前言

    近年來隨著多媒體技術、計算技術以及遙測技術的發展，互動投影正在成為人們日常生活中常見的交互式信息展示和娛樂工具之一。結合了人機交互與虛擬仿真技術的互動投影不僅為廣大應用者創造了必要的商業價值，更成為一項可以為人們帶來“快樂”的技術。

    生活中、工作中的單調情趣是導致學習和工作效率低下的最主要因素。在那些需要充分調動人們的參與性的生活環境里，能夠營造令人們快樂的現實氛圍成為了生活環境維護者最關心的問題。然而，搭建人們能夠參與、能夠動態變化的工作和生活環境的投入成本以及維護壓力并不是所有的企事業單位都能承受。如何最經濟的實現最廣泛的。包括常發以及促發事件的互動交流成為，人們營造理想生活工作環境的最大障礙。

    同時，對于那些構成我們生存環境要件的色彩與動作的商業價值的開發，同樣遭遇著審美“疲勞”和被動性太強的尷尬。例如，一則展示在人們面前的廣告，它總是主動向人們展示它的內容，無論觀看者的感受如何。這顯然會影響廣告主的收益效果。

    解決這些問題的途徑是眾多的。例如不斷更換室內外的裝飾風格，或者改變人們的生活習慣。不過從現實的角度來看這兩點都很困難。事實上，如果一家商店能夠每年進行一次裝修就已經非常奢侈了。

    因此，人們希望在現實生活中更多的引入虛擬仿真技術。利用現代化的光電科學、顯示技術，實現了最低成本下生活工作和生產環境的實時變化。在虛擬仿真的基礎上，人們又將人機交互技術和概念引入進來，期望獲得可以和現實中的形成良好互動的“虛擬生存場景”，進而營造出更加接近真實感的可以親近的生活工作氛圍。

    因此，互動投影技術應用而生了。

什么是互動投影

    從形式上對互動投影進行定義并不復雜：即可以完成人的實體動作對投影機畫面的虛擬場景和虛擬物體的立體交互操作的系統就是互動投影。

    互動投影是一門以大屏幕投影畫面顯示技術為主的，并應用了現代遙感科學與多媒體處理技術的應用科學�；�動投影的目的在于將人的實體形象影響于投影機的顯示畫面中，使其畫面就如同真正的被人的實體動作“指點、踩踏、說話”所影響了一樣發生改變。

    與傳統的人機交互不同，在互動投影系統中，人只是自然的完成一些動作，系統會主動捕獲人的行為，并作出應對變化。傳統的人機交互，主要是人給機器下下達命令，機器采取動作。機器是處在人這個基本應用環境中的�；�動投影系統內，人不需要下達刻意的命令，只要人進入了互動系統的空間環境，那么系統自然就會對人的動作做出必要反饋。在這一系統中，人是處于互動投影這個系統環境中的。

    由此可以看出，傳統人機交互，人是主動的一方，而機器卻是被動一方。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從在，并作出反饋的角色。

    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，是不可預知的仿真系統。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。這樣的系統的變化服從于任何已經被系統定義的規律。

    在互動投影系統中，不僅存在傳統虛擬仿真系統的信息體，同時也存在人這個真實的信息體�；�動投影是虛擬系統與現實系統的結合。他強調在已知規律下，虛擬系統對人這個未知的信息集合反饋�；�動投影是一項融合了現實與虛擬兩個世界的系統技術。

我為什么需要互動投影

    在現實生活中，對于人們最有意義的事情是什么呢？無外乎環境的改變和人們見的交流�；�動投影的流行正式由于在一定程度上實現了環境變更和現實交流等兩項功能。

    集成虛擬現實技術，令互動投影的媒介畫面或者聲音系統能夠對現實世界輸入的信息做出必要的應對和反饋。雖然這些變化僅僅是基于基本的規律，但是他依然是一種對環境改變和人的交流欲望的實現。

    強調人機交互概念的互動投影，在虛擬世界中創造了一個嶄新的可以被操縱的信息集合。他能滿足人們發表意見、改造世界的愿望，是對人的主觀能動的尊重。

    在充分的重視和發揮人的本能的基礎上，互動投影有助于實現娛樂、教學、廣告演示等信息集合向接觸者的思維深處的滲透，從而達成最佳的目的效果。

    人們對投影的需要得益于大畫面高畫質的靜態影像享受的要求。人們對互動的需求，來源于人們創造和改變世界的本能沖動。二者結合到一起，互動投影既能滿足以被動的欣賞，也能實現用戶主導的創造，從而最大空間發揮了信息傳導的“豐富度”優勢，進而促進人們應用互動投影系統的目的的達成。

互動投影的原理

    實現互動投影的核心在于最現實世界信息的捕捉，以及建立在一定規則上的對現實世界信息在虛擬世界中的影響的反饋，并將這種反饋效果實時顯示出來。

    目前，國內市場大多數虛擬現實系統均基于一種被稱為“影像動作識別非接觸式交互”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。對實體世界的這種判斷能力是互動投影系統的基礎技術。

    實現“影像動作識別非接觸式交互”的關鍵在與獲取現實影像，并從中提取必要的辨別主體，例如人，對人的組成部件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，我們那數碼相機拍攝一張照片，然后我們看到了一座房子、一個人和一只狗。假如系統關注的對象物體是“人”那么我們就要分析在顯示空間坐標中，人的腿、手或者眼睛的位置。將得到的這些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，該技術還可以在立體顯示和現實感知等方面繼續發展開拓，形成更加飽滿的虛擬互動效果。

互動投影系統的構成

    互動投影系統的核心在于人物動作捕獲、信息處理和虛擬反饋三個環節。通常一套互動投影系統是有配套的應用軟件與硬件聯合構成的。

    人物動作的捕獲采集是互動投影技術的基礎。目前主要的采集器采用光學或者紅外攝像技術，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。采集器的靈敏和準確程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通用或者裝用的計算機服務器完成。信息處理要求具有較高的處理速度，對機器硬件性能的穩定性要求很高。同時，數據分析過程也不許用有必要的軟件系統。該類軟件的開發是“互動投影系統”的核心構建。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，目前國內市場采用C/C++等高執行效率預言開發的程序軟件占據主體市場。

    數據分析軟件還要完成顯示輸出圖像的合成和變化工作，最終夠造出符合顯示信息的虛擬信息數據集合，并將其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集合的構建以及顯示輸出兩個部分�；�動投影系統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LED大屏幕、平板電視機作為顯示產品。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采用投影機產品作為顯示設備方案。

    除此之外，互動投影系統還需要必須的控制和監控系統，音響輔助系統、傳輸和數據存儲系統等的配合工作。

互動投影與傳統觸摸屏或者電子白板產品的區別

    觸摸屏或者電子白板等產品也是重要的人機交互產品，其與互動投影系統既有相同之處又有不同之處。

    觸摸屏或者電子白板等產品主要強調提供一個便攜的人機交互界面，以方便人與機器設備的交互。其主要應用在信息查詢、教育教學領域。其中，觸摸屏是純粹的輸入設備，相當于我們常見的鍵盤鼠標等。電子白板具有輸入輸出的雙重性質。強調具有一定的操作控制功能和書寫功能。具有精細快捷的空間定位能力。

    互動投影系統與觸摸屏和電子白板不同。他強調對虛擬世界的感知和影響，并不是出入設備也不是顯示設備。在互動系統中，系統是環境主體，規則制定者，人只是其中的一部分智能影響體。目前的互動投影系統主要強調基本的輸入控制和大尺度動作對虛擬世界的影響功能。其主要引用在廣告、娛樂、信息展示等領域。

    互動投影系統與電子白板比較，非常強調虛擬世界的素材聚集與規則制定。它是一個現實世界和虛擬世界相互影響、互相反饋的系統。電子白板自主要強調，對虛擬信息集的補充和修改。并不是虛擬信息集合對現實世界做出必要反饋，而是人們直接改變虛擬信息集合，改變虛擬世界。

    互動投影可以很大程度上代替觸摸屏的功能。如果互動投影的信息反饋精度和速度大幅提高，他將具有比電子白板更加強大的功能。不過目前，基于互動投影信息分析能力和反饋速度精度的限制，互動投影并不能完全取代觸摸屏以及電子白板的功能。

互動投影的應用價值

    在現實生活中，互動投影系統擁有巨大的應用價值。通過應用互動投影系統，能夠實現更深度的信息傳播、經濟的環境烘托渲染以及良好的環境可維護性。

    擁有人機交互、互動功能、虛擬現實功能的互動投影系統，能夠將信息展示過程由被動接受的形式改變為主動獲取和深入參與的形式。為互動式的教學、互動式參與性的廣告應用等創造了可能，并將信息展示以更加飽滿和自愿的形式被受眾接受。

    互動投影系統能輕松的營造出可以隨著內部條件變化而作出反饋的環境系統。這比搭建真實的場景要節約更多的資源，并提升工程效率。同時，也易于實現一系列現有真實材料不能實現的場景效果。依賴于軟開發的可與現實世界真實反饋的環境造型擁有者及其廣泛的應用前景。

    互動投影不僅虛擬環境系統搭建簡單，而且不需要拆除已經搭建的虛擬環境�？芍^是一次創造永恒應用。同時，對已有虛擬環境改造也基于軟件開發，能大量節省人力物力。作為整個虛擬系統，日常維護僅僅集中在一些固定組建和應用程序上，綜合應用成本極低。

    以成本優勢和互動性能為核心價值優勢的互動投影系統，還具有能夠無限大顯示虛擬場景，布局任意空間、任意形狀虛擬場景，不懼怕參與人員接觸破壞的應用特點。

互動投影的應用分類，按應用場合分

    互動投影的分類具有多種方式，主要的可以按照應用場合、應用內容以及顯示形式等方面進行劃分。這些不同的分類方式，也為消費者指明了互動投影的應用領域。

    按應用場合分，互動投影可以應用于：

    展館、展廳：科技館、規劃館、博物館、主題展館、企業展廳等領域。在這些領域互動投影可以很好的按照用戶的體驗思維進程組織安排內容展示，實現生動的信息展示效果�？梢约�中安裝的特點，以及投影機適合小空間大畫面顯示的特色，為互動投影在這些領域的應用創造了最佳的觀眾體驗基礎。

    展會展示、銷售沙盤、活動現場：互動投影虛擬系統搭建迅速的特點，為短期的展會、銷售行為創造了最經濟的顯示模式。互動投影系統以全新的表現形式和互動方式，能夠在最大限度上的吸引客戶的眼球。 真實的場景更有助于產品的銷售。

    商場、大賣場、專賣店：在商場、大賣場中設置互動投影系統，定期展示商場、大賣場的主題活動或商家的產品信息、入住商家的廣告信息、與消費者互動的有獎活動等等，不僅能吸引人氣，更能為商家節約大量的營銷成本。

    酒店、賓館、門面商店等場所互動投影可以作為酒店或者其它門店的夜間招牌的補充應用。門店招牌隨著路過了客人的高矮胖瘦以及動作發生改變必然能為其帶來巨大的人氣，吸引新老客戶的光臨。

    酒吧、迪廳、KTV：在酒吧、迪廳、KTV 、夜總會等娛樂場所，互動投影系統更可以得到充分的利用，營造出一種普通燈光難以實現的虛擬世界效果，給顧客帶來更具體驗感和主動性的歡樂感受。

按應用內容分，互動投影可以應用于

    互動投影系統為互動式廣告提供了最佳的舞臺。通過觀眾的參與，互動廣告可以為不同參與者提供結果不同的廣告內容，是廣告展示就像玩游戲一樣有趣有意思�；�動廣告不僅能具有傳統廣告的效果，更能打破人們的常規思維，達成出其不意的宣傳效果。

    信息展示和查詢系統利用觸摸屏作為人機交互界面的歷史已經非常悠久。互動投影不僅能實現觸摸屏的功能，更能實時增加用戶反饋信息、支持多用戶查詢，以高度人性化的方式帶來與眾不同的信息檢索體驗。

    互動教學領域是互動投影大展身手的以一片舞臺。憑借在內容組織上對客觀現實的可感之性，互動投影可以改變單純教室主導課堂的模式，讓學生完全融入到整個教學體驗中來。不僅僅是信息展示的互動，更包括信息索取的互動，形成展示系統、教室和學生三方面的良好配合。

    游戲娛樂最強調真實體驗�；�動投影可以滿足您踢飛惡魔、戰勝鬼怪的任何需求，營造出真正真實的游戲空間。同時允許多人同時游戲，改變簡單的單人游戲模式，讓玩家的手腳腦全部動起來，營造最佳的游戲體驗。

    環境營造是互動投影最常見的應用模式。無論是商場、婚禮現場或者博物館，如果您需要一個可感知的廉價的環境效果，互動投影一定是您最好的選擇。無論是高山大海，還是魔幻星空，只要您想得到，互動投影走做得到。

按應用顯示形式分，互動投影可以應用于

    互動投影的另一個常見分類方式是按“ 顯示形式”分類。主要包括地面互動投影 、桌面互動投影、墻面互動投影、背投互動投影、大型拼接工程互動投影、曲面互動投影、球面互動投影等等。這部分分類的依據主要是顯示屏幕的位置、形狀。

    由該部分分類消費者可以看出，互動投影具有顯示性能上的巨大優勢。無論是畫面的方位、屏幕形狀、屏幕大小甚至屏幕分辨率等方面具有靈活的操作空間。這是互動投影區別于其它互動顯示技術的最大優勢。同時也為消費者的應用創造了最大最豐富的可能性。

    除了以上提到的分類方式外，互動投影還可以按照其它方式來劃分類型，比如指點式互動投影、腳踏式互動投影、手推式互動投影，單人互動投影、多人互動投影系統，單純動作反饋是互動投影、帶有輸入功能的互動投影等等。

互動投影系統的選擇

    消費者選擇互動投影系統實際上是購買了一套數據采集處理的軟硬件設施、一套工程投影顯示系統，以及一系列的后續服務。

    互動投影系統通常包括了攝像傳感設備、計算機數據處理硬件系統、大屏幕工程顯示設備三大硬件系統。對于這些系統消費可以提出要求，由互動投影的集成商來訂做。例如，投影機亮度、臺數、拼接方式、畫面分辨率、屏幕設置、計算機的計算能力等等均是可以調節伸縮的選購部分。

    除了硬件外，互動投影還包括不要的軟件系統和后續服務。軟件系統主要指信息處理和虛擬仿真技術軟件。后期服務主要是開發新的虛擬場景。其中，信息處理軟件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、畫面分辨率等等。而新的虛擬場景開發服務能力的具備將為用戶后期的互動投影系統應用創造更高的附加價值。

    在互動投影的性能中，對現實人物動作的偵測精度以及最終顯示系統的反饋速度是衡量系統質量品質的重要依據。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的發生、發展和變化。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可以達到0.01秒的時間差值。

互動投影的安裝調試與維護

    互動投影的系統安裝：互動投影系統的安裝一般有專業人士進行，分為圖像采集設備安裝、處理和控制設備安裝、顯示設備安裝以及數據傳輸系統安裝等方面。對于具有良好施工規劃的企業，幾個部分的安裝可以同步進行。

    互動投影的系統調試：互動投影系統是精密光學系統，設計光學信息采集以及光學信息顯示兩個需要精密施工的環節。因此互動投影安裝完畢必須進行必要的性能調試。其中重要的就是顯示部分與數據采集設備的調試。數據采集部分由于采用不同的采集技術可能調試方法差異巨大。

    互動投影的系統維護：由于互動投影系統設計眾多光學設備以及多套設備的配合工作，因此后期維護工作非常重要。互動投影系統必須做到定期檢查數據捕捉設備，保證捕捉設備的良好工作狀態；定期對投影設備、數據處理計算機進行清洗，保持優質影像與良好的散熱狀況。