[00861870]超感互动特种影院系统及其关键技术

在日益兴起的文化主题公园、科技馆中，飞翔影院等新型超感互动特种影院异军突起，成为传播文化和科技知识的重要方式，也是吸引游客的重要手段。针对超感互动特种影院屏幕结构复杂、幅面大、用户多、画质高与实时互动性强的特点，如何突破大型异形屏幕的多投影拼接融合与校正、多用户跟踪与群体交互、多画面绘制等技术以产生更高逼真度的体验，成为超感互动特种影院需要解决的关键核心问题。在国家科技支撑计划等项目支持下，项目组围绕上述问题开展了深入系统的研究，取得如下创新成果： 1.异形屏幕的多投影拼接融合与校正技术：1)发明了基于自由曲面的异形屏幕保面积和保角校正方法，通过保面积和保角微分特性数值优化，构造投影图像的最优变换，将异形幕图像内容的面积和形状扭曲分别降低到原来的22％和5％以下。2)发明了一种多投影仪投影内容实时拼接融合播放方法，优化了投影视频预处理工序，可满足与影片实时交互的需求；3)发明了基于移动视点的投影内容实时校正方法，使得观察者在不同位置观看时，保持形状、亮度的一致性，消除走动/运动时所出现的立体影像漂移、抖动等现象。 2.多画面立体投影装置与显示方法：1)发明了一种专用于多画面立体投影播放的投影阵列和快门式液晶眼镜。专用快门眼镜可使镜片的开闭时序与投影播放时序保持同步。多个画面虽经投影阵列投影在同一屏幕上，但不同用户通过佩戴专用快门眼镜可以只看到自己的立体画面。为配合投影阵列的播放时序，发明了基于GPU的实时融合显示方法，对投影阵列所投的每个画面的RGB位图进行融合配准，提高显示画面质量，保证显示实时性。2)发明了多用户位置实时跟踪、聚类与视点计算方法，使每个用户可看到基于自己视点所渲染的场景画面。 3.群体自然交互技术：1)发明了一种基于MEMs传感器的新型射击仿真枪和自然交互技术，以及最佳用户体验模型，从外观、功能、交互以及后坐力反馈等角度提升用户体验，使射击体验自然、真实，可支持127位用户同时使用；2)发明了基于多通道的群体自然交互技术，融合了手势、语音等交互技术，以及三自由度座椅、六自由度平台等交互工具进行多通道融合交互，有效实现了群体用户与剧情的互动。 4.电动伺服超感装置与超感互动特种影院系统：1)发明了飞翔影院、360度全景沉浸式特效影院等系统专用的悬挂吊舱座椅等超感装置及其控制系统。从传统的三自由度运动体验，升级为四自由度运动体验，运动性能和同步性能都大幅提升，延时小于5ms，使得用户的本体感觉更加明显，超感体验更强。2)发明了飞翔影院座舱设备安全自动退回装置、总线型无记忆多轴联动轨道系统及其找零装置与找零方法等多项技术，确保了影院系统的安全性；3)研发了HRFlyingCinema(飞翔影院)等系列特种影院系统。 项目成果获得国家发明专利20项，其他知识产权22项。项目整体技术已在嘉祥曾子广场祥瑞谷主题乐园等主题公园，以及文化馆、戒毒隔离所、消防总队、机场航站楼等领域得到广泛应用，社会效益显著，经济效益超过6亿元。