CN102573193A - Led灯光场景的交互式三维编辑装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯光场景的交互式三维编辑装置及方法。该装置包括：一信号采集模块，用于采集源对象的动态信号；一信号处理模块，用于从该信号采集模块采集的该动态信号中获得该源对象的转换至目标LED灯光场景坐标系之后的动态信息；一场景编辑模块，用于根据该信号处理模块获得的该动态信息生成该目标LED灯光场景的动态场景数据；一场景输出模块，用于输出该场景编辑模块生成的该动态场景数据。本发明能够实现目标LED灯光场景与源对象的实时状态改变之间的高度互动的动态场景效果，这样的场景效果更加丰富多彩，并且形象逼真、具有强烈的立体感、极富震撼感。

Description

LED灯光场景的交互式三维编辑装置及方法

技术领域

本发明涉及一种LED灯光场景的编辑技术，特别是涉及一种LED灯光场景的交互式三维编辑装置以及一种利用该装置实现的LED灯光场景的交互式三维编辑方法。

背景技术

随着LED景观灯行业的高速发展，越来越多的LED景观灯设计趋于采用不规则的、三维的布灯结构，同时场景效果也要求具有较强的立体感。

目前行业中普遍采用的LED灯光场景编辑技术主要有两种：一，通过对动画素材的像素采集来生成LED灯光场景的动态场景数据；二，利用场景效果算法来生成LED灯光场景的动态场景数据。

在上述两种场景编辑技术中，在生成动态场景数据的过程中均无需任何外部信号输入。具体地说，在第一种技术中，用于生成动态场景数据的信息来源为既定的动画素材，一旦选定了该动画素材的具体内容，则最终实现的LED灯光场景便随之确定；在第二种技术中，各种不同的场景效果算法的代码运行流程均是既定的，其可调变量仅为各个场景效果算法的输入参数，该输入参数一般由编辑人员人为选定，而一旦选定了该输入参数的具体取值，则最终实现的LED灯光场景便随之确定。

由此可见，目前虽然能够实现动态的LED灯光场景，但是这种LED灯光场景的编辑过程中完全没有外部信号的参与，仅由编辑人员根据既定的信息来源静态地单方地完成，整个编辑过程显然不具有任何交互性，从而最终实现的LED灯光场景也不具有任何丰富多彩的交互效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的LED灯光场景编辑技术缺乏交互性的缺陷，提供一种具有外部信号输入的LED灯光场景的交互式三维编辑装置以及一种利用该装置实现的LED灯光场景的交互式三维编辑方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特点在于，其包括：一信号采集模块，用于采集源对象的动态信号；一信号处理模块，用于从该信号采集模块采集的该动态信号中获得该源对象的转换至目标LED灯光场景坐标系之后的动态信息；一场景编辑模块，用于根据该信号处理模块获得的该动态信息生成该目标LED灯光场景的动态场景数据；一场景输出模块，用于输出该场景编辑模块生成的该动态场景数据。

较佳地，该源对象为一客观环境或一人为操作。

较佳地，该客观环境和该人为操作处于该目标LED灯光场景的应用场合中或离线场合中。

较佳地，该动态信号为视频信号、音频信号、红外传感信号、触碰开关信号、接近开关信号或压力信号。

较佳地，该动态信息包括下列该目标LED灯光场景坐标系下的信息中的一项或多项：X轴位置坐标、Y轴位置坐标、Z轴位置坐标、信号类型、运动方向、速度值、加速度方向、加速度值。

较佳地，该场景编辑模块采用基于逐帧多图层的场景编辑方式和/或基于场景效果算法的场景编辑方式；在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层中有至少一个图层为动画图层，该动画图层的画面根据该动态信息进行动态刷新；在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果算法的输入参数由该动态信息转换获得。

较佳地，在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层之间相互遮挡或相互融合。

较佳地，在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果为曲线效果、波形效果或焰火效果。

较佳地，该场景输出模块用于以下列输出形式中的一种或多种输出该动态场景数据：将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的控制器、将该动态场景数据保存为本地文件，以及动态预览该动态场景数据。

较佳地，在将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的该控制器时，该场景输出模块通过以太网接口、USB接口、串口或并口进行该动态场景数据的发送。

本发明的目的还在于提供一种利用上述LED灯光场景的交互式三维编辑装置实现的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特点在于，该方法包括：S1、该信号采集模块采集该源对象的该动态信号；S2、该信号处理模块从该信号采集模块采集的该动态信号中获得该源对象的转换至该目标LED灯光场景坐标系之后的该动态信息；S3、该场景编辑模块根据该信号处理模块获得的该动态信息生成该目标LED灯光场景的该动态场景数据；S4、该场景输出模块输出该场景编辑模块生成的该动态场景数据。

较佳地，该源对象为一客观环境或一人为操作。

较佳地，该客观环境和该人为操作处于该目标LED灯光场景的应用场合中或离线场合中。

较佳地，该动态信号为视频信号、音频信号、红外传感信号、触碰开关信号、接近开关信号或压力信号。

较佳地，该动态信息包括下列该目标LED灯光场景坐标系下的信息中的一项或多项：X轴位置坐标、Y轴位置坐标、Z轴位置坐标、信号类型、运动方向、速度值、加速度方向、加速度值。

较佳地，该场景编辑模块采用基于逐帧多图层的场景编辑方式和/或基于场景效果算法的场景编辑方式；在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层中有至少一个图层为动画图层，该动画图层的画面根据该动态信息进行动态刷新；在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果算法的输入参数由该动态信息转换获得。

较佳地，在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层之间相互遮挡或相互融合。

较佳地，在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果为曲线效果、波形效果或焰火效果。

较佳地，该场景输出模块以下列输出形式中的一种或多种输出该动态场景数据：将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的控制器、将该动态场景数据保存为本地文件，以及动态预览该动态场景数据。

较佳地，在将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的该控制器时，该场景输出模块通过以太网接口、USB接口、串口或并口进行该动态场景数据的发送。

本发明的积极进步效果在于：本发明在目标LED灯光场景的编辑过程中引入了来自于源对象的外部信号输入，并将该外部信号输入作为生成该目标LED灯光场景的动态场景数据的信息来源，从而使得该目标LED灯光场景的编辑过程成为了该源对象与该目标LED灯光场景之间的一种交互过程。这样一来，最终实现的该目标LED灯光场景的动态场景效果将不再是仅仅静态地基于既定的动画素材或是参数既定的场景效果算法，而是将随着该源对象的实时状态改变，呈现出一种与该源对象的实时状态改变高度互动的动态场景效果，这样的动态场景效果显然会更加的丰富多彩，并且对于三维的布灯结构而言，将更容易达到形象逼真、具有强烈的立体感、极富震撼感的场景效果。

附图说明

图1为本发明的该LED灯光场景的交互式三维编辑装置的结构示意图。

图2为本发明中的该信号处理模块的运行方式示意图。

图3为本发明中的该场景编辑模块的第一种编辑方式示意图。

图4为本发明中的该场景编辑模块的第二种编辑方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

为了实现对一目标LED灯光场景的编辑，如图1所示，本发明的该LED灯光场景的交互式三维编辑装置主要包括：一信号采集模块1、一信号处理模块2、一场景编辑模块3以及一场景输出模块4。

该信号采集模块1能够对一源对象的动态信号进行采集。本发明对该源对象的类型不做限制，只要该源对象的实时状态改变能够作为生成该目标LED灯光场景的动态场景数据的信息来源即可。即，该源对象既可以为一客观环境，也可以为一人为操作，并且该客观环境既可以是应用该目标LED灯光场景的实际场合中的客观环境，也可以是该目标LED灯光场景的离线编辑场合中的客观环境，而该人为操作则既可以是控制人员在应用该目标LED灯光场景的实际场合中的控制操作，也可以是控制人员在该目标LED灯光场景的离线编辑场合中的控制操作。具体地，例如，采用三维布灯结构的LED景观灯在一广场中实现该目标LED灯光场景，则此时该源对象便可以为游客人来人往的整个广场环境，或者，此时该源对象也可以为控制人员在该广场中或是在离线编辑场合中对一些传感器进行的触发操作等等。

由于该源对象的多样性，因此该源对象的动态信号也可以有多种类型，例如：视频信号、音频信号、红外传感信号、触碰开关信号、接近开关信号或压力信号等等。针对不同类型的动态信号，该信号采集模块1可以有多种不同的实现方式，例如：当该动态信号为视频信号时，该信号采集模块1可以为一摄像头；当该动态信号为接近开关信号时，该信号采集模块1可以为一接近传感器；等等。当然，该信号采集模块1也可以直接采用一可以对多种动态信号进行采集的通用信号采集设备实现，目前这样的通用信号采集设备已经市售可得。

如图2所示，该信号处理模块2能够从该信号采集模块1采集的该动态信号中获得该源对象的转换至该目标LED灯光场景坐标系之后的动态信息。具体地说，该动态信息可以包括下列信息中的一项或多项：X轴位置坐标、Y轴位置坐标、Z轴位置坐标、信号类型、运动方向、速度值、加速度方向、加速度值；其中需要注意的是，该些信息均应当是转换至该目标LED灯光场景坐标系之后的数值。

针对不同类型的动态信号，该信号处理模块2对该动态信号的具体处理方式虽然会有所不同，但其处理方式的本质原理均是类似的。

例如，当该信号采集模块1为上述的设于广场中的摄像头时，该动态信号便为该摄像头监测获得的实时视频信号，此时，该信号处理模块2会实时地对该摄像头传输而来的每两帧前后相邻的视频画面进行运动检测，并基于运动检测的结果获得该广场中的各个游客的运动详情，例如游客的三维位置坐标、移动的方向和速度、移动时的加速度的方向和速度等等，然后再对该些运动详情进行从视频采集区域坐标系到该目标LED灯光场景坐标系的坐标系对应转换。由于运动检测属于现有的信号处理手段，故在此对该种情况下的该信号处理模块2的具体实现方式不做赘述。

类似地，当该动态信号为音频信号时，该信号处理模块2同样可以通过对每两帧前后相邻的音频帧的比较，转换获得该目标LED灯光场景坐标系下的该动态信息。而当该动态信号为传感类型的信号时，该信号处理模块2可以通过侦测传感器在受到触发前后的不同状态，转换获得该目标LED灯光场景坐标系下的该动态信息。在现有的硬件条件下，并结合现有的软件编程手段，本领域技术人员应当是能够实现上述各种情况下的该信号处理模块2的，故在此对其各种具体实现方式均不做赘述。

该场景编辑模块3能够根据该信号处理模块2获得的该动态信息生成该目标LED灯光场景的动态场景数据。该场景编辑模块3可以采用两种方式生成该动态场景数据：基于逐帧多图层的场景编辑方式，以及，基于场景效果算法的场景编辑方式；这两种方式既可以单独运用，也可以结合运用。

当采用基于逐帧多图层的场景编辑方式时，该多个图层中应当至少有一个图层为动画图层，该动画图层的画面则根据来自该信号处理模块2的该动态信息进行动态刷新；除了该一个或多个动画图层之外，该多个图层中还可以有一个或多个静态画面图层。如图3所示，该场景编辑模块3逐一地生成各个图层的数据，然后再将各个图层的数据相互结合，此处的相互结合既可以是各个图层之间的相互遮挡，也可以是各个图层之间的相互融合，图3所示的便为相互融合的方式。

在本发明中进行动画图层的编辑时，场景编辑的素材基础虽然由既定的动画素材转变为了由该源对象的实时状态改变换算而来的该动态信息，但此时的动画图层编辑过程仍然可以利用现有的图层编辑技术实现；另外，静态画面图层的实现对于本领域技术人员而言无疑是非常简单的；而将一个或多个动画图层与一个或多个静态画面图层的数据进行相互结合的过程，同样可以在现有的硬件条件下结合现有的软件编程手段实现，故在此对其具体实现过程不做赘述。

当采用基于场景效果算法的场景编辑方式时，该场景效果算法的输入参数应当由来自于该信号处理模块2的该动态信息按照一定的转换关系转换获得；其中，各种动态信息与不同的场景效果算法的各输入参数之间的转换关系对于本领域技术人员而言，均可以根据希望实现的实际场景效果合理地加以确定，故其具体确定方法在此不做赘述。此时，如图4所示，该场景编辑模块3先根据来自该信号处理模块2的该动态信息生成合适的场景效果算法输入参数，继而利用各种场景效果算法生成各种图形图像，然后再逐帧地生成该目标LED灯光场景的该动态场景数据。各种场景效果算法将能够实现多种多样的场景效果，例如：曲线效果、波形效果、焰火效果等等。

该场景输出模块4用于输出该场景编辑模块3生成的该动态场景数据，该输出可以以多种形式进行。

第一种输出形式：该场景输出模块4通过计算机接口将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的一控制器，其中该计算机接口可以为以太网接口、USB接口、串口或并口等各种通用接口。在这种输出形式下，该目标LED灯光场景便能够与该源对象实现高度的互动，即该目标LED灯光场景将随着该源对象的实时状态改变而动态刷新。

第二种输出形式：该场景输出模块4将该动态场景数据离线地保存为本地文件。

第三者输出形式：该场景输出模块4对该动态场景数据进行虚拟预览，供控制人员参考使用。

实施例

在该实施例中，将用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯设于一广场中。该信号采集模块1采用设于该广场中的摄像头，该摄像头对该广场中的游客人流情况进行实时监测。最终希望实现的该目标LED灯光场景为：鱼儿在水中游动。在该场景效果中，将该广场中的各个游客映射为落入水波之中的小石子或落叶等等，在该些小石子或落叶的入水位置处会有一圈圈的水波荡漾开来，而距离该些入水位置较近的鱼儿会受到该些小石子或落叶的惊扰而加速掉头游离，但是距离该些入水位置较远的鱼儿则不会受到惊扰，仍然以原有状态自在游动。

该信号处理模块2如上所述地对该摄像头检测获得的视频信号进行运动检测，将该广场中各个游客的运动详情转换为该目标LED灯光场景坐标系下的各种动态信息：即三维坐标位置、移动的方向和速度、移动时的加速度的方向和速度等等。

该场景编辑模块3采用基于逐帧多图层的场景编辑方式生成该动态场景数据。具体地说，生成三个不同的图层。第一个图层为一静态画面图层，画面是海洋水底沙石，将该图层作为最底层。第二个图层为一水波图层，该场景编辑模块3在该目标LED灯光场景坐标系中，将与各个游客在该广场中的三维位置坐标相对应的位置设定为小石子或落叶的入水位置，并以该些位置为中心生成一圈圈荡漾开去的水波扩散场景数据。第三个图层为一鱼儿游动图层，该场景编辑模块3首先读入多幅预先绘好的鱼儿游动姿态图片，然后逐帧动态地随机改变每条鱼儿的游动方向和速度，并且该场景编辑模块3还将逐帧地检测每条鱼儿与上述各入水位置之间的距离，当该距离小于一预设的阈值时，为了表现出鱼儿受到惊扰的状态，将该鱼儿的游动方向修改为远离该入水位置的方向，并将该鱼儿的游动速度修改为一预设的最大速度。最后，该场景编辑模块3对该三个图层进行融合处理，由此便获得了随着该广场中游客的不断运动而动态刷新的该动态场景数据。

该场景输出模块4通过网络将该动态场景数据发送至LED景观灯的控制器，这样一来，该广场中的LED景观灯便将随着该广场中游客的不断运动而动态地刷新其色彩，从而实现与游客的运动情况高度互动的LED灯光场景。

综上所述，本发明在目标LED灯光场景的编辑过程中引入了来自于源对象的外部信号输入，从而使得该目标LED灯光场景的编辑过程成为了该源对象与该目标LED灯光场景之间的一种交互过程。这样一来，该目标LED灯光场景的动态场景效果将随着该源对象的实时状态改变，呈现出一种与该源对象的实时状态改变高度互动的动态场景效果，这样的动态场景效果显然会更加的丰富多彩，并且对于三维的布灯结构而言，将更容易达到形象逼真、具有强烈的立体感、极富震撼感的场景效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，其包括：

一信号采集模块，用于采集源对象的动态信号；

一信号处理模块，用于从该信号采集模块采集的该动态信号中获得该源对象的转换至目标LED灯光场景坐标系之后的动态信息；

一场景编辑模块，用于根据该信号处理模块获得的该动态信息生成该目标LED灯光场景的动态场景数据；

一场景输出模块，用于输出该场景编辑模块生成的该动态场景数据。

2.如权利要求1所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，该源对象为一客观环境或一人为操作。

3.如权利要求2所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，该客观环境和该人为操作处于该目标LED灯光场景的应用场合中或离线场合中。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，该动态信号为视频信号、音频信号、红外传感信号、触碰开关信号、接近开关信号或压力信号。

5.如权利要求1所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，该动态信息包括下列该目标LED灯光场景坐标系下的信息中的一项或多项：X轴位置坐标、Y轴位置坐标、Z轴位置坐标、信号类型、运动方向、速度值、加速度方向、加速度值。

6.如权利要求1所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，该场景编辑模块采用基于逐帧多图层的场景编辑方式和/或基于场景效果算法的场景编辑方式；在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层中有至少一个图层为动画图层，该动画图层的画面根据该动态信息进行动态刷新；在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果算法的输入参数由该动态信息转换获得。

7.如权利要求6所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层之间相互遮挡或相互融合。

8.如权利要求6所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果为曲线效果、波形效果或焰火效果。

9.如权利要求1所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，该场景输出模块用于以下列输出形式中的一种或多种输出该动态场景数据：将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的控制器、将该动态场景数据保存为本地文件，以及动态预览该动态场景数据。

10.如权利要求9所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置，其特征在于，在将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的该控制器时，该场景输出模块通过以太网接口、USB接口、串口或并口进行该动态场景数据的发送。

11.一种利用权利要求1所述的LED灯光场景的交互式三维编辑装置实现的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该方法包括：

S1、该信号采集模块采集该源对象的该动态信号；

S2、该信号处理模块从该信号采集模块采集的该动态信号中获得该源对象的转换至该目标LED灯光场景坐标系之后的该动态信息；

S3、该场景编辑模块根据该信号处理模块获得的该动态信息生成该目标LED灯光场景的该动态场景数据；

S4、该场景输出模块输出该场景编辑模块生成的该动态场景数据。

12.如权利要求11所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该源对象为一客观环境或一人为操作。

13.如权利要求12所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该客观环境和该人为操作处于该目标LED灯光场景的应用场合中或离线场合中。

14.如权利要求11-13中任意一项所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该动态信号为视频信号、音频信号、红外传感信号、触碰开关信号、接近开关信号或压力信号。

15.如权利要求11所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该动态信息包括下列该目标LED灯光场景坐标系下的信息中的一项或多项：X轴位置坐标、Y轴位置坐标、Z轴位置坐标、信号类型、运动方向、速度值、加速度方向、加速度值。

16.如权利要求11所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该场景编辑模块采用基于逐帧多图层的场景编辑方式和/或基于场景效果算法的场景编辑方式；在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层中有至少一个图层为动画图层，该动画图层的画面根据该动态信息进行动态刷新；在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果算法的输入参数由该动态信息转换获得。

17.如权利要求16所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，在该基于逐帧多图层的场景编辑方式中，该多图层之间相互遮挡或相互融合。

18.如权利要求16所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，在该基于场景效果算法的场景编辑方式中，该场景效果为曲线效果、波形效果或焰火效果。

19.如权利要求11所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，该场景输出模块以下列输出形式中的一种或多种输出该动态场景数据：将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的控制器、将该动态场景数据保存为本地文件，以及动态预览该动态场景数据。

20.如权利要求19所述的LED灯光场景的交互式三维编辑方法，其特征在于，在将该动态场景数据发送至用于实现该目标LED灯光场景的LED景观灯的该控制器时，该场景输出模块通过以太网接口、USB接口、串口或并口进行该动态场景数据的发送。

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