全息影像成像方法、全息投影设备、观测设备及系统与流程

1.本发明涉及全息影像技术领域，尤其涉及一种全息影像成像方法、全息投影设备、观测设备及系统。


背景技术：

2.与现有180
°
二维视频显示不同，全息影像在空间内呈360
3.°
显示，具有3d立体感和真实感，提高了用户体验，同时用户可以从各个角度观测到全息影像。
4.然而，对于需要隐私保护的全息影像，例如对用户手机视频通讯的全息投影，360
°
显示的全息影像的隐私性会受到影响。
5.现有技术对全息影像实现隐私保护的手段中，如果直接用硬件围栏阻隔，那么360
°
全景体验会很差；通过软件图像处理，将部分隐私点遮挡或者打码的方法，仍然无法确保整个影像的隐私安全性。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种全息影像成像方法、全息投影设备、观测设备及系统，以解决现有技术实现呈现全息影像立体投影的同时不能保护全息影像的隐私安全性的问题。
7.第一方面，本发明提供一种全息影像成像方法，应用于全息投影设备，所述方法包括如下步骤：
8.根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置；
9.根据所述成像位置进行全息影像成像，并在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户；
10.向观测设备同步所述成像位置。
11.优选地，所述向观测设备同步所述成像位置之后，所述方法还包括：
12.生成一组随机动态数据，向所述观测设备发送所述随机动态数据；
13.在所述成像位置的基础上，加入所述随机动态数据形成动态的新成像位置；
14.根据所述动态的新成像位置调节全息影像，且使所述虚拟光栅包围所述全息影像。
15.优选地，所述根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置，具体包括：
16.确定所述主用户身份，并获取所述主用户和所述其他用户的位置信息；
17.确定全息影像成像大小，并获取所述成像位置的初始值d1，所述初始值d1与所述全息影像成像大小成正相关关系；
18.根据所述主用户和所述其他用户的位置信息获取所述其他用户与所述主用户的
最远距离d2；
19.将所述主用户前方距离为d1 d2的位置确定为所述成像位置。
20.优选地，所述在所述成像位置的基础上，加入所述随机动态数据形成动态的新成像位置，具体包括：
21.在d1 d2的数值基础上，逐个加入所述随机动态数据形成动态的当前距离l，以所述主用户前方距离为l的位置作为动态的新成像位置，所述动态的新成像位置位于所述虚拟光栅内。
22.优选地，所述虚拟光栅具有多个空白口和多个栅栏，所述方法还包括：
23.当检测到所述主用户移动方向时，与所述主用户移动方向最近的一个空白口对准所述主用户。
24.优选地，所述栅栏的数量根据所述其他用户的数量n确定；
25.单个栅栏的宽度根据所述其他用户与所述主用户的最远距离d2确定；
26.所述虚拟光栅的高度根据全息影像成像高度h确定、半径根据全息影像成像宽度w确定。
27.优选地，所述虚拟光栅具有一个空白口和一个栅栏；
28.所述空白口的大小根据所述其他用户的数量以及其与所述主用户的距离确定，所述虚拟光栅的高度根据全息影像成像高度h确定、半径根据全息影像成像宽度w确定；
29.当检测到所述主用户移动方向时，所述空白口跟随所述主用户同步转动。
30.第二方面，本发明提供一种全息影像观测方法，应用于观测设备，所述方法包括如下步骤：
31.同步接收全息投影设备发送的成像位置，所述成像位置是所述全息投影设备根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定出全息投影成像的成像位置，并根据所述成像位置进行全息影像成像，以及在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅后发送的，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户。
32.优选地，所述同步接收全息投影设备发送的成像位置之后，所述方法还包括：
33.接收所述全息投影设备发送的随机动态数据；
34.根据所述成像位置和所述随机动态数据进行变焦补偿。
35.优选地，所述变焦补偿由下列公式确定变焦倍数：
36.f横向＝wl/w,f纵向＝hl/h；
37.其中，f横向是横向变焦倍数，f纵向是纵向变焦倍数，w是全息投影成像宽度，l是所述成像位置与所述观测设备的距离与所述随机动态数据之和，h是全息投影成像高度，w与h是与所述观测设备成像屏幕相关的固定参数。
38.第三方面，本发明提供一种全息投影设备，包括：
39.定位模块，用于根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置；
40.加密投影模块，与所述定位模块连接，用于根据所述成像位置进行全息影像成像，并在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户；
41.第一通信模块，与所述定位模块连接，用于向观测设备同步所述成像位置。
42.第四方面，本发明提供一种观测设备，包括：
43.第二通信模块，用于同步接收全息投影设备发送的成像位置，所述成像位置是所述全息投影设备根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定出全息投影成像的成像位置，并根据所述成像位置进行全息影像成像，以及在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅后发送的，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户。
44.第五方面，本发明提供一种全息影像系统，包括：全息投影设备和观测设备；
45.所述全息投影设备用于执行如上所述的全息影像成像方法；
46.所述观测设备用于执行如上所述的全息影像观测方法。
47.本发明提供的全息影像成像方法、全息投影设备、观测设备及系统，通过首先根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置；进而根据所述成像位置进行全息影像成像，并在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户；然后向观测设备同步所述成像位置；针对主用户和预设区域内的其他用户确定成像位置并设置虚拟光栅，通过虚拟光栅阻挡除主用户以外的其他用户观看全息影像，从而保护了主用户使用全息影像的隐私安全，解决了现有技术实现呈现全息影像立体投影的同时不能保护全息影像的隐私安全性的问题。
附图说明
48.图1是本发明实施例1一种全息影像成像方法的流程图；
49.图2是本发明实施例一种全息影像成像方法的场景图；
50.图3是本发明实施例2一种全息影像观测方法的流程图；
51.图4是本发明实施例3一种全息投影设备的结构示意图；
52.图5是本发明实施例4一种观测设备的结构示意图；
53.图6是本发明实施例5一种全息影像系统的组成结构示意图。
具体实施方式
54.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
55.可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
56.可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明中的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
57.可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明相关的部分，而与本发明无关的部分未在附图中示出。
58.可以理解的是，本发明的实施例中所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构。
59.可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、步骤
可按照不同于附图中所标注的顺序发生。
60.可以理解的是，本发明的流程图和框图中，示出了按照本发明各实施例的系统、装置、设备、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可代表一个单元、模块、程序段、代码，其包含用于实现规定的功能的可执行指令。而且，框图和流程图中的每个方框或方框的组合，可用实现规定的功能的基于硬件的系统实现，也可用硬件与计算机指令的组合来实现。
61.可以理解的是，本发明实施例中所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。
62.实施例1：
63.如图1所示，本发明实施例1提供一种全息影像成像方法，应用于全息投影设备，所述方法包括如下步骤：
64.s11、根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置。
65.具体可以结合图2来理解本实施例，在图2中展示了本发明的全息投影系统和全息投影系统的投影方法，该系统中主要包括：全息投影设备1、观测设备2、主用户3、其他用户4(图中仅示意其中一位)、全息影像5、虚拟光栅6。
66.在一个具体地实施例中，所述根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置，具体包括：
67.确定所述主用户身份，并获取所述主用户和所述其他用户的位置信息。
68.具体地，在图2所示的系统中，全息投影设备1具有获取主用户3以及预设区域内其他用户4的位置信息的功能，全息投影设备首先需要确定主用户3的身份，具体可以是通过人脸识别、佩戴手环、红外感应、账户密码等方式确定有权观看全息影像5的是谁，在确定主用户3的身份后，以便于主用户3观看全息影像5的原则，确定一个预设区域，在该预设区域内确定是否还有其他用户4在场，统计其他用户4的人数为n，并通过全息投影设备1内置的测距模块测量获得主用户3和其他用户4相对于全息投影设备1的距离和方向，并以位置坐标的方式确定其位置信息。
69.确定全息影像成像大小，并获取所述成像位置的初始值d1，所述初始值d1与所述全息影像成像大小成正相关关系。
70.具体地，为了使其他用户4不能清晰地观测到全息影像5，先将全息影像5的成像大小确定得比较小，具体大小可以根据经验设定不作限制，在确定了全息影像5的成像大小后，进一步获取全息影像5的成像位置的初始值d1，初始值d1的获取方法具体可以是根据全息影像5的成像大小的高度和宽度成正相关的方式确定，例如：
71.d1＝b*f(h)*y(w)，
72.其中，b为系数，h为全息影像5的成像高度，w为全息影像5的成像宽度，f，y是单调递增函数，例如可以采用lg函数，d1的单位采用米。
73.根据所述主用户和所述其他用户的位置信息获取所述其他用户与所述主用户的最远距离d2。
74.具体地，根据前述以位置坐标确定主用户3和其他用户4的位置信息后，通过位置坐标计算所有在场的其他用户4与主用户3之间的距离，选取其中距离最远的一个作为d2的
取值，如果现场没有其他用户4，即n＝0时，那么d2＝0。
75.将所述主用户前方距离为d1 d2的位置确定为所述成像位置。
76.具体地，以主用户的正前方d1米为初始值，如果现场某个其他用户4距离主用户3最远为d2米，那么成像位置继续向前方远移d2米，确定所述成像位置在主用户3前方距离为d1 d2的位置。
77.s12、根据所述成像位置进行全息影像成像，并在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户。
78.在本实施例中，在全息影像5成像时，额外增加虚拟光栅6，虚拟光栅6将全息影像5包围，且且采用全息成像技术直接由全息投影设备1形成，并与全息影像5的图像同步放出，虚拟光栅6具有空白口和栅栏，将空白口对准主用户3，栅栏对准其他用户4，以使主用户3可以通过空白口观看全息影像5，而其他用户4的视线有极大可能会被栅栏挡住。
79.在一个具体地实施例中，如图2中所示，所述虚拟光栅6具有多个空白口和多个栅栏，所述方法还包括：当检测到所述主用户3移动方向时，与所述主用户3移动方向最近的一个空白口对准所述主用户3。
80.当主用户3移动方向时，通过转动虚拟光栅6使多个空白口的其中一个对准主用户3，以保证主用户走到背面、侧面均可以通过空白口观测到全息影像5，为使得转动幅度最小，只需转动与所述主用户3移动方向最近的一个空白口即可。
81.在一个更具体地实施例中，所述栅栏的数量根据所述其他用户4的数量n确定；单个栅栏的宽度根据所述其他用户4与所述主用户3的最远距离d2确定；虚拟光栅6的高度根据全息影像5成像高度h确定、半径根据全息影像5成像宽度w确定。
82.具体地，虚拟光栅6围绕全息影像5呈360度包围，虚拟光栅6的高度和半径根据全息影像5的大小确定，例如：
83.h1＝a1*h，r1＝a2*w，
84.其中，h1为虚拟光栅6的高度，a1为系数，h为全息影像5的成像高度，r1为虚拟光栅6的半径，a2为系数，w为全息影像5的成像宽度，a1和a2可根据经验设定取值；
85.虚拟光栅6空白口和栅栏的数量对应，栅栏等间隔分布，栅栏用于阻挡其他用户4观看到全息影像5，所以可以根据在场其他用户4的数量n确定栅栏的数量，根据其他用户4与主用户3的最远距离d2确定单个栅栏的宽度，栅栏的宽度和数量也决定了空白口的宽度，例如：
86.n1＝a3*n，w1＝a4*d2，
87.其中，n1为虚拟光栅6的栅栏数量，a3为系数，n为预设区域内其他用户4的数量，w1为虚拟光栅6的单个栅栏的宽度，a4为系数，d2为预设区域内其他用户4主用户3的最远距离，a3和a4可根据经验设定取值。
88.在另一个具体地实施例中，所述虚拟光栅具有一个空白口和一个栅栏；所述空白口的大小根据所述其他用户的数量以及其与所述主用户的距离确定，所述虚拟光栅的高度根据全息影像成像高度h确定、半径根据全息影像成像宽度w确定；当检测到所述主用户移动方向时，所述空白口跟随所述主用户同步转动。
89.具体地，与图2中展示的虚拟光栅6不同，虚拟光栅可以是一个大部分封闭的遮挡
(即相当于一个很宽的圆弧形栅栏)，在对准主用户的方向，栅栏两端开口形成一个空白口，该空白口根据所述其他用户的数量以及其与所述主用户的距离确定，如其他用户数量多且距离主用户近，则将空白口设置得小一些，反之则可以大一些，具体可以根据经验设置，虚拟光栅的高度和半径可以根据与前一个具体地实施例相同的方法设置，在主用户移动方向时，空白口跟随主用户同步移动，可以想象成一个旋转门，空白口始终朝向主用户，这样可以保证主用户方向的人才可以看到全息影像，其他方向的观察者都将被遮挡隔开观测。
90.s13、向观测设备同步所述成像位置。
91.在本实施例中，全息投影设备1在投放全息影像5后，还将全息影像5的成像位置同步发送给观测设备2，以使主用户3通过观测设备2观测到清晰的全息影像5。
92.在一个具体地实施例中，所述向观测设备同步所述成像位置之后，所述方法还包括：生成一组随机动态数据，向所述观测设备发送所述随机动态数据；在所述成像位置的基础上，加入所述随机动态数据形成动态的新成像位置；根据所述动态的新成像位置调节全息影像，且使所述虚拟光栅包围所述全息影像。
93.具体地，全息投影设备1产生一组随机动态数据，并通过通信模块给观测设备2发送随机动态数据，观测设备2在已知原成像位置的前提下，根据原成像位置和随机动态数据可以同步知道新的成像位置，而全息投影设备1在原成像位置的基础上有规律地加入随机动态数据，使得全息影像5不断变换新的成像位置，从而防止其他用户4观测到全息影像5。
94.在一个更具体地实施例中，所述在所述成像位置的基础上，加入所述随机动态数据形成动态的新成像位置，具体包括：在d1 d2的数值基础上，逐个加入所述随机动态数据形成动态的当前距离l，以所述主用户前方距离为l的位置作为动态的新成像位置，所述动态的新成像位置位于所述虚拟光栅内。
95.具体地，随机动态数据形成对全息影像5成像位置的细小调节，例如，d1＝8米，d2＝0.3米，随机动态数据为[0.6，0.3，
‑
0.4，0.2
……
]，则当前距离l依次为[8.9，8.6，7.9，8.5
……
]，根据距离主用户3前方依次为[8.9，8.6，7.9，8.5
……
]的位置进行投影，通过细小调节改变全息影像5的成像位置的同时，全息影像5始终位于虚拟光栅6的包围内，从而很好地保护了主用户3的全息视频隐私不被在场其他用户4窥见。
[0096]
本发明实施例1提供一种应用于全息投影设备1的全息影像5成像方法，具有如下有益效果：
[0097]
根据主用户3和预设区域内其他用户4确定全息影像5的成像位置，通过在投放全息影像5的同时，在其外围增加虚拟光栅6，将虚拟光栅6的空白口对准主用户3，栅栏对准其他用户4，使用具有间隔的虚拟光栅6实现对全息影像5的遮挡，确保主用户3的全息视频隐私安全；
[0098]
通过动态改变全息影像5的投影位置，使得只有主用户3使用观测设备2可以观测到清晰的全息影像5，而除主用户3以外的其他用户4由于不知道动态的当前投影位置，即使采用类似的观测设备也无法观测到清晰的全息影像5，从而保护了主用户3在使用全息视频时的隐私；
[0099]
通过根据主用户3和预设区域内其他用户4的位置和数量信息，可动态改变的虚拟光栅6的栅栏的宽度、密度，为全息影像5增加可靠的遮挡，保证只有主用户3可以观测到全息影像5。
[0100]
本发明实施例提供的全息影像成像方法，通过根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置；进而，根据所述成像位置进行全息影像成像，并在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户；然后向观测设备同步所述成像位置；针对主用户和预设区域内的其他用户确定成像位置并设置虚拟光栅，通过虚拟光栅阻挡除主用户以外的其他用户观看全息影像，从而保护了主用户使用全息影像的隐私安全，解决了现有技术实现呈现全息影像立体投影的同时不能保护全息影像的隐私安全性的问题。
[0101]
实施例2：
[0102]
如图3所示，本发明实施例2提供一种全息影像观测方法，应用于观测设备，所述方法包括如下步骤：
[0103]
s21、同步接收全息投影设备发送的成像位置，所述成像位置是所述全息投影设备根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定出全息投影成像的成像位置，并根据所述成像位置进行全息影像成像，以及在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅后发送的，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户。
[0104]
仍然可以结合图2来理解本实施例，在本实施例中，观测设备2同步接收全息投影设备1发送的全息影像5的成像位置，以使主用户3通过观测设备2观测全息影像5。
[0105]
在一个具体地实施例中，所述同步接收全息投影设备发送的成像位置之后，所述方法还包括：接收所述全息投影设备发送的随机动态数据；根据所述成像位置和所述随机动态数据进行变焦补偿。
[0106]
具体地，主用户3使用观测设备2对全息影像5进行观测，全息影像5根据随机动态数据在原成像位置的基础上不断变化新的成像位置，变化的规律固定，观测设备2接收到随机动态数据后，按照规律进行变焦补偿，以使得主用户3通过观测设备2观测到始终清晰的全息影像5，例如，在实施例1的基础上，d1＝8米，d2＝0.3米，随机动态数据为[0.6，0.3，
‑
0.4，0.2
……
]，则当前距离l依次为[8.9，8.6，7.9，8.5
……
]，根据距离主用户3前方依次为[8.9，8.6，7.9，8.5
……
]的位置进行投影，通过细小调节改变全息影像5的成像位置，观测设备2根据主用户3与全息影像5的距离[8.9，8.6，7.9，8.5
……
]进行变焦处理，使得呈现在主用户3面前的是变焦放大后的全息影像5，而其他用户4由于不知道动态的变焦距离，因此很难时时刻刻观测到全息影像5。
[0107]
在一个更具体地实施例中，所述变焦补偿由下列公式确定变焦倍数：
[0108]
f横向＝wl/w,f纵向＝hl/h；
[0109]
其中，f横向是横向变焦倍数，f纵向是纵向变焦倍数，w是全息投影5成像宽度，l是所述成像位置与所述观测设备2的距离与所述随机动态数据之和，h是全息投影5成像高度，w与h是与所述观测设备2成像屏幕相关的固定参数。
[0110]
实施例3：
[0111]
如图4所示，本发明实施例3提供一种全息投影设备1，包括：
[0112]
定位模块11，用于根据主用户3以及预设区域内其他用户4的位置信息确定全息投影5成像的成像位置；
[0113]
加密投影模块12，与所述定位模块11连接，用于根据所述成像位置进行全息影像5成像，并在所述全息影像5成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅6，其中，所述空白口对准所述主用户3，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户4；
[0114]
第一通信模块13，与所述定位模块11连接，用于向观测设备2同步所述成像位置。
[0115]
在一个具体地实施例中，所述全息投影设备1还包括：
[0116]
动态调节模块，与所述定位模块11、所述加密投影模块12和所述第一通信模块13连接，用于生成一组随机动态数据，在所述成像位置的基础上，加入所述随机动态数据形成动态的新成像位置；
[0117]
所述加密投影模块12还用于根据所述动态的新成像位置调节全息影像5，且使所述虚拟光栅6包围所述全息影像5；
[0118]
所述第一通信模块13还用于向所述观测设备2发送所述随机动态数据。
[0119]
实施例4：
[0120]
如图5所示，本发明实施例4提供一种观测设备2，包括：
[0121]
第二通信模块21，用于同步接收全息投影设备1发送的成像位置，所述成像位置是所述全息投影设备1根据主用户3以及预设区域内其他用户4的位置信息确定出全息投影5成像的成像位置，并根据所述成像位置进行全息影像5成像，以及在所述全息影像5成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅6后发送的，其中，所述空白口对准所述主用户3，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户4。
[0122]
在一个具体地实施例中，所述第二通信模块21还用于接收所述全息投影设备1发送的随机动态数据，所述随机动态数据用于所述全息投影设备1在所述成像位置的基础上，加入逐个随机动态数据形成动态的新成像位置，并根据所述动态的新成像位置调节全息影像5，且使所述虚拟光栅6包围所述全息影像5；
[0123]
所述观测设备2还包括：变焦成像镜头，与所述第二通信模块21连接，用于根据所述成像位置和所述随机动态数据进行变焦补偿。
[0124]
实施例5：
[0125]
如图6所示，本发明实施例5提供一种全息影像系统，包括：全息投影设备1和观测设备2；
[0126]
所述全息投影设备1用于执行如实施例1所述的全息影像成像方法；
[0127]
所述观测设备2用于执行如实施例2所述的全息影像观测方法。
[0128]
具体地，由于实施例3和实施例4是对应实施例1和实施例2的装置，所以，本发明实施例5提供的一种全息影像系统，也可以是包括：如实施例3所述的全息投影设备1和如实施例4所述的观测设备2。
[0129]
实施例2至实施例5提供的全息影像成像方法、全息投影设备、观测设备及系统，通过首先根据主用户以及预设区域内其他用户的位置信息确定全息投影成像的成像位置；进而根据所述成像位置进行全息影像成像，并在所述全息影像成像的外围区域增加具有空白口以及栅栏的虚拟光栅，其中，所述空白口对准所述主用户，所述栅栏的部分或全部对准所述其他用户；然后向观测设备同步所述成像位置；针对主用户和预设区域内的其他用户确定成像位置并设置虚拟光栅，通过虚拟光栅阻挡除主用户以外的其他用户观看全息影像，从而保护了主用户使用全息影像的隐私安全，解决了现有技术实现呈现全息影像立体投影
的同时不能保护全息影像的隐私安全性的问题。
[0130]
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。