CN109817120B - 一种数字互动景观系统 - Google Patents
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Abstract
一种数字互动景观系统，其包括基座、显示屏、顶盖、投影模块、动作检测模块、图像获取模块、语音主动探测模块及控制模块。图像获取模块获取物体在多个观看视角下的物体原始图像。动作检测模块检测观看者的进入、观看距离和观看视角。语音主动探测模块捕捉景观系统周边的语音并且从中识别出与景观相关的语音。控制模块接收和存储物体原始图像，根据观看者的进入生成物体正面投影图像，根据观看距离和视角确定观看视角变化并生成与视角变化对应的物体投影图像。投影模块包括投影仪和光学组件。显示屏由外向内依次设置有耐磨层、第一FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层、第二FTO玻璃层、光学栅栏层和光学扩散层。
Description
技术领域
本申请涉及多媒体领域，更具体地涉及一种数字互动景观系统。
背景技术
在现有的园林、寺庙等景点的景观设计中，通常都是布置实物。因此，当需要更变设计时就需要对布置物进行更换或者移动位置，这会带来巨大的浪费和成本。近几年来已经开始有人利用全息成像技术应用于景观的布置，然而，其中采用平面显示方式实现的技术在没有佩戴式设备的辅助之下难以达到逼真的显示效果，视觉深度效果差且长时间观看容易产生眩晕感；而采用基于弧形屏幕的立体显示方案(例如CN201510562908.6)，虽然其能提供360度环视，但是其中仍然存在立体画面中深度信息表现能力差、立体感不足和互动性差等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种数字互动景观系统，其包括基座、显示屏、顶盖、投影模块、动作检测模块、图像获取模块、语音主动探测模块及控制模块。所述图像获取模块用于获取物体在多个观看视角下的物体原始图像；所述动作检测模块用于检测观看者的进入、观看距离和观看视角；所述语音主动探测模块用于捕捉所述景观系统周边的语音并且从中识别出与景观相关的语音；所述控制模块以无线的方式接收所述图像获取模块获取的所述物体原始图像并将其存储于本地，以及根据所述观看者的进入基于所述物体原始图像生成物体正面投影图像；以及根据所述观看距离和所述观看视角确定所述观看视角的变化，并基于所述物体原始图像生成与所述观看视角变化对应的物体投影图像；所述投影模块包括投影仪和光学组件，所述投影仪用于将所述控制模块生成的所述投影图像向所述光学组件输出，所述光学组件用于接收所述投影图像并将其投放至所述显示屏；所述基座包括中空圆柱形的上部和下部，所述上部的直径小于所述下部的直径，且在所述上部中设置有透明支撑圆盘；所述显示屏为中空圆柱形且其横截面形状与所述基座上部的横截面形状相同；所述顶盖为中空圆柱形且其横截面形状与所述显示屏的横截面形状相同；所述显示屏是透明的，且由外向内依次设置有耐磨层、第一FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层、第二FTO玻璃层、光学栅栏层和光学扩散层，且所述显示屏包括以下制备步骤：
(1)在室温下于超声波清洗槽中依次用清洗剂和水、0.1M的盐酸、乙醇、和丙酮清洗FTO玻璃；
(2)将Na2WO4-2H2O溶解在含有35％的H2O2的去离子水中且在室温下搅拌20分钟，其中W与H2O2的摩尔比为1:4，随后滴入硝酸以使其pH值为2；搅拌至生成澄清纯黄色溶液并使其静置产生浅黄色沉淀物；将所述浅黄色沉淀物过滤出并用去离子水对其进行冲洗，最后在150℃下干燥2小时以得到WO3粉末；
(3)利用PVD法以逐渐增大电流的方式将步骤(2)中获得的所述WO3粉末以0.3埃/秒的速度沉积在所述第一FTO玻璃上以形成315nm的薄膜；以Ag纳米粒子为掺杂剂再次利用PVD法以0.1埃/秒的速度下将WO3粉末沉积在所述薄膜上以形成WO3/Ag薄膜层，其中持续时间为1分钟，最后在350℃下对所述WO3/Ag薄膜层加热30分钟；
(4)将异丙醇钛加入含有乙酰乙酸乙酯的乙醇溶液中以形成TiO2溶胶，其中异丙醇钛与乙酰乙酸乙酯的质量比为2.5:1；将ORMOSIL先驱物溶解于乙醇溶液中并使其在0.1M的盐酸催化下发生水解/浓缩反应，然后将所述TiO2溶胶置于所述反应溶液中混合搅拌30分钟；将所述混合溶液沉积在所述WO3/Ag薄膜层上以形成第一FTO/WO3/Ag/TiO2层，并在450分钟下退火30分钟；将所述第一FTO/WO3/Ag/TiO2层在含有钌染料的乙醇溶液中放置2小时并加热至60℃，以获得第一FTO/WO3/Ag/TiO2/钌染料层；
(5)将含有浓度为0.5M的LiI的电解质印制在形成有2nm Pt层的第二FTO玻璃上以形成电解质/Pt/第二FTO层；以及
(6)将所述第一FTO/WO3/Ag/TiO2/钌染料层与所述电解质/Pt/第二FTO层粘合以形成所述第一FTO/WO3/Ag/TiO2/钌染料层/电解质/Pt/第二FTO层。
进一步地，所述基座还包括用于支撑所述投影仪和调节其方位的方位调节台；所述方位调节台包括上部和下部，并且在所述上部和所述下部相连的四个拐角处分别设有方位调节组件；所述方位调节组件包括第一螺栓和第二螺栓，其中，所述第一螺栓被设置成调节所述上部和下部之间的距离且向所述上部提供上顶作用力，所述第二螺栓被设置成调节所述上部和下部之间的距离且向所述上部提供下拉作用力；所述上部的上表面形成有硅胶层，且开设有多个吸附孔，所述吸附孔通过气体通道与真空泵相连。
进一步地，所述光学组件包括凸透镜、凹透镜、第一反射镜和第二反射镜；所述凸透镜被固定在所述基座内，用于接收来自所述投影仪的图像并将其投放至所述第一反射镜上；所述第一反射镜为平面反射镜，并固定于所述基座下部底面与所述透明支撑圆盘之间且相对于所述凸透镜的光轴成45度设置，用于将由所述凸透镜投放的图像反射至所述凹透镜上；所述凹透镜居中地固定于所述透明支撑圆盘上，用于将由所述第一反射镜反射的图像投放至所述第二反射镜上；所述第二反射镜设置在所述顶盖的顶面内侧且具有圆锥形的反射表面，所述圆锥形反射表面的中心轴与所述顶盖的中心轴重合，其用于接收来自所述凹透镜的图像投影并将其反射至所述显示屏的侧面。
进一步地，所述顶盖与所述显示屏之间以及所述显示屏与所述基座之间分别通过快速拆接件连接；所述快速拆接件包括第一连接部和第二连接部；所述第一连接部包括连接块，其一端用于固定连接所述顶盖的下端，且在相对的另一端的表面上形成有向外突出的突出部；所述第二连接部包括第一弹性体和第二弹性体，所述第一弹性体的一端用于固定连接所述显示屏的上端且在沿径向向内的方向距离与所述显示屏的连接区域一定距离处朝下形成有凸起，同时在相对的另一端的表面上形成有能与所述突出部紧密接合的凹部；第二弹性件具有用于固定在所述显示屏内侧壁上的平面附连部，且从所述平面附连部的远离所述第一弹性件的那端圆滑弯折延伸形成有总体朝上的弯折部，所述弯折部与所述平面附连部之间形成一定角度以使所述弯折部相对于所述平面附连部倾斜以便能够与所述第一弹性件的所述凸起形成抵接。
进一步地，所述动作检测模块包括多组位置检测单元，其沿着所述基座圆周均匀间隔设置且依序编号；所述位置检测单元包括近红外接收器和至少两个近红外发射器，所述至少两个近红外发射器关于所述近红外接收器对称且相对于所述近红外接收器倾斜地设置在其附近，以使所述近红外接收器只能接收到关于其中心线成正负θ/2角范围内的近红外反射信号。
更进一步地，所述控制模块被设置成接收所述位置检测单元输出的检测电信号，且根据所述检测电信号的强度和所述位置检测单元的编号确定所述观看角度的变化；并且，当一个所述位置检测单元不再输出检测电信号且最后输出的检测电信号的强度大于第一阈值，同时与所述一个位置检测单元相邻的另一位置检测单元开始输出检测电信号且所述检测电信号的强度大于所述第一阈值时，将所述一个位置检测单元最后输出的检测电信号的强度与所述另一位置检测单元首次输出的检测电信号的强度进行比较，如果这两个检测电信号之间的强度差值在第二阈值内，则判断所述观看者的观看角度变化了角度θ，并基于所述物体原始图像生成与所述角度θ变化对应的观看角度下的投影图像。
进一步地，所述图像获取模块包括转盘单元、数字相机和两个光源；所述转盘单元包括基部、中心转轴、物体支座、转臂及微型电机，所述中心转轴安装在所述基部上且在所述微型电机的驱动下转动，所述转臂与所述中心转轴连接以与所述中心转轴同步旋转，所述物体支座承载物体且通过轴承安装于所述中心转轴的上端，所述托盘通过高度调节单元连接在所述转臂的末端处以承载所述数字相机和所述两个光源，所述两个光源关于所述物体支座上的所述物体的中心和所述数字相机的中心之间的连线对称设置。优选地，所述控制模块被设置成使所述数字相机每转动1度对所述物体进行一次拍照。
进一步地，为生成所述物体投影图像，所述控制模块被设置成执行获取所述物体原始图像的步骤、基于所述立体显示区的曲率对所述物体原始图像进行校正的步骤、基于所述观看视角组合观察点图像的步骤、以及进行图像投影坐标系变换步骤。
进一步地，所述控制模块被设置成，如果所述控制模块中保存有与所述语音主动探测模块识别出的语音对应的景观的物体原始图像，则在所述观看者进入时优先基于所述物体原始图像生成并输出物体投影图像。
附图说明
现在，将参考附图以示例的方式详细描述本发明的实施例，其中：
图1示出了根据本发明的数字互动景观系统的框架示意图；以及
图2示出了根据本发明的数字互动景观系统的基座、显示屏及顶盖的结构示意图。
具体实施方式
根据本发明，数字互动景观系统可以包括基座、显示屏、顶盖、投影模块、动作检测模块、图像获取模块及控制模块，如图1所示那样。
图2示出了本发明的基座、显示屏及顶盖的结构示意图。如图所示，基座可以包括中空圆柱形的下部和中空圆柱形的上部，其中，上部的直径小于下部的直径，且在上部中设置有透明支撑圆盘。显示屏可以为中空圆柱形，且其横截面形状与基座上部的横截面形状相同。顶盖可以为中空圆柱形，且其横截面形状与显示屏的横截面形状相同。
显示屏整体上是透明的，且由外向内依次设置有耐磨层、FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层、FTO玻璃层、光学栅栏层和光学扩散层。在本发明的显示屏中，FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层和FTO玻璃层构成电致变色层，其不仅能够根据环境光的变化自动调节显示屏的色彩和透光度，而且还能够吸收太阳能并将其转换为电能以驱动电致变色层工作。因此，本发明的显示屏能够根据环境光的变化在显示色彩和透明度方面发生变化，极大地增强其观赏性，同时无需额外设置电源。本领域技术人员容易理解，耐磨层、FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层和FTO玻璃层也可以省略，而用诸如普通玻璃等其他透明材料来承载光学栅栏层和光学扩散层，但是耐磨层、FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层和FTO玻璃层的设置是优选的。
下面将进一步详细说明本发明的显示屏的电致变色层的制备过程，使得本领域技术人员能够更加清楚其中为本发明的景观系统在户外环境下使用所作出的特殊改进。
本发明的显示屏的电致变色层包括以下制备步骤。
(1)FTO玻璃的清洗：室温下，在超声波清洗槽中分别用清洗剂和水、0.1M的盐酸、乙醇、以及丙酮对FTO玻璃进行清洗。
(2)WO3粒子的制备：将足量Na2WO4-2H2O溶解在含有35％H2O2的去离子水中，并在室温下搅拌20分钟，其中W与H2O2的摩尔比为1:4。在溶液中滴入硝酸直至溶液pH值为2。继续搅拌直至产生澄清纯黄色溶液。将溶液静置一段时间后形成浅黄色沉淀物。将浅黄色沉淀物过滤并用去离子水冲洗，在150℃下干燥2小时，得到WO3粉末。
(3)WO3/Ag薄膜层的制备：利用PVD法以逐渐增大电流的方式将步骤(2)中获得的WO3粉末沉积在FTO玻璃上以形成315nm的薄膜，其中沉积速度为0.3埃/秒。接着，以Ag纳米粒子为掺杂剂，再次利用PVD法在0.1埃/秒的沉积速度下将WO3粉末沉积在上述薄膜上，持续时间为1分钟。在350℃下对WO3/Ag薄膜层加热30分钟。在此，由于利用了Ag纳米粒子修饰WO3薄膜层，可以显著改善电致变色层的光学响应和变色效率，这对于改善或者增强景观的感观效果是非常有利的。
(4)TiO2/钌染料层的制备：将异丙醇钛加入含有乙酰乙酸乙酯的乙醇溶液中以形成TiO2溶胶，其中异丙醇钛与乙酰乙酸乙酯的质量比为2.5:1。将ORMOSIL(OrganicallyModified Silica)先驱物溶解于乙醇溶液中，并且使其在0.1M的盐酸催化下发生水解/浓缩反应，然后将TiO2溶胶置于该溶液中混合搅拌30分钟。随后，将混合溶液沉积在WO3/Ag薄膜层上形成TiO2层，并在450分钟下退火30分钟。将FTO/WO3/Ag/TiO2层在含有钌染料的乙醇溶液中放置2小时，并加热至60℃，从而获得FTO/WO3/Ag/TiO2/钌染料层结构。
(5)将LiI的浓度为0.5M电解质例如借助刮刀印制在(例如以溅射的方式)形成有2nm厚Pt层的FTO玻璃上，并将步骤(4)中得到的结构与步骤(5)中获得的结构粘合从而获得本发明的电致变色层。
为了方便本发明的景观系统的安装及维护，基座、显示屏和顶盖之间可以分别通过快速拆接件来实现它们之间的密封连接。下面以顶盖与显示屏之间的密封连接为例来说明快速拆接件的结构和工作原理。
快速拆接件可以包括第一连接部和第二连接部。第一连接部可以包括连接块，其一端用于固定连接顶盖的下端，且在相对的另一端的表面上形成有向外突出的突出部(例如，在本发明的装配状态下，其沿圆柱体外壳的中心轴朝下突出)。
第二连接部可以包括第一弹性体和第二弹性体。第一弹性体的一端用于固定连接显示屏的上端且在沿径向向内的方向距离与显示屏连接部一定距离处朝下形成有凸起，同时在相对的另一端的表面上形成有能与突出部紧密接合的凹部。第二弹性件具有用于固定在显示屏内侧壁上的平面附连部，且从该平面附连部的远离第一弹性件的那端圆滑弯折延伸形成有总体朝上的弯折部，该弯折部与平面附连部之间形成一定角度以使该弯折部相对于平面附连部倾斜以便能够与第一弹性件的凸起形成抵接。在这种连接结构下，首先由于突出部和凹部的配合作用能够方便地实现顶盖与显示屏之间的紧密连接；同时，借助第二连接部中独特的第一弹性体和第二弹性体结构，使得快速拆接件具有缓冲来自各个方向的冲击力的能力，并且能够为第二连接部提供一个向上的作用力以将其压紧在第一连接部上，从而实现两者更加紧密的接合。显然，这种快速拆接件能够很好地适应景观系统在户外应用场合的需求。优选地，第二弹性件的弹性大于第一弹性件的弹性。
投影模块可以包括投影仪以及由凸透镜、凹透镜、第一反射镜和第二反射镜组成的光学组件。
在本发明中，投影仪可以采用商用的小型投影仪，从而降低景观系统对于投影设备的硬件要求和成本。由于商用的投影仪可能具有不同的尺寸(例如高度)和光轴方向，因此，在本发明的基座中还可以包括固定于基座下部底面上的方位调节台，用于支撑投影仪并调节其方位。
在本发明中，方位调节台可以包括上部和下部，并且在上部和下部相连接的四个拐角处分别设置有方位调节组件。方位调节组件可以包括第一螺栓和第二螺栓，第一螺栓和第二螺栓均用于调节上部和下部之间的距离，其中，第一螺栓被设置成向上部提供一个向上顶的作用力，而第二螺栓被设置成向上部提供一个向下拉的作用力。借助这种向上顶和向下拉的成对作用力的配合作用下，可以在受到所承载投影仪的重力作用下仍然非常精确且稳定地将上部和下部之间的距离调节至第一和第二螺栓所设定的数值上。并且，由于在四个拐角处均设置有方位调节组件，因此能够非常方便且精确地调节上部相对于下部的高度及方位，进而实现对放置于上部上的投影仪的方位调节。此外，本发明的上部的上表面上还可以形成有硅胶层，且开设有多个吸附孔，其中该吸附孔可以通过气体通道连接小型真空泵。在使用过程中，首先将投影仪放置于上部上表面的硅胶层上，由于硅胶层具有较好的形变能力，因此，在投影仪的自重作用下，投影仪的下表面将能够很好地与硅胶层形成贴合，此时，通过启动真空泵经由气体通道和吸附孔将能够很好地在投影仪的下表面和与硅胶层的接触界面之间形成真空，从而将投影仪牢固地吸附固定于方位调节台上。借助这种基座，能够方便、精确且稳定地实现投影仪的安置及对准，尤其适合户外使用场景。优选地，小型真空泵可以设置在方位调节台的下部侧面上。
凸透镜可以被固定在基座内，用于接收来自投影仪的图像并将其投放至第一反射镜上。第一反射镜可以为平面反射镜，并固定于基座下部底面与透明支撑圆盘之间且相对于凸透镜的光轴成45度设置，用于将由凸透镜投放的图像反射至凹透镜上。凹透镜居中地固定于透明支撑圆盘上，用于将由第一反射镜反射的图像投放至第二反射镜上。第二反射镜设置在顶盖的顶面内侧且具有圆锥形的反射表面，圆锥形反射表面的中心轴与顶盖的中心轴重合，其用于接收来自凹透镜的图像投影并将其反射至显示屏的侧面，即立体显示区。
对于本发明的投影模块，可以通过合理地设置凸透镜和凹透镜的参数、第二反射镜的圆锥角、以及凸透镜、第一反射镜、凹透镜和第二反射镜彼此之间的距离，使得来自投影仪的图像经由光学组件的光学传输后能够完全落在显示屏的立体显示区上。
借助本发明的投影模块，可以以非常简单的结构实现全方位的图像立体显示，即无论从哪个方向都能获得相同的立体显示效果。在传统的平面显示方式中，当观察距离太近或太远时会出现视差反转的现象，且在现有技术中的基于圆柱形显示屏的全方位图像立体显示方案中，通常会存在立体显示的深度感知效果差的问题，而在本发明中，借助这种特殊设置的投影模块，可以有效地避免或者改善上述问题，提供更为明显的深度感知效果。此外，在传统的平面或柱面显示方式中往往难以提供因阴影的存在而产生的立体感观，而尤其借助本发明的由光学栅栏层和扩散层实现的立体显示区结构，可以模拟出与人观察真实物体时非常相似的光强分布，从而实现更为逼真的立体显示效果。
本发明的动作检测模块可以包括多组位置检测单元，其沿着基座圆周均匀间隔设置。位置检测单元可以包括至少两个近红外发射器和近红外接收器，且该至少两个发射器可以关于接收器对称地设置在接收器附近，以使接收器只能接收到关于其中心线成正负θ/2角范围内的近红外反射信号。作为示例，在每个位置检测单元中，近红外接收器只能检测到关于其中心线±5°范围内的反射信号(即，θ＝10°)，相应地，在动作检测模块可以设置36组位置检测单元以提供全方位的检测范围。在本发明中，如果观看者从一个位置检测单元的检测范围移动至相邻的位置检测单元的检测范围，则认为该观看者的观看角度发生了角度θ的变化，或者视为观看者围绕立体显示区转动了角度θ。
在本发明的动作检测模块中还对多组位置检测单元进行编号，控制模块接收位置检测单元输出的电信号，并且根据该电信号的强弱(即与显示区的距离)和输出该电信号的位置检测单元的编号来确定观看人员的位置变化。作为一个示例，假设沿顺时针方向对位置检测单元进行编号，当编号为A的位置检测单元不再输出检测电信号且最后输出的检测电信号的强度大于第一阈值，同时编号为A+1的位置检测单元开始输出检测电信号且该检测电信号的强度也大于第一阈值时，此时通常意味着原处于位置检测单元A对应的探测区域内的观看者可能移至位置检测单元A+1对应的探测区域。因此，控制模块接着将位置检测单元A最后输出的检测电信号的强度与位置检测单元A+1首次输出的检测电信号的强度进行比较。如果这两个检测电信号之间的强度差值在第二阈值内，则判断是原处于位置检测单元A对应的探测区域内的观看者现在移至位置检测单元A+1对应的探测区域，此时，视为观看者沿顺时针方向绕圆柱形立体显示区转动了角度θ，亦即观看者的观看角度变化了角度θ。在本发明中，第二阈值可以根据单次移动距离的经验统计值来确定，第一阈值可以根据近红外接收器的最大探测距离和单次移动距离的经验统计值来确定。
图像获取模块可以包括转盘单元、数字相机和两个光源。转盘单元可以包括基部、中心转轴、物体支座、转臂及微型电机。中心转轴安装在基部上，且在微型电机的驱动下转动。转臂与中心转轴连接，以便能够与中心转轴同步旋转。物体支座用于承载待成像的景观实物或者模型，其通过轴承安装于中心转轴的上端，以便在中心转轴转动时保持静止。转臂的末端处设有托盘，其用于承载数字相机和两个光源。托盘通过高度调节单元与转臂末端连接，以保证数字相机和两个光源能够与物体支座上的景观实物或者模型处于同一水平面，其中，两个光源关于景观实物或者模型中心和数字相机中心之间的连线对称设置以模拟观察者观察物体时两个眼睛的观察位置。在对景观实物或者模型进行成像过程中，在电机的驱动作用下，相机及光源同步地围绕置于物体支座上的景观实物或者模型进行拍照。根据本发明，控制模块可以被设置成使相机在每转动预设角度(例如1度)时对景观实物或者模型进行一次摄像，以获得不同视角下的物体原始图像，其中，借助本发明的光源设置方式下，能够获得准确的阴影效果。优选地，本发明的数字相机可以是微软的Kinect相机。
在本发明中，控制模块可以设置在基座内，图像获取模块可以设置在基座外部，诸如控制室。工作人员在控制室内利用图像获取模块获得原始景观图像，并通过有线或者无线的方式传送至控制模块并保存于其中。优选地，图像获取模块和控制模块之间通过无线的方式实现数据的传输。
当动作检测模块中的位置检测单元检测到在某个方位上出现观看者时(即观看者首次进入观看范围)，控制模块首先基于原始景观图像向投影仪模块输出景观正面的投影图像。由于本发明采用的是曲面显示屏而非平面显示屏，基于物体原始图像直接输出的投影图像投影在曲面显示屏上会出现变形，因此，控制模块在输出投影图像之前需要对原始景观图像进行校正，以避免在曲面显示屏上投影出变形的图像。
当动作检测模块检测到观察者在围绕曲面显示屏转动时，例如前面所述地从探测区域A运动至探测区域A+1，控制模块则获取观察者相对于初始观察位置的转动角度θ(例如探测区域A与探测区域A+1之间的观察角度相差10度)，则控制模块基于原始景观图像向投影仪模块输出与关于转动前的观察视角(例如物体正面)成θ角的观察方位上所看到的景观所对应的投影图像，从而形成与观察者运动的互动，使得随着观察者观察位置的变化，观察者能够感受到不同角度的景观展示效果，因而获得更为真实的展示效果。本发明的基于原始景观图像在曲面显示区输出投影图像的过程可以包括获取原始景观图像的步骤、基于曲面显示区对原始景观图像进行校正的步骤、基于检测到的观察方位组合相应观察点图像的步骤、以及图像投影坐标系变换步骤。上述步骤的具体实现手段在已经说明其功能作用的情况下对于本领域技术人员而言是已知的，因此，本文中不再对此进行赘述。
本发明的景观系统还可以包括语音主动探测模块(VAD)，其用于捕捉景观系统周边的说话声并且从中识别出与景观相关的语音。如果控制模块中保存有与该语音所对应的景观，则在观看者接近景观系统时，控制模块优先使景观系统显示该景观。具有这种设置的景观系统尤其适合应用于寺庙等景点，例如在控制模块中预先存储例如莲花、各种佛像等景观的原始景观图像，并在附近的参观人员提及时显示，能够获得很好的景观效果。
在前面的说明中，已经参照本发明的具体示例性实施例对本发明的原理进行了描述。但是，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离所附权利要求限定的本发明的精神及范围的情况下，可以对本发明进行各种修改或改变。因此，应当将说明书及其附图视为示例性而非限制性的。
Claims (9)
1.一种数字互动景观系统，其包括基座、显示屏、顶盖、投影模块、动作检测模块、图像获取模块、语音主动探测模块及控制模块；其中，
所述图像获取模块用于获取物体在多个观看视角下的物体原始图像；
所述动作检测模块用于检测观看者的进入、观看距离和观看视角；
所述语音主动探测模块用于捕捉所述景观系统周边的语音并且从中识别出与景观相关的语音；
所述控制模块以无线的方式接收所述图像获取模块获取的所述物体原始图像并将其存储于本地，以及根据所述观看者的进入基于所述物体原始图像生成物体正面投影图像；以及根据所述观看距离和所述观看视角确定所述观看视角的变化，并基于所述物体原始图像生成与所述观看视角变化对应的物体投影图像；
所述投影模块包括投影仪和光学组件，所述投影仪用于将所述控制模块生成的所述投影图像向所述光学组件输出，所述光学组件用于接收所述投影图像并将其投放至所述显示屏；
所述基座包括中空圆柱形的上部和下部，所述上部的直径小于所述下部的直径，且在所述上部中设置有透明支撑圆盘；所述显示屏为中空圆柱形且其横截面形状与所述基座上部的横截面形状相同；所述顶盖为中空圆柱形且其横截面形状与所述显示屏的横截面形状相同；
所述显示屏是透明的，且由外向内依次设置有耐磨层、第一FTO玻璃层、WO3/Ag薄膜层、TiO2/钌染料层、电解质层、Pt层、第二FTO玻璃层、光学栅栏层和光学扩散层，且所述显示屏包括以下制备步骤：
(1)在室温下于超声波清洗槽中依次用清洗剂和水、0.1M的盐酸、乙醇、和丙酮清洗FTO玻璃；
(2)将Na2WO4-2H2O溶解在含有35％的H2O2的去离子水中且在室温下搅拌20分钟，其中W与H2O2的摩尔比为1:4，随后滴入硝酸以使其pH值为2；搅拌至生成澄清纯黄色溶液并使其静置产生浅黄色沉淀物；将所述浅黄色沉淀物过滤出并用去离子水对其进行冲洗，最后在150℃下干燥2小时以得到WO3粉末；
(3)利用PVD法以逐渐增大电流的方式将步骤(2)中获得的所述WO3粉末以0.3埃/秒的速度沉积在所述第一FTO玻璃上以形成315nm的薄膜；以Ag 纳米粒子为掺杂剂再次利用PVD法以0.1埃/秒的速度将WO3粉末沉积在所述薄膜上以形成WO3/Ag薄膜层，其中持续时间为1分钟，最后在350℃下对所述WO3/Ag薄膜层加热30分钟；
(4)将异丙醇钛加入含有乙酰乙酸乙酯的乙醇溶液中以形成TiO2溶胶，其中所述异丙醇钛和所述乙酰乙酸乙酯的质量比为2.5:1；将ORMOSIL先驱物溶解于乙醇溶液中并使其在0.1M的盐酸催化下发生水解/浓缩反应，然后将所述TiO2溶胶置于所述反应溶液中混合搅拌30分钟；将所述混合溶液沉积在所述WO3/Ag薄膜层上以形成第一FTO玻璃/WO3/Ag/TiO2层，并在450分钟下退火30分钟；将所述第一FTO玻璃/WO3/Ag/TiO2层在含有钌染料的乙醇溶液中放置2小时并加热至60℃，以获得第一FTO玻璃/WO3/Ag/TiO2/钌染料层；
(5)将含有浓度为0.5M的LiI的电解质印制在形成有2nm Pt层的第二FTO玻璃上以形成电解质/Pt/第二FTO玻璃层；以及
(6)将所述第一FTO玻璃/WO3/Ag/TiO2/钌染料层与所述电解质/Pt/第二FTO玻璃层粘合以形成所述第一FTO玻璃/WO3/Ag/TiO2/钌染料层/电解质/Pt/第二FTO玻璃层；
所述光学组件包括凸透镜、凹透镜、第一反射镜和第二反射镜；所述凸透镜固定在所述基座内，用于接收来自所述投影仪的图像并将其投放至所述第一反射镜上；所述第一反射镜为平面反射镜，并固定于所述基座下部底面与所述透明支撑圆盘之间且相对于所述凸透镜的光轴成45度设置，用于将由所述凸透镜投放的图像反射至所述凹透镜上；所述凹透镜居中地固定于所述透明支撑圆盘上，用于将由所述第一反射镜反射的图像投放至所述第二反射镜上；所述第二反射镜设置在所述顶盖的顶面内侧且具 有圆锥形的反射表面，所述圆锥形反射表面的中心轴与所述顶盖的中心轴重合，其用于接收来自所述凹透镜的图像投影并将其反射至所述显示屏的侧面。
2.如权利要求1所述的数字互动景观系统，其中，所述基座还包括用于支撑所述投影仪和调节其方位的方位调节台；所述方位调节台包括上部和下部，并且在所述上部和下部相连的四个拐角处分别设有方位调节组件；所述方位调节组件包括第一螺栓和第二螺栓，其中，所述第一螺栓被设置成调节所述上部和下部之间的距离且向所述上部提供上顶作用力，所述第二螺栓被设置成调节所述上部和下部之间的距离且向所述上部提供下拉作用力；所述上部的上表面形成有硅胶层，且开设有多个吸附孔，所述吸附孔通过气体通道与真空泵相连。
3.如权利要求1所述的数字互动景观系统，其中，所述顶盖与所述显示屏之间以及所述显示屏与所述基座之间分别通过快速拆接件连接；所述快速拆接件包括第一连接部和第二连接部；所述第一连接部包括连接块，其一端用于固定连接所述顶盖的下端，且在相对的另一端的表面上形成有向外突出的突出部；所述第二连接部包括第一弹性体和第二弹性体，所述第一弹性体的一端用于固定连接所述显示屏的上端且在沿径向向内的方向距离与所述显示屏的连接区域一定距离处朝下形成有凸起，同时在相对的另一端的表面上形成有能与所述突出部紧密接合的凹部；第二弹性件具有用于固定在所述显示屏内侧壁上的平面附连部，且从所述平面附连部的远离所述第一弹性件的那端圆滑弯折延伸形成有总体朝上的弯折部，所述弯折部与所述平面附连部之间形成一定角度以使所述弯折部相对于所述平面附连部倾斜以便能够与所述第一弹性件的所述凸起形成抵接。
4.如权利要求1所述的数字互动景观系统，其中，所述动作检测模块包括多组位置检测单元，其沿着所述基座圆周均匀间隔设置且依序编号；所述位置检测单元包括近红外接收器和至少两个近红外发射器，所述至少两个近红外发射器关于所述近红外接收器对称且相对于所述近红外接收器倾斜地设置在其附近，以使所述近红外接收器只能接收到关于其中心线成正负θ/2角范围内的近红外反射信号。
5.如权利要求4所述的数字互动景观系统，其中，所述控制模块被设置成接收所述位置检测单元输出的检测电信号，且根据所述检测电信号的强度和所述位置检测单元的编号确定所述观看角度的变化；并且，当一个所述位置检测单元不再输出检测电信号且最后输出的检测电信号的强度大于第一阈值，同时与所述一个位置检测单元相邻的另一位置检测单元开始输出检测电信号且所述检测电信号的强度大于所述第一阈值时，将所述一个位置检测单元最后输出的检测电信号的强度与所述另一位置检测单元首次输出的检测电信号的强度进行比较，如果这两个检测电信号之间的强度差值在第二阈值内，则判断所述观看者的观看角度变化了角度θ，并基于所述物体原始图像生成与所述角度θ变化对应的观看角度下的投影图像。
6.如权利要求1所述的数字互动景观系统，其中，所述图像获取模块包括转盘单元、数字相机和两个光源；所述转盘单元包括基部、中心转轴、物体支座、转臂及微型电机，所述中心转轴安装在所述基部上且在所述微型电机的驱动下转动，所述转臂与所述中心转轴连接以与所述中心转轴同步旋转，所述物体支座承载物体且通过轴承安装于所述中心转轴的上端，托盘通过高度调节单元连接在所述转臂的末端处以承载所述数字相机和所述两个光源，所述两个光源关于所述物体支座上的所述物体的中心和所述数字相机的中心之间的连线对称设置。
7.如权利要求6所述的数字互动景观系统，其中，所述控制模块被设置成使所述数字相机每转动1度对所述物体进行一次拍照。
8.如权利要求1所述的数字互动景观系统，其中，为生成所述物体投影图像，所述控制模块被设置成执行获取所述物体原始图像的步骤、基于立体显示区的曲率对所述物体原始图像进行校正的步骤、基于所述观看视角组合观察点图像的步骤、以及进行图像投影坐标系变换步骤。
9.如权利要求1所述的数字互动景观系统，其中，所述控制模块被设置成，如果所述控制模块中保存有与所述语音主动探测模块识别出的语音对应的景观的物体原始图像，则在所述观看者进入时优先基于所述物体原始图像生成并输出物体投影图像。
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