激光笔投影点的运动控制光标的运动,首先要在摄像头拍摄的图像中检测出激光笔投影点。由于摄像头拍摄的投影屏幕图像上激光笔投影点所占的区域非常小,模式特征不明显,采用模式特征来检测并跟踪激光笔投影点的效果不理想。然而激光笔投影点的亮度值非常大,在较暗的环境中,它在投影屏幕上显示为一个具有很高亮度的红色亮斑,如图3(a)所示,此时所拍图像上该区域该像素的RGB 3个分量值都接近于255;但是当周围环境非常亮的时候,激光笔投影点极易淹没在周围的环境中,如图3(b)所示。为了解决上述问题,在摄像头前面加一个红色滤波片,除了红色光能经过以外,其他波长的光线能被此滤波片滤掉。加了红色滤波片之后,不论是在较暗的环境中还是在光线较强的环境中,摄像头拍摄的图像上都能清晰地辨别出激光笔投影点,如图3(c)、图3(d)所示。经实验证明,在摄像头前面加了红色滤波片后,激光笔投影点以外区域像素G分量、B分量的值衰减得非常明显,而激光笔投影点区域像素G分量、B分量的值衰减得非常小,能够明显地区别于其他区域。
根据上述实验结果,本系统利用每个像素B分量的值检测激光笔投影点。只要某个区域的像素的B分量值大于一个设定的阈值,则认为此区域为激光笔光笔投影点,取此区域的中心坐标作为投影点的坐标。由于该系统使用的环境有所不同,判别的阈值也会随着环境的改变而改变,使用前只需进行简单的训练即可求得适当的阈值。具体方法是:首先提取背景图像,此时图像中无激光笔投影点。接着用激光笔点射投影屏幕,提取一张图像,运用背景差分的方法即可求出激光笔投影点像素的RGB值,本研究提取其B分量的值作为颜色特征阈值,在接下来的每一帧中,只需检测每个像素的B分量值,若处于阈值上下5个单位范围内,本研究就视为当前帧中激光笔投影点区域中的像素,取区域中心坐标作为激光笔投影点坐标。这样就在新的环境中得到了该环境下激光笔投影点跟踪的颜色特征阈值。实验结果表明,对于一般的应用场合(如会议、教学课堂),此检测方法非常适用。
2.2 屏幕坐标的校准
假设摄像头不存在畸变,那么从摄像头拍摄的图像平面到投影屏幕平面仅仅存在一个简单的透视投影变换,其可以通过一个透视投影矩阵来表示,只要有4个点就可以求出此变换矩阵,然后将每个激光笔投影点在图像平面上的坐标均乘以这个变换矩阵,即可求出投影屏幕上对应的坐标值。但是由于成像传感器自身引起的失真、图像传感器承载工具的旋转或姿态的偏差,图像采集或传输过程中受到电磁干扰,或是受景物对象与摄像机三维空间相对位置关系等因素的影响,经过摄像头摄入的图像存在着几何失真或几何畸变,如透视畸变、枕形畸变、桶形畸变等,如图4所示。
此时,再按照上述的方法进行转换,就会出现较大的误差。因此有必要对摄像头进行校准,以校准激光笔投影点的坐标值[4]。本系统采用一种网格细分的方法来实现摄像头的校准,该方法与求取摄像头内外参数相比,具有更好的稳定性、更高的精确度以及更简单的操作。
首先,在电脑屏幕上绘制N·M个白色网格点,N,M为行列数,背景为黑色(网格点取得越多,即屏幕分得越细,校准的精度越高)。根据当前显示器的分辨率,求得特征网格点的屏幕坐标,利用投影仪投射到投影屏幕。由于投影屏幕之间存在差别,例如虚拟现实的大屏幕为了产生沉浸感,设计成弧形,布质投影屏幕产生轻微的扭曲。因此,可以根据实际情况调整每个特征网格点的坐标,使所有的网格点都投影在屏幕上。此时,按照行、列顺序保存调整后的所有网格点的坐标值,记为SCREENVERTEXT。
其次,控制摄像头拍摄投影屏幕,对于得到的图像进行图像处理,目的在于提取图像上所有的特征网格点,在所有特征网格点都提取到之后,按照行、列顺序,对网格点进行排序,使其与SCREENVERTEXT中的网格点一一对应,记为VIDEOVERTEXT。
对于此图像中落在网格区域内的像素的坐标值,可以由与它距离最近且以三角形包围它的3个网格点的坐标值插值得到。反之,如已知一个像素点的坐标值,以及包围它的3个点的坐标值,则可以根据下式求出对应的插值系数:
P0=αP1+βP2+(1-α-β)P3
插值示意图如图5所示。
在投影屏幕上寻找对应的3个网格点,利用计算出来的插值系数,即可计算出投影屏幕上对应的坐标值,这样就在图像平面与投影幕平面间建立了映射关系,只要知道图像平面上激光笔投影点坐标值便能快速求出投影幕平面坐标,达到校准目的。
3 实验结果
本系统的配置为:Intel Pentium D, 3 200 MHz CPU;1 024 MB内存;普通的USB摄像头;分辨率为320×240,25 帧/s。
实验数据如表1、表2所示。由表1可得:在摄像头前加上红色滤波片后,背景区域像素的RGB值衰减得非常明显,通过一个简单的阈值就可以提取出激光笔投影点。由表2可得:未校准的坐标与真实坐标之间的误差比较大,在投影屏幕上可以明显地看出激光笔投影点和光标之间的差距,而采用本研究提出的网格细分的校准方法以后,坐标计算的精确度大大提高,特别是在校准网格点上,纵坐标、横坐标的误差均为0,而在网格点内部区域,通过插值计算出来的坐标值的误差也控制在2%以内,光标与激光笔投影点在视觉效果上都能很好地重合。
4 结束语
在一般环境下,本系统能实时、准确地跟踪投影屏幕上光笔的投影点,具有较强的抗干扰性、稳定性。激光笔投影点的移动能够精确地控制光标的移动,激光笔上的按钮实现了鼠标的左、右键的功能。操作者通过本系统能够较远距离地实现鼠标的拖动、双击、单击、右键功能,检测准确率达到99%以上,坐标精确度达到1～2个像素的误差,并利用求均值的方法克服了由于操作者人手抖动而产生的光标抖动的情况,使得光标的移动更加平滑。
目前,该系统应用于实验室开发的家具虚拟摆放系统,极大地方便了交互者的操作,收到了非常理想的效果。未来的工作是对多个激光点进行跟踪与识别,以达到多人同时交互的目的。
参考文献
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[5]KIRSTEIN C,MULLER H.Interaction with a ProjectionScreen using a Camera-tracked Laser Pointer[C]//Multime-dia Modeling Proceeding.Switzerland:Lausanne Press,1998:191-192.
投影技术 篇9
随着社会科技的不断进步和人类生活水平的提高, 车辆数量和交通流量剧增, 高速公路管理和城市汽车交通管理亟待加强管理水平, 智能交通系统一直是研究的热点。在智能交通管理系统中, 对车辆的识别唯一ID即对车牌的识别是核心技术。车牌识别系统中最核心的先验环节是车牌定位, 车牌定位的准确性直接影响后续环节--字符分割、字符识别。因此对车牌定位的研究极有意义和价值, 本文就车牌定位技术进行研究。
当前具有代表性的车牌定位算法有基于边缘检测、纹理分割算、数学形态学、颜色空间、小波变换、神经网络的算法等, 以往的这些算法虽然在一定程度上能进行车牌定位但也存在一些不足。基于边缘检测的定位算法[1,2]实时性和去噪效果好, 但对车牌倾斜或有的车牌无边框的情况下导致车牌定位不准确;基于纹理特征的定位算法[3]抗噪效果不理想, 因此常与垂直投影结合进行定位[4], 但容易将把相似的纹理特征的非车牌区域误作为车牌的候选区域;基于数学形态学的定位算法[5,6], 车牌定位效果依赖所选取的结构元素的形状和大小, 因此在识别过程中, 对不同的车牌定位需要设置不同形状和大小的结构元素, 不具备定位的通用性;基于Lab彩色空间可识别定位蓝色车牌区[7], 也有采用HSV空间根据不同牌照的底色特征提取各种分量的取值范围[8], 但仅依赖某一空间的颜色分量的阀值定位是不可靠不合理的, 因此依据单一颜色空间的定位效果不理想, 基于多颜色空间的车牌定位方法[9]可通过多个颜色分量确定车牌位置, 但多个分量涉及到的计算偏大;基于小波变换的定位算法, 充分利用小波具有“数学显微镜”的特点, 结合行扫描可快速定位, 但不适用于车牌褪色或光线不好的情况[10];基于神经网络的定位算法[11,12,13]学习能力、自适应能力、并行计算能力强, 弊端是计算量大、训练过程中对样本的依赖性较强, 因此要求对样本的采集全面反映车牌特征和非车牌特征, 而对此样本的采集工作不易实现。本文首先通过HSI和YUV空间对车牌区域初定位, 然后中值滤波处理, 通过投影技术精确定位, 最后倾斜校正, 达到了较好的定位效果。
2 基于HSI和YUV的车牌初定位
车牌图像采集到的照片是RGB彩色图像。笔者采集到的图像像素是1936×2592×3的数组, 可等效为由R分量灰度图像、G分量灰度图像、B分量灰度图像形成的“堆”。三个颜色分量的相关性很强, 即使是相同的颜色接受不同的光照在人视觉中感知的颜色却未必相同, 故一般不用R G B颜色分量作为提取颜色的特征向量。
一般由艺术家所推崇使用的HSI空间, 该彩色空间具有两大特点: (1) 亮度I分量与图像的彩色信息独立; (2) 色调H分量、饱和度S分量与人感受颜色的信息紧密相关。这些特点是H I S空间便于彩色特性检测与分析的重要依据。在HSI空间中, 如果饱和度S很小, 所有的颜色最终表现出来的的是由亮度分量I代表的灰色, 只有S比较大时, 才表现出与色调分量H一致的颜色。
Y U V彩色空间最显著的特点是亮度信号Y与色度信号U、V分离, 适用于对光照比较敏感的情况下的图像处理。我们在采集车牌图像时, 往往会遭受晴天、阴天和雨天等不同光照影响, 需要依靠Y U V颜色空间定位实现对复杂天气情况的车牌定位。比较式 (4) 和式 (5) , Y U V空间的Y分量比H S I空间的I分量更能准确的表达红、绿、蓝三个颜色分量对亮度的贡献程度。
依据《中华人民共和国机动车号牌》的规定, 我国车牌的颜色分为白字蓝底、白字黑底、黑字黄底、黑字白底四种。通过对这四种车牌底色的实验可知, 当S较大时, H分量用于提取白字蓝底和黑色黄底的车牌, 蓝底车牌的H大致在235°-245°分布, 黄底车牌的H大致在55°-65°分布;当S较小时, Y分量用于提取白字黑底和黑字白底的车牌, 白底车牌的Y大致在250-255分布, 黑底车牌Y大致在0-5分布。
利用H S I颜色空间三个分量彼此独立不相关、Y U V空间的亮度和色度独立不相关的特点, 笔者基于H S I空间和Y U V空间进行初定位。所以我们在界定S较大或者S较小时, 采用HSI颜色空间的饱和度分量S与阀值F做比较最终确定像素到底由色调信号H或亮度Y信号。其中阀值F由式1求取[14]。
当S小于F时, 认为S很小, 把Y U V空间的Y分量作为提取的特征向量, 根据Y的取值范围即可分离白底、黑底车牌区域和非车牌区域;当S大于F时, 即视为S较大, 此时HSI颜色空间的H分量作为提取的特征向量, 对照H的取值范围即可分离蓝底、黄底车牌区域和非车牌区域。
其算法步骤是, 首先将RGB空间转换成HSI空间和YUV空间, 在具体的转换过程中, 无需转换计算HSI空间和Y U V空间的所有分量, 只需转换H S I空间的H分量、I分量、S分量及YUV空间的Y分量即可。其中H分量、S分量、I分量和Y分量分别由式2、式3、式4、式5进行转换。式 (2) 把H分量的单位从弧度化成角度, 此时H分量的取值范围为0°-360°, S分量归一化至0-1, I分量和Y分量在0-255上分布, 阀值F的取值范围为0.2-1。
利用以下逻辑对R G B车牌图像进行二值化处理:
以上算法完成了车牌的初定位, 实验结果见图2。
3 基于投影技术的车牌精定位
对初定位的图2滤波处理, 用3×3的中值滤波去噪。对去噪后的二值图像进行水平方向和垂直方向投影, 设二值图的大小为m×n, 投影的映射函数:
fy (x) 表示每行白色像素值的个数累积和, fx (y) 表示每列白色像素值的个数累积和。图2-a对应的行方向和列方向的像素点累积和如图3-a和图3-b所示。分别从图像的顶端和底端行扫描, 选取30为阀值, 若行累计像素值fy (x) >30, 说明这是车牌的上边框和下边框, 将上、下边框的行值作为行索引值可确定车牌的行区域;分别从图像的左端和右端列扫描, 若列累计像素值fx (y) >30, 说明这是车牌的左边框和右边框, 将左、右边框的列值作为列索引值即可确定车牌的列区域。得到的精确定位结果如图4所示。图1-b为雨天时所拍的车牌照片, 从图4-b可看出, 该算法也可实现对雨天的车牌准确有效的定位, 即克服了在图像采集时受到的天气、光线等因素的影响, 有效的抑制了噪声。
4 倾斜校正
由于拍照角度不同、行驶路面存在坡度等原因, 可导致车牌有一定的倾斜, 因此在车牌精确定位后进行倾斜校正, 为后续的字符分割环节提供保障。本文采取Radon变换求取倾斜角。如图5所示, 原坐标 (x, y) 旋转θ角度后的新坐标为 (x1, y1) , 函数f (x, y) 可沿任意角度θ计算其在各方向的线积分[15]。
Radon变换公式:
其中,
首先把倾斜的车牌图像灰度化, 对灰度图在一定角度范围内Radon变换, 计算各角度投影后投影值为0的数目, 数目最多所在的角度作为车牌的倾斜角度。由此算法校正后的车牌彩色图如图6-b所示。
5 结束语
本文就车牌定位环节进行研究, 并在M A T L A B R2010b上实现, 首先基于HSI颜色空间和YUV颜色空间初定位, 然后利用投影技术精确定位, 对于倾斜的车牌采用Radon变换做倾斜校正。本算法不再采用单一的颜色空间的颜色分量作为提取的特征向量, 而是从四种车牌底色入手, 在不同情况下提取HSI空间的H分量和YUV空间的Y分量, 不再只定位蓝底车牌, 可定位四种底色的车牌, 具有定位的通用性;在定位过程中, 虽然是基于两种颜色空间的定位, 但是无需对所有分量进行计算, 使算法简化;YUV颜色空间适用于对光照比较敏感的情况下的图像处理, 可克服光照等因素的影响, 因此本文的算法能在阴天、雨天等复杂环境下有效车牌定位, 提高了定位的准确性。
摘要：车牌定位是车牌识别系统的核心技术之一。本文采用基于色调H、饱和度S、强度I空间 (HSI颜色空间) 和亮度Y、色彩U、饱和度V空间 (YUV颜色空间) 的车牌初定位方法, 去噪处理后通过水平投影和垂直投影精定位, 并用Radon变换校正倾斜的车牌。该算法可有效定位四种不同底色的车牌并倾斜校正, 算法简单易实现, 并能克服光照等因素影响, 在阴天、雨天等复杂环境下具有较好的定位效果。
投影技术 篇10
由于DLP技术在光路简单和光效率高于LCD技术,并具有体积小、重量轻、集成度高、影像品质好、反应时间短、寿命长等优势,得到快速推广应用,成为先进的数字式投影成像技术。在不到十年时间中DLP已经占有世界投影机市场40%的份额。LCD有20多年成熟技术,LCD投影机在全球市场占据领先优势。
2009年在背投领域,DLP已和LCD相当。在微投领域。DLP技术具有体积小、重量轻、集成度高的优势。早在今年2月份,德州仪器DLP产品事业部与三星共同研发第一款内置微型投影机的手机,欧洲型号为I7410,采用了德州仪器DLP0.17寸的微型芯片(DLPPico),能在屏幕上投影出100英寸的画面,给消费电子技术市场带来巨大冲击。此小巧的芯片使得DLPPico投影机能内置到很多设备和产品种类中。它预示着将来会推出很多投影手机、笔记本投影机和媒体播放器。DLP的应用将更加广泛。
教育市场一直是3LCD投影机的天下。在商务市场、工程市场、家用市场,DLP和3LCD大体相当。
目前明基、富可视、三菱、奥图码、夏普、优派等将推出可兼容3D的投影机。另外,德州仪器与包括DiscoveryEducation及NeoTech等节目制作商合作,制作3D教材。价格不变,拟使各机都可以3D,如果实现,那么3D将成为DLP投影技术品牌的“卖点”。
投影技术 篇11
【关键词】 全息投影技术；使用价值；未来发展
【中图分类号】G64.23【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）07-00-01
全息投影技术是光学的重要组成部分，主要通过对光学原理的应用，利用相干光对物体进行二部成像。全息投影技术与普通照相技术最大区别在与相干性原理的应用，突出激光的作用。使物体对光产生振幅，并且将反射的相位记录到感光板上。这种利用物体对光进行的反射，并且全部记录的全新技术呈现的三维立体图像是全息投影技术的表现。
一、全息投影技术的使用价值
全息投影技术的应用具有广泛性的特点，能够被不同的领域进行应用。下面就对全息投影技术的使用价值进行分析。
1.全息显示
全息投影技术能够展现物体三维立体效果，这是全息投影技术最为重要的特点。全息投影技术能够将按照原物体的大小进行比例投影，这是全息投影技术发展迅速，越来越受到欢迎的重要原因。全息投影技术能够复制历史文物，清晰的展示历史文物原貌，呈现的效果远远超出照相的水平。同时能够使物体在远距离投射到近距离的全息底片中。按照不同距离要求进行分层观测，图像的呈现不会受到照片的限制。透射和反射全息、真彩色全息、像面全息等是全息显示最为常见的类型。其中投射全息采用的是激光呈现的方式，其他全息技术主要应用的是自光再现，而且是能够在自然环境中呈现三维立体效果。全息投影技术已经影响到了人们生活的发展，受到越来越多的人喜爱。将全息投影技术应用到照相艺术中能够展现多层次三维空间效果。这种效果更加具有艺术的观赏性，并且便于携带和保存。在商标、防伪标示等方面都得到广泛的应用。已经形成具有巨大经济效益的发展产业。
2.全息干涉计量
全息干涉计量主要是利用相干光束对系统进行的消除，保证系统误差能够降低到可以接受的范围之内。这种全息干涉计量对于光学元件的要求相对较高，需要配置精度较高的相干光束。全息干涉能够实现高精度的三维测量效果，对于表面较为粗糙的物体将会产生漫反射，分析测量波长数量。全息干涉计量能够对物体不同时期进行状态对比，探测物体在同一时段的所发生的变化状况。全息干涉计量是全息投影技术最为直接的体现，是现代计算机技术影响下产生的测量技术。具有快速、准确等特点。能够实时的呈现测量的结果。全息干涉计量主要应用于无损检测、等高线检测等领域。
3.复用技术
复用技术是全息投影技术中研究时间最早的技术。主要是通过对全息角度体积进行的选择，能够针对不同的信息页面进行的互不影响的叠加，这样能够在信息页面产生相对稳定的空间区域。对全息图进行的记录将采集到的物光进行夹角分析，同时利用激光波长进行固定。全息角度服用能够储存更多的全息图片，同时能够降低衍射效率。当干扰叠加产生的效果将会降低信噪。角度复用技术的应用能够影响储存量，因此要完善角度服用技术，降低噪声的产生。相编码复位技术主要是利用光波长与光束角度进行固定应用。这种应用技术是全息投影技术发展最为直接的体现。而位相编码一般使用确定性位相编码中的正交位相编码。因此，位相复用技术可以提高读出过程中全息图的衍射效率，增加读出数据的信噪比，并且可以使对存储数据的寻址通过改变光束的位相而不是改变光束的方向来实现，从而使寻址过程更快。由于全息图的再现对读出光的波长也十分敏感，所以波长复用也是全息光存储的主要复用方式之一。波长复用也是基于全息光存储所具有的布喇格角选择性，只是此时每幅存储的全息图是与一个特定的光源波长相对应，记录和读出过程中参考光和物光之间的夹角保持不变。
二、全息投影技术的未来发展
全息投影技术的发展具有重大的潜力意义。能够广泛的应用到工业、国防等领域。全息投影技术的应用能够产生巨大的经济效益，对于提升行业的社会效益具有重要的影响。全息投影技术现在处于发展阶段，随着科学技术的发展全息投影技术的使用价值进一步的提升。全息投影技术在发展的过程中应用到舞台演出中，新产品的应用在舞台表演中能够更加的展现艺术形式。舞台在呈现艺术的时候都需要采用新技术。传统舞台表现艺术主要通过幻灯机、画幕等，全新的全息投影技术将自动控制充分的应用到舞台技术中。全息投影技术能够充分的展示传统舞台表演艺术形式，丰富舞台表演的画面感，使表演的内容更加的真实，能够为观众展示震撼的效果。全息投影技术在舞台表演过程中的广泛应用，是舞台表演艺术形式丰富的新亮点。3D全息投影艺术是全息投影艺术的发展，推动了舞台、电视等形式的发展，受到越来越多的人关注。全息投影艺术在舞台表演中的展示需要创新相适应。并且要与表演的主题相适应。应用全新的艺术表现形式，才能够更好的为舞台表演服务。全新投影技术在未来发展的过程中具有更加广泛的应用意义。
三、结束语
全息投影技术被广泛的应用到各行业中，对于人们生活水平的提升发挥着重要的影响。现代工业与科学研究中全息投影技术的应用能够凸显自身的特殊优势。随着全息投影技术的不断完善，将会产生更多的全息产品应用到现代生活中，将会极大的改善人们的生产生活环境。全息投影技术在新时期将会产生更加重要的影响。
参考文献：
[1]王绪言.全息投影技术研究[J].数字技术与应用，2011，8，15
[2]黄建.3D全息投影技术发展应用[J].演艺科技，2015，1，25
[3]左言胜.光场的计算与相位恢复的方法研究[D].安徽大学硕士论文，2014.
投影技术 篇12
汽车仪表是汽车与驾驶员进行信息交流的窗口, 也是汽车电子技术的重要内容。随着现代汽车所使用车载电器不断增多, 如车载多媒体、行车记录仪、空调和导航等, 汽车驾驶环境在日益改善的同时, 显示的信息量也急剧增加。目前, 多数汽车厂商采用在中控台安置两个显示屏的方案解决信息显示问题, 即“仪表盘+中控彩色大屏”。行车时, 该方案容易导致驾驶员频繁转移视线, 造成注意力不集中, 留下安全隐患。此外, 传统的机械式仪表盘存在部件磨损后误差等级大、仪表样式单一的缺点, 而以液晶屏作为显示终端的虚拟仪表则存在液晶屏寿命较短的缺陷。
针对上述问题, 本文提出了一种基于数字光处理 (Digital Light Procession, DLP) [1]投影技术的车载集成前屏方案, 将汽车行驶、行车记录仪视频和多媒体播放等功能集中起来, 应用DLP投影技术将画面投射到方向盘前的反射屏上, 并采用界面分隔的设计方法在一帧屏幕上同时显示不同信息画面, 实现了系统样机的研制及模拟实验。实验结果表明, 数字化仪表响应灵敏、画面美观, 各功能模块之间通过按键切换, 交互便利。集成的显示方法避免了驾驶员在两个显示屏中转移视线, 驾驶环境更为舒适, 提高了行车安全性。
1 系统整体实现方案
汽车集成显示系统整体结构如图1所示。为满足系统快速处理数据和实时性的要求, 选用Samsung公司的32位RISC微处理器S5PV210作为系统控制核心, 内置高清晰多媒体接口线 (High-Definition Multimedia Interface, HDMI) 模块, 可通过HDMI接口连接DLP投影仪进行投影显示。外围电路包括:存储单元256 MB DDR RAM和1 GB NAND Flash、RS-232口、CAN总线口等扩展通信接口。投影仪选用COOLUX X3S型DLP投影仪。
系统功能为:采集模块采集各类车载信号, 两个摄像头分别采集前、后两个行车视频图像信号, 处理器根据获得的信号调整信息显示画面, 通过HDMI接口将画面输送到DLP投影仪并投射在反射屏上, 驾驶员通过观察反射屏的图像即可获取所需信息, 并通过人机交互按键实现菜单操作, 可方便地调整和切换显示画面。集成显示画面包括汽车行驶信息、行车记录仪、电子地图和多媒体播放4个子功能模块。
2 基于DLP技术的投影显示方案
DLP技术是指通过数字微镜器件 (Digital Micromirror Device, DMD) 芯片将光强数字化以完成信息显示的技术。DLP投影系统由光源、色轮、数字信号处理器、光学器件和DMD芯片组成。其投影原理为:当光源的光线经过聚透镜和色轮后, 被分解为R、G、B三原色投射到DMD芯片上, 光线再经过DMD镜片的反射后由投影镜头投影成像。
本文通过HDMI接口将车载集成系统与DLP投影仪连接, HDMI协议数据传输如图2所示, HDMI接口包含:3个用于传输数据的最小化传输差分信号 (Transition Minimized Differential Signaling, TMDS) 通道;1个独立的同步时序TMDS通道, 以保证数据传输时所需的统一时序;显示数据通道 (Display Data Channel, DDC) , 用于HDMI输出端向接收端发送配置信息或读取接收端的显示属性信息。
车载终端与投影仪的连接结构如图3所示。处理器S5PV210内部的视频编码器产生非标准流速视频流, 经过双时钟FIFO缓冲器将其调整为标准流速视频流, 下一级的像素点转换器将视频流转换为DLP投影仪可处理的24 bit RGB彩色图像, 最后经视频信号同步发生器处理, 把标准视频流发送给HDMI发送器, 由HDMI接收器接收后输入给DLPC300 DMD控制器, DMD镜片将图像反射后由投影镜头投影成像。
为了使终端能够满足不同显示分辨率系统, 本文设计配置文件hdmi.conf并加入到根文件系统/etc目录下。系统启动后, 后台服务进程hdmi-service首先读取投影仪接口分辨率参数并写入到配置文件hdmi.conf中, 随后hdmi-service进程将hdmi.conf中的分辨率配置数据通过DDC通道发送到HDMI接收器的EDID ROM中, 投影仪系统根据该数据变更显示分辨率。用户如要更改显示分辨率, 只需修改配置文件hdmi.conf即可完成。
本设计将DLP微型投影仪安装在汽车方向盘转向轴上, 将图像投影到方向盘前的反射屏上, 如图4所示。图4中, 标号1表示DLP微型投影仪, 标号2表示反射屏。
3 系统软件设计
3.1 开发环境构建与系统软件移植
系统软件设计包括开发环境构建[2]、系统软件移植和应用程序开发三部分。本文采用的开发环境为VMware Workstation虚拟机和Red Hat Linux5操作系统, 在虚拟机中安装交叉编译工具链ARM-Linux-gcc4.4.3, 用于完成嵌入式操作系统内核、busybox、QT/E4.6.3和车载终端应用程序的编译;安装QT/E4.6.3[3]库以支持应用程序的开发;设计AD驱动jd_adc.c、人机交互按键驱动jd_buttons.c和HDMI驱动等驱动并加入到Linux2.6.38内核源码树中, 配置编译内核;设计根文件系统并在其中加入inittab、rc S和hdmi.conf等配置文件以及glibc库、QT库等动态链接库构建车载终端应用程序的运行环境。
3.2 应用程序设计
车载终端应用程序设计主要解决信号采集、图形用户界面 (Graphical User Interface, GUI) 实时显示和信号与GUI实时通信3个关键问题。其中信号采集包括车载传感器信号采集与摄像头图像信号采集。
3.2.1 车载信号的采集
车载传感器信号主要采集车速、发动机转速、燃油量、冷却液温度、车灯信号和车身报警信号等, 一般为数字脉冲信号、模拟电压信号和开关量信号, 分别引入S5PV210的tclk0 (输入频率在0~720 Hz) 和tclk1 (输入频率在0~8 k Hz) 两个引脚;模拟电压信号引入S5PV210的AD输入引脚adc AIN[0]和adc AIN[1], 两个AD输入引脚电压范围在0~3.3 V;车灯信号接S5PV210的外部I/O引脚GPH1[4:7], 车身报警信号接中断引脚EINT[0:3]。由于采集的信号多且实时性强, 为提高程序运行效率, 采集模块设计采用多线程方法, 分别设计车速speed Thread、发动机转速rotate Thread、燃油量oil Thread、冷却液温度watertemp Thread等信号采集子线程。系统工作时, 各个子线程循环采集传感器传来的信号。
在信号采集线程中, 为了保证实时性, 设计while (1) 循环持续读取信号值。由usleep函数控制采集频率, 其功能是将线程挂起一段时间。经过反复试验, usleep函数频率设为10 Hz为佳, 即把挂起时间设定为0.1 s。
以车速信号的采集为例, 部分代码如下:
3.2.2 视频信号的采集
本系统在车头和车尾各安装一个摄像头, 能同时记录汽车前后的行车视频图像。本文设计行车记录仪模块为双摄像头图像采集方案, 通过界面分隔的方法使双摄像头采集的视频能够同时在一屏显示图像画面。
系统的视频采集设备选用中星微ZC301摄像头和泰科姆2C8型CMOS摄像头, 分别对应/dev目录下的video0和video1设备文件。设计视频采集程序时, 基于Linux V4l2驱动程序框架[4], 视频图像采集通过调用v4l2_read、v4l2_ioctl和v4l2_mmap等函数实现。在进行界面分隔显示时, 通过向屏幕缓冲区中写入前后摄像头所采集的图像信息以进行屏幕绘图, 实现在同一屏中同时显示不同画面的效果。视频信号的采集流程如图5所示。
3.2.3 多道程序并发控制
多道程序并行性提高了系统资源的利用率和实时性能, 但也相应产生了一些问题。在行车记录仪模块中, 事件轮询代码块在执行时需要一次性完成, 不允许被其它线程打断, 因此必须加入并发控制机制。
本系统在并发控制处理中采用了互斥锁机制, 在需要保护的代码块执行前进行上锁操作, 代码块执行后进行解锁操作, 保证代码块执行时不被打断。部分代码如下:
3.2.4 信号与GUI界面通信
程序运行时, GUI界面模块需要对各采集信号作出实时响应。本系统各子线程的采集信号与界面模块的通信使用信号 (signal) -槽 (slot) 机制[5]实现, 采集线程与界面刷新函数连接方法是:各子线程采集传感器信号作为signal信号源, 界面刷新函数作为slot槽函数。各采集子线程每隔一段时间将当前采集的信号值发送到主线程的界面刷新函数, 完成界面的更新。以时速表为例, 信号-槽的连接代码如下:
3.2.5 GUI界面的设计
数字仪表盘模块显示汽车行驶中的各类关键信息, 可实现时速表、发动机转速表、燃油表、水温表和车灯、报警信号的实时显示。程序设计时需解决静态仪表绘图和界面实时刷新两个关键问题。
考虑到驾驶员的审美习惯, 设计的仪表盘沿用了传统的指针式仪表盘[6]。使用draw Rect () 、draw Ellipse () 、drawText () 等函数完成静态仪表绘图。为了使绘图更加美观、更具立体感, 在渲染时加入了渐变效果, 时速表渲染前后对比如图6所示。
界面的实时刷新主要体现在仪表指针的转动, 首先根据传感器采集的速度信号确定指针转动角度, 利用信号-槽机制将角度信息传递到刷新函数update () 中。在update () 函数中, 应用rotate () 函数旋转逻辑坐标系, 用draw Convex Polygon () 函数完成指针的绘制[7]。
数字仪表盘模块的启动流程如图7所示。
系统采用EEPROM芯片AT24C08完成行驶里程等数据的存储, 通过I2C总线完成对芯片存储数据的修改。汽车行驶时, 里程数据需要不断更新, 增加的里程数据△S (单位:km) 与车速 (单位:km/h) 的关系为:
其中, v (i) 为某次采集的速度值, 采集间隔为10 ms。
4 系统测试与结论
本文设计的车载集成显示终端将汽车仪表、电子地图、多媒体播放和行车记录等功能集成在一起, 通过DLP投影技术将信息集中显示在反射屏上, 极大地节省了车内空间, 方便驾驶员获取信息, 提高了行车安全性。测试结果如图8所示。
测试结果表明, 系统画面显示稳定, 实时数据准确, 动画效果较好, 界面切换迅速。此外, 本系统提供多种通信接口, 可扩展性强, 具有较高的实用价值和广阔的应用前景。
参考文献
[1]胡坚.DLP和LCD投影机对比分析[J].微计算机信息, 2005, 21 (2) :140-142.
[2]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2011:240-360.
[3]闫锋欣, 曾泉人.C++GUI Qt4编程 (第二版) [M].北京:电子工业出版社, 2010:138-268.
[4]奚海蛟, 吕铁军.嵌入式Linux驱动程序实战开发[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2012:1-91.
[5]王润民.基于嵌入式Linux的车载终端系统研究与实现[D].西安:长安大学, 2013.
[6]曹成昆, 何彬.混合动力汽车真彩液晶数字仪表软件设计[J].上海交通大学学报, 2008, 42 (7) :1081-1084.