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基于多路视频捕获的分布式交互投影显示系统

张天乐  
【摘要】:近年来,以多点触控和互动投影为代表的交互显示系统和产品得到快速发展。其中有代表性的如:苹果公司的iPhone多点触控智能手机,微软公司的Surface互动投影桌和GestureTek公司的互动投影系统等。这类应用依靠直观、易用、新颖的交互体验,已经逐渐改变用户使用习惯,成为了一种新兴的应用类型,具有重要的产业意义和商业价值。 除手机等移动触控设备外,现有的交互显示系统通常采用一台PC驱动单台投影仪的架构,利用计算机视觉技术进行交互分析。这样的方式成本低廉、易于搭建,在工业界和学术界都得到了广泛的应用。但受PC处理能力和投影仪硬件设备的限制,系统视频处理能力有限、显示分辨率也不高,无法应用于超大尺寸显示系统中,难以表现复杂的多媒体内容,不满足新的应用要求。同时现有的交互显示程序开发工具包功能还比较单一,通常只包含交互事件接收和处理模块,对交互显示效果开发方面的支持不够,交互显示效果开发工作量大,周期长。 针对这一问题,本文给出了一套基于多路视频捕获的分布式交互投影显示系统,与现有的系统相比有如下特点: 1)采用基于中央总控结点的分布式架构,子结点只完成视频捕获和视频预处理两个步骤,由中央总控结点接收汇总子结点视频处理结果后,进行全局交互分析,克服现有系统使用子结点的部分画面进行交互检测而引起的错误。 2)利用视频帧之间的连贯性,将画面分割为多个视频块,仅发送前后两帧之间变化的视频块内容,减少发送视频处理结果操作的网络带宽需求,大幅提高系统支持的子结点数量。 3)设计并实现了一套完整的分布式交互显示开发工具集,工具集包含了显示区域控制、多投影拼接等核心功能,并提供多点触控手势库、交互反馈显示和人工智能辅助模块,开发人员能够使用此工具集完成图片浏览、多人图画等典型多点触控类应用和超大尺寸互动投影应用。 使用本系统已实现互动感应鲜花、智能交互鱼群、多点触控图片浏览、多人画图板、感应吧台等多个交互显示效果和应用,并已成功应用在2010上海世博会西藏馆超大尺寸互动投影系统等多个实际项目中。测试结果和实际应用表明本系统扩展性强、网络占用低,具有很强的实用性。


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