CN110519575B - 互动式投影***和互动式投影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种互动式投影***和互动式投影方法。互动式投影方法包括：使用投影机产生虚拟图面；使用深度摄影机检测虚拟图面上的物件，其中物件对应于虚拟场景；使用深度摄影机检测对应于虚拟图面的绘图操作；以及响应于物件被摆放在虚拟图面上而在虚拟图面上投影出虚拟场景，并且根据绘图操作而在虚拟图面上产生区块。通过使用互动式投影***，使用者可以简易且快速地在虚拟图面上建立出个人化的虚拟场景。

Description

互动式投影***和互动式投影方法
技术领域
本发明涉及一种投影***和投影方法，尤其涉及一种互动式投影***和互动式投影方法。
背景技术
随着科技的发展，能与使用者互动的互动式投影机越来越普及。互动式投影机可以捕捉使用者的动作，从而使得使用者可以与互动式投影机所投影的虚拟场景进行互动。如何通过互动式投影机提供使用者更多样化的互动体验，是本领域技术人员致力的目标之一。
发明内容
本发明提供一种互动式投影***和互动式投影方法。
本发明的互动式投影***，包括物件以及投影机。物件对应于虚拟场景。投影机包括光源模块、投影镜头模块、深度摄影机、存储媒体以及处理模块。光源模块提供照明光束。投影镜头模块将照明光束转换为图像光束，并投影图像光束以产生虚拟图面。深度摄影机检测虚拟图面上的物件以及对应于虚拟图面的绘图操作。处理，耦接光源模块、投影镜头模块、深度摄影机以及存储媒体，其中处理模块响应于物件被摆放在虚拟图面上而存取数据库并且通过投影镜头模块在虚拟图面上投影出虚拟场景，并且处理模块根据绘图操作而在虚拟图面上产生区块。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块响应于绘图操作所绘示的线段与虚拟图面上的既有线段构成封闭区块而将线段判断为路径，并且处理模块根据路径产生区块。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块基于封闭区块的面积大于面积阈值而将封闭区块判断为区块。
在本发明的一实施例中，上述的区块包括第一区域以及第二区域、处理模块从第一区域中选出第一地点并且处理模块判断第一虚拟设施是否能被摆放在第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块响应于第一虚拟设施不能被摆放在第一地点而从第一区域中选出不同于第一地点的第二地点，并且处理模块判断第一虚拟设施是否能摆放在第二地点。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块响应于第一虚拟设施不能被摆放在第二地点而将第一虚拟设施摆放在第二区域。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块响应于第一虚拟设施不能被摆放在第二地点而从第一区域中选出第三地点，并且处理模块判断不同于第一虚拟设施的第二虚拟设施是否能被摆放在第三地点。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块经配置以执行：在虚拟图面上取得对应于物件的外接圆；将外接圆的圆心连接至区块的多个顶点，藉以产生外接圆的多个切点；取得分别对应于多个切点的外接圆的多个切线；以及使用多个切线以及区块的多个边产生包括第一区域的多个封闭区域。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块经配置以执行：在虚拟图面上取得对应于物件的外接圆；将外接圆的圆心连接至区块的多个顶点，藉以产生外接圆的多个切点；取得分别对应于多个切点的外接圆的多个切线；使用多个切线以及区块的多个边产生包括第一封闭区域的多个封闭区域；以及取得第一封闭区域中的最大圆以作为第一区域。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块经配置以执行：在虚拟图面上取得对应于物件的外接圆；以及取得圆以作为第一区域，其中第一区域分别与外接圆、区块的第一边以及与第一边相邻的区块的第二边相切。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块响应于第一区域存在其他虚拟设施而判断第一虚拟设施不能被摆放在第一区域中的第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块响应于第一虚拟设施被摆放在第一地点时，在虚拟图面上的第一虚拟设施的投影图像超过第一区域而判断第一虚拟设施不能被摆放在第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块随机地从第一区域中选出第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的处理模块选择第一区域的几何中心作为第一地点。
本发明的互动式投影方法，包括：使用投影机产生虚拟图面；使用深度摄影机检测虚拟图面上的物件，其中物件对应于虚拟场景；以及响应于物件被摆放在虚拟图面上而在虚拟图面上投影出虚拟场景。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：使用深度摄影机检测对应于虚拟图面的绘图操作；所述深度摄影机检测对应于虚拟图面的绘图操作；以及根据绘图操作而在虚拟图面上产生区块，并且根据绘图操作而在虚拟图面上产生区块。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：基于封闭区块的面积大于面积阈值而将封闭区块判断为区块。
在本发明的一实施例中，上述的区块包括第一区域以及第二区域，并且互动式投影方法还包括：从第一区域中选出第一地点；以及判断第一虚拟设施是否能被摆放在第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：响应于第一虚拟设施不能被摆放在第一地点而从第一区域中选出不同于第一地点的第二地点；以及判断第一虚拟设施是否能摆放在第二地点。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：响应于第一虚拟设施不能被摆放在第二地点而将第一虚拟设施摆放在第二区域。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：响应于第一虚拟设施不能被摆放在第二地点而从第一区域中选出第三地点；以及判断不同于第一虚拟设施的第二虚拟设施是否能被摆放在第三地点。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：在虚拟图面上取得对应于物件的外接圆；将外接圆的圆心连接至区块的多个顶点，藉以产生外接圆的多个切点；取得分别对应于多个切点的外接圆的多个切线；以及使用多个切线以及区块的多个边产生包括第一区域的多个封闭区域。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：在虚拟图面上取得对应于物件的外接圆；将外接圆的圆心连接至区块的多个顶点，藉以产生外接圆的多个切点；取得分别对应于多个切点的外接圆的多个切线；使用多个切线以及区块的多个边产生包括第一封闭区域的多个封闭区域；以及取得第一封闭区域中的最大圆以作为第一区域。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：在虚拟图面上取得对应于物件的外接圆；以及取得圆以作为第一区域，其中第一区域分别与外接圆、区块的第一边以及与第一边相邻的区块的第二边相切。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：响应于第一区域存在其他虚拟设施而判断第一虚拟设施不能被摆放在第一区域中的第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：响应于第一虚拟设施被摆放在第一地点时，在虚拟图面上的第一虚拟设施的投影图像超过第一区域而判断第一虚拟设施不能被摆放在第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：随机地从第一区域中选出第一地点。
在本发明的一实施例中，上述的互动式投影方法还包括：选择第一区域的几何中心作为第一地点。
基于上述，本发明的互动式投影***可以帮助使用者快速地建造具有多种虚拟设施的虚拟场景。通过使用分别对应于不同虚拟场景的多个物件，使用者可以在虚拟图面上建立出个人化的虚拟城镇。互动式投影***能为使用者提供充满趣味、生活化以及沉浸式的使用者体验。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A根据本发明的实施例示出一种互动式投影***的功能方块图。
图1B根据本发明的实施例示出使用投影机产生虚拟图面的示意图。
图2根据本发明的实施例示出虚拟图面上的路径以及虚拟场景的示意图。
图3根据本发明的实施例示出一种互动式投影方法的流程图。
图4A根据本发明的实施例示出如图3所示的步骤的流程图。
图4B根据本发明的实施例示出如图4A所示的步骤的流程图。
图4C根据本发明的实施例示出检测绘图操作所绘示的线段的示意图。
图4D、图4E以及图4F根据本发明的实施例示出虚拟图面上的线段的类型的示意图。
图5A根据本发明的实施例更进一步地示出如图3所示的步骤的流程图。
图5B根据本发明的实施例示出产生对应于物件的外接圆的多个切点的示意图。
图5C根据本发明的实施例示出产生对应于物件的外接圆的多个切线的示意图。
图5D根据本发明的实施例示出由多个切线所产生的多个封闭区域的示意图。
图6A根据本发明的另一实施例更进一步地示出如图3所示的步骤的流程图。
图6B根据本发明的实施例示出封闭区域中的最大圆的示意图。
图7A根据本发明的又一实施例更进一步地示出如图3所示的步骤的流程图。
图7B根据本发明的实施例示出与对应于物件的外接圆以及区块的两个相邻的边相切的圆的示意图。
图8A根据本发明的实施例更进一步地示出如图3所示的步骤的流程图。
图8B根据本发明的实施例示出判断一特定虚拟设施是否能摆放在一特定地点的步骤的流程图。
图9根据本发明的另一实施例更进一步地示出如图3所示的步骤的流程图。
图10根据本发明的实施例示出另一种互动式投影方法的流程图。
【符号说明】
10：互动式投影***
100：投影机
110：处理模块
120：光源模块
130：投影镜头模块
140：深度摄影机
150：存储媒体
200：物件
250：外接圆
300：虚拟图面
310、320、330、340、350、360、370：区块
400：虚拟图面的边缘
41：线段
42：一般线段
43、44、45：路径
a、b、c、d、e、f：外接圆的切点
aL、bL、cL、dL、eL、fL：外接圆的切线
aR、bR、cR、dR、eR、fR：封闭区域
fC：封闭区域fR中的最大圆
O1、O2、O3、O4、O5、O6：圆
S301、S302、S303、S304、S305、S306、S307、S410、S420、S430、S440、S450、S441、S442、S443、S501、S502、S503、S504、S601、S602、S603、S604、S605、S701、S702、S801、S802、S803、S804、S805、S806、S807、S808、S809、S810、S81、S82、S83、S84、S901、S902、S903、S904、S905、S906、S907、S908、S909、S1001、S1002、S1003、S1004：步骤
具体实施方式
为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，代表相同或类似部件。
图1A根据本发明的实施例示出一种互动式投影***10的功能方块图，图1B根据本发明的实施例示出使用投影机100产生虚拟图面300的示意图。参照图1A以及图1B，互动式投影***10包括投影机100以及物件200。投影机100包括处理模块110、光源模块120、投影镜头模块130、深度摄影机140以及存储媒体150。
处理模块110耦接光源模块120、投影镜头模块130、深度摄影机140以及存储媒体150。处理模块110例如是中央处理单元(central processing unit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微控制单元(micro control unit，MCU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、算数逻辑单元(arithmetic logic unit，ALU)或其他类似元件或上述元件的组合。
光源模块120提供照明光束。投影镜头模块130受控于处理模块110而将来自光源模块120的照明光束转换为图像光束，并投影图像光束至一投影面以产生包括边缘400的虚拟图面300。处理模块110可配置光源模块120和投影镜头模块130以在虚拟图面300上投影出多种虚拟场景或虚拟设施。
深度摄影机140例如是红外线(infrared radiation，IR)摄影机，但本发明并不限制于此。深度摄影机140可测量出所获取的图像的深度信息。在本实施例中，深度摄影机140用以检测虚拟图面300上的物件。举例来说，当物件200被摆放在虚拟图面300上时，深度摄影机140可检测物件200，并且处理模块110可通过物件200的外观识别出物件200。深度摄影机140还可用以检测与虚拟图面300互动的动作。举例来说，使用者可通过手势或使用画笔在虚拟图面300上执行绘图操作。深度摄影机140可检测对应于虚拟图面300的绘图操作，并且处理模块110可根据绘图操作改变投影镜头模块130所投影的图像光束，使得使用者能通过绘图操作来与虚拟图面300互动。
存储媒体150例如是任何型态的固定式或可移动式的随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，HDD)、固态硬盘(solid state drive，SSD)或类似元件或上述元件的组合。在本实施例中，存储媒体150存储关联于多种虚拟场景的数据库。
物件200例如是可被投影机100识别出的积木，但本发明并不限制于此。物件200对应于特定的虚拟场景。举例来说，物件200可对应于公园场景、学校场景、博物馆场景或游乐园场景，但本发明并不限制于此。当摆放在虚拟图面300上的物件200通过深度摄影机140而被处理模块110识别出后，处理模块110可存取存储媒体150中的数据库以取得对应于物件200的虚拟场景的相关数据，其中所述相关数据还包括对应于所述虚拟场景的虚拟设施。
图2根据本发明的实施例示出虚拟图面300上的路径以及虚拟场景的示意图。在本实施例中，在处理模块110通过深度摄影机140检测到使用者在虚拟图面300上所执行的绘图操作后，处理模块110可根据绘图操作而在虚拟图面300上产生一或多个路径，并且所述一或多个路径可将虚拟图面300区分为一或多个区块。换句话说，处理模块110可根据绘图操作而在虚拟图面300上产生一或多个区块。参照图2，假设使用者通过绘图操作在虚拟图面300上示出出路径43、路径44以及路径45，则路径43、路径44以及路径45可将虚拟图面300区分为区块310、区块320、区块330以及区块340。
处理模块110可响应于物件200被摆放在虚拟图面300上而存取存储媒体150中的数据库以读取对应于物件200的虚拟场景，并且通过投影镜头模块130在虚拟图面300上投影出所述虚拟场景。举例来说，在处理模块110根据使用者的绘图操作而在虚拟图面300上产生区块310、区块320、区块330以及区块340后，使用者可将物件200摆放在区块340上。投影机100的处理模块110可通过深度摄影机140识别出物件200为对应于多个虚拟场景中的公园场景的积木。据此，处理模块110可存取存储媒体150中的数据库以读取对应于公园场景的虚拟场景以及虚拟设施，并且将对应于公园场景的虚拟场景以及虚拟设施投影到区块340，其中所述虚拟设施例如是溜滑梯、秋千、翘翘板或凉亭等与公园场景相关的虚拟设施。因此，使用者仅需将物件200摆放在虚拟图面300上的适当区块(例如：区块340)，就能在虚拟图面300上快速地建立精致的虚拟场景以及虚拟设施。
本发明的互动式投影***10可以帮助使用者快速地建造具有多种虚拟设施的虚拟场景。相较于一般的积木玩具，互动式投影***10不仅能快速地建立出更多种类且更精致的虚拟场景以及虚拟设施，互动式投影***10与使用者之间也具备更多样化的互动模式。
举例来说，如图2所示，在投影机100被启用后，投影机100可以在桌面上投影出虚拟图面300。使用者可以用手势在虚拟图面300上绘示出多个不同的路径(例如：路径43至45)并且根据该些路径产生对应的区块(例如：区块310至340)。当使用者将一物件(例如：物件200)摆放在一区块上(例如：区块340)时，投影机100会将对应该物件的虚拟场景投影至所述区块上。使用者可以通过挑选适当的物件200来决定所要在区块上建立的虚拟场景的种类。例如，在使用者将对应于公园场景的物件200(例如，物件200可为凉亭造型的物件)摆放在区块340后，投影机100可对应凉亭造型的物件200，而在区块340投影出公园场景。接着，投影机100可以根据预设的规则在区块340上自动地产生与公园场景相关联的虚拟设施，包括树木、跷跷板或溜滑梯等。
虚拟场景或虚拟设施都可以是随机产生的。因此，就算使用者仅持有对应于公园场景的物件200，使用者也可以通过物件200在虚拟图面300上建立不同样貌的公园场景。若使用者持有多个对应不同虚拟场景的物件，使用者也可以通过该些物件建立出属于自己的理想城镇。举例来说，除了将对应于公园场景的物件200摆放在区块340上，使用者还可以将对应于学校场景的物件(例如，钟楼造型的物件、升旗台造型的物件)摆放在区块320上，并且将对应于住宅场景的物件(例如，公寓造型的物件)摆放在区块310以及区块330上。如此，使用者将可以在虚拟图面300上建立出以学校为中心的住宅区。
图3根据本发明的实施例示出一种互动式投影方法的流程图，其中所述互动式投影方法可由如图1A所示的互动式投影***10实施。参照图1A、图1B以及图3，在步骤S301中，处理模块110根据绘图操作在虚拟平面300上产生一或多个区块(例如：如图2所示的区块310、320、330以及340)。
在步骤S302中，深度摄影机140检测物件200是否被摆放在虚拟图面300中的区块上。若深度摄影机140检测到物件200被摆放在一个区块上(以下假设物件200被摆放在如图2所示的区块340上)，则进入步骤S303。若深度摄影机140未检测到物件200被摆放在虚拟图面300中的任一个区块上，则结束互动式投影方法的流程。
在步骤S303中，处理模块110存取存储媒体150中的数据库并判断数据库中是否存储了对应于物件200的虚拟场景。若数据库中存储了对应于物件200的虚拟场景，则进入步骤S304。若数据库中未存储对应于物件200的虚拟场景，则代表投影机100无法与目前被摆放在虚拟图面300上的物件200进行互动，互动式投影方法的流程因此被结束。
在步骤S304中，处理模块110自存储媒体150的数据库中取得对应于物件200的虚拟场景和虚拟设施。举例来说，若物件200对应于公园，则所述虚拟场景例如是公园场景，并且所述虚拟设施例如是溜滑梯、秋千、翘翘板或凉亭等与公园场景相关的虚拟设施。
在步骤S305中，处理模块110将物件200被摆放在的区块(例如：如图2所示的区块340)区分为一或多个区域。此步骤的目的在于将单一区块区分成多个区域，藉以将对应于物件200的多个虚拟设施分布在区块中的不同区域。
在步骤S306中，处理模块110将对应于物件200的多个虚拟设施配置为摆放在区块340的一或多个区域上。
在步骤S307中，处理模块110通过投影镜头模块130将对应于物件200的虚拟场景和虚拟设施投影在物件200被摆放在的区块上，所述区块例如是虚拟图面300上的区块340，如图2所示。
图4A根据本发明的实施例示出如图3所示的步骤S301的流程图，换句话说，图4A示出了根据绘图操作在虚拟平面300上产生一或多个区块的步骤的流程图。在步骤S410中，处理模块110判断深度摄影机140是否检测到对应于虚拟图面300的绘图操作。若深度摄影机140检测到对应于虚拟图面300的绘图操作，则进入步骤S420。若深度摄影机140未检测到对应于虚拟图面300的绘图操作，则重新执行步骤S410。
在步骤S420中，处理模块110通过深度摄影机140检测所述绘图操作所绘示的线段，如图4C所示。图4C根据本发明的实施例示出检测绘图操作所绘示的线段的示意图。在图4C中，处理模块110通过深度摄影机140检测到使用者正通过手势执行绘图操作以在虚拟图面300上绘示线段41。
回到图4A，在步骤S430中，处理模块110判断绘图操作是否已完成。举例来说，处理模块110可响应于绘图操作停止的时间超过时间阈值(例如：2秒钟)而判断所述绘图操作已完成。若绘图操作已完成，则进入步骤S440。若绘图操作尚未完成，则回到步骤S420以持续检测绘图操作所绘示的线段。
在步骤S440中，处理模块110判断绘图操作所绘示的线段的类型。举例来说，处理模块110可判断绘图操作所绘示的线段是无效的线段或所述线段可以成为虚拟图面300上的路径。处理模块110可基于绘图操作所绘示的线段与虚拟图面300上的既有线段构成封闭区块而将所述线段判断为路径，并且处理模块110可根据路径而在虚拟图面300上产生一或多个区块，其中所述既有线段例如是由先前的绘图操作所绘示的路径或虚拟图面300的边缘400。
具体来说，图4B根据本发明的实施例示出如图4A所示的步骤S440的流程图。在步骤S441中，处理模块110判断绘图操作所绘示的线段与虚拟图面300上的既有线段是否构成封闭区块。若绘图操作所绘示的线段与虚拟图面300上的既有线段构成封闭区块，则进入步骤S443。若绘图操作所绘示的线段与虚拟图面300上的既有线段未构成封闭区块，则进入步骤S442。在步骤S442中，处理模块110将绘图操作所绘示的线段判断为一般线段而非路径。被判定为一般线段的线段将会从虚拟图面300上被取消。在步骤S443中，处理模块110将绘图操作所绘示的线段判断为路径，其中所述路径可将虚拟图面300分割为一或多个区块。换句话说，使用者可通过简单地绘图操作在虚拟图面300建立与虚拟场景相对应的路径。若使用者所绘示的线段与虚拟图面300上的既有线段未构成封闭区块，则该线段会自动地取消。使用者将不需要利用类似橡皮擦的功能来消除画错的线段。
图4D、图4E以及图4F根据本发明的实施例示出虚拟图面300上的线段的类型的示意图。在图4D中，由于绘图操作所绘示的线段42并未与虚拟图面300上的既有线段构成任何封闭区块，故线段42将被处理模块110判断为一般线段而被取消。在图4E中，由于绘图操作所绘示的线段43可与虚拟图面300的边缘400构成两个封闭区块(即：封闭区块340和封闭区块350)，故线段43将被处理模块110判断为路径。在图4F中，由于绘图操作所绘示的线段44可与被判断为路径的线段43以及虚拟图面300的边缘400构成两个封闭区块(即：封闭区块360和封闭区块370)，故线段44将被处理模块110判断为路径。
回到图4A，在步骤S450中，处理模块110根据绘图操作所绘示的路径在虚拟图面300上产生一或多个区块。具体来说，处理模块110可将由虚拟图面300上的路径以及既有线段所构成的封闭区块判断为虚拟图面300上的一或多个区块。举例来说，处理模块110可将由如图4F所示的路径43、路径44以及边缘400所构成的封闭区块340、360以及370判断为虚拟图面300上的一或多个区块。
在一些实施例中，处理模块110基于封闭区块的面积大于面积阈值而将封闭区块判断为所述一或多个区块的其中之一。举例来说，假设如图4F所示的封闭区块370的面积小于或等于预设的面积阈值，则处理模块110将不把封闭区块370判断为虚拟图面300上的区块。假设如图4F所示的封闭区块340以及360的面积大于预设的面积阈值，则处理模块110将把封闭区块340以及360判断为虚拟图面300上的区块。
图5A根据本发明的实施例更进一步地示出如图3所示的步骤S305的流程图。换句话说，图5A示出了将物件200被摆放在的区块(例如：如图2所示的区块340)区分为一或多个区域的步骤的流程图。
在步骤S501中，处理模块110在虚拟图面300上(或在区块340上)取得对应于物件200的外接圆250。在步骤S502中，处理模块110将外接圆250的圆心连接至物件200被摆放的区块340的多个顶点，藉以产生外接圆250的多个切点。图5B根据本发明的实施例示出产生对应于物件200的外接圆250的多个切点的示意图。参照图5A和图5B，在取得对应于物件200的外接圆250后，处理模块110将外接圆250的圆心连接至区块340的各个顶点以产生分别对应于各个顶点的多个切点，其中所述多个切点包括切点a、切点b、切点c、切点d、切点e以及切点f。
在步骤S503中，处理模块110取得分别对应于前述的多个切点(即：切点a、切点b、切点c、切点d、切点e以及切点f)的外接圆250的多个切线，所述多个切线包括对应于切点a的切线aL、对应于切点b的切线bL、对应于切点c的切线cL、对应于切点d的切线dL、对应于切点e的切线eL以及对应于切点f的切线fL，如图5C所示。图5C根据本发明的实施例示出产生对应于物件200的外接圆250的多个切线aL、bL、cL、dL、eL以及fL的示意图。
回到图5A，在步骤S504中，处理模块110使用外接圆250的多个切线(即：切线aL、切线bL、切线cL、切线dL、切线eL以及切线fL)以及区块340的多个边产生多个封闭区域aR、bR、cR、dR、eR以及fR，如图5D所示。图5D根据本发明的实施例示出由多个切线aL、bL、cL、dL、eL以及fL所产生的多个封闭区域aR、bR、cR、dR、eR以及fR的示意图。举例来说，处理模块110可使用切线aL与区块340的三个相邻的边产生封闭区域aL。举另一例来说，处理模块110可使用切线cL与区块340的两个相邻的边产生封闭区域cL。前述的多个封闭区域可作为如图3的步骤S305所提到的一或多个区域的其中之一。
图6A根据本发明的另一实施例更进一步地示出如图3所示的步骤S305的流程图。换句话说，图6A示出了将物件200被摆放在的区块(例如：如图2所示的区块340)区分为一或多个区域的步骤的流程图。步骤S601、步骤S602、步骤S603以及步骤S604分别与如图5A所示的步骤S501、步骤S502、步骤S503以及步骤S504相似。因此，关于步骤S601、步骤S602、步骤S603以及步骤S604的细节可依据上述图5A实施例的说明而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。
在完成步骤S604而产生了如图5D所示的多个封闭区域aR、bR、cR、dR、eR以及fR后，在步骤S605中，处理模块110取得每个封闭区域中的最大圆以作为如图3的步骤S305所提到的一或多个区域的其中之一。以封闭区域fR为例，图6B根据本发明的实施例示出封闭区域fR中的最大圆fC的示意图。处理模块110可取得封闭区域fR中的最大圆fC以作为如图3的步骤S305所提到的一或多个区域的其中之一。
图7A根据本发明的又一实施例更进一步地示出如图3所示的步骤S305的流程图。换句话说，图7A示出了将物件200被摆放在的区块(例如：如图2所示的区块340)区分为一或多个区域的步骤的流程图。步骤S701与如图5A所示的步骤S501相似。因此，关于步骤S701的细节可依据上述图5A实施例的说明而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。
在步骤S702中，处理模块110取得分别与外接圆250、区块340的第一边以及与所述第一边相邻的区块340的第二边相切的圆以作为如图3的步骤S305所提到的一或多个区域的其中之一。图7B根据本发明的实施例示出与对应于物件200的外接圆250以及区块340的两个相邻的边相切的圆的示意图。如图7B所示，处理模块110可取得与外接圆250、区块340的边71以及区块340的边72相切的圆O1以作为所述一或多个区域的其中之一。处理模块110可取得与外接圆250、区块340的边72以及区块340的边73相切的圆O2以作为所述一或多个区域的其中之一。处理模块110可取得与外接圆250、区块340的边73以及区块340的边74相切的圆O3以作为所述一或多个区域的其中之一。处理模块110可取得与外接圆250、区块340的边74以及区块340的边75相切的圆O4以作为所述一或多个区域的其中之一。处理模块110可取得与外接圆250、区块340的边75以及区块340的边76相切的圆O5以作为所述一或多个区域的其中之一。处理模块110可取得与外接圆250、区块340的边76以及区块340的边71相切的圆O6以作为所述一或多个区域的其中之一。
图8A根据本发明的实施例更进一步地示出如图3所示的步骤S306的流程图。换句话说，图8A示出了将对应于物件200的多个虚拟设备配置为摆放在区块340的一或多个区域上的步骤的流程图。
在步骤S801中，处理模块110自区块340的一或多个区域中选择出第一区域。处理模块110例如是根据面积大小来从一或多个区域中选择出第一区域。以图5D所示的多个区域为例，处理模块110可基于区域fR为区域aR、区域bR、区域cR、区域dR、区域eR以及区域fR中的面积最大的区域而选择区域fR作为第一区域。
在步骤S802中，处理模块110从第一区域中选择出第一地点。在一实施例中，处理模块110随机地从第一区域中选出第一地点。在另一实施例中，处理模块110选择第一区域的几何中心作为第一地点。举例来说，若所述第一区域为如图6B所示的最大圆fC，则处理模块110可选择最大圆fC的圆心以作为第一地点。
在步骤S803中，处理模块110选择第一虚拟设施并且判断第一虚拟设施是否能被摆放在第一地点。具体来说，处理模块110可存取存储媒体150中的数据库以读取出对应于物件200的多个虚拟设施，并从所述多个虚拟设施中选择出第一虚拟设施。处理模块110例如是根据优先度或体积大小来从多个虚拟设施中选出第一虚拟设施。举例来说，若物件200对应于公园场景，则处理模块110可基于凉亭的优先度高于溜滑梯、秋千或翘翘板等多个虚拟设施的优先度或基于凉亭的体积大于溜滑梯、秋千或翘翘板等多个虚拟设施的体积而选择凉亭作为第一虚拟设施。在选择出第一虚拟设施后，处理模块110判断所述第一虚拟设施是否能被摆放在第一地点。处理模块110可依据如图8B所示的方法来判断所述第一虚拟设施是否能被摆放在第一地点。
图8B根据本发明的实施例示出判断一特定虚拟设施是否能摆放在一特定地点的步骤的流程图。在步骤S82中，处理模块110判断特定虚拟设施被摆放在特定地点时，在虚拟图面上的特定虚拟设施的投影图像是否超过特定地点所在的特定区域。若所述投影图像超过所述特定区域，则进入步骤S83，处理模块110判断特定虚拟设施不能被摆放在特定地点。若所述投影图像未超过所述特定区域，则进入步骤S84，处理模块110判断特定虚拟设施能被摆放在特定地点。举例来说，假设所述特定虚拟设施为如图8A的步骤S803所示的第一虚拟设施，并且所述特定地点为如图8A的步骤S803所示的第一地点，则处理模块110可在步骤S82中判断第一虚拟设施被摆放在第一地点时，在虚拟图面300上的第一虚拟设施的投影图像是否超过第一区域。若第一虚拟设施的投影图像超过第一区域，则进入步骤S83，处理模块110判断第一虚拟设施不能被摆放在第一地点。若所述投影图像未超过第一区域，则进入步骤S84，处理模块110判断第一虚拟设施能被摆放在第一地点。
在一实施例中，图8B所示的方法还包括步骤S82之前的步骤S81。在步骤S81中，处理模块110判断特定地点所在的特定区域是否存在不同于所述特定虚拟设施的其他虚拟设施。若所述特定区域存在其他虚拟设施，则进入步骤S83。若所述特定区域不存在其他虚拟设施，则进入步骤S82。举例来说，假设所述特定虚拟设施为如图8A的步骤S803所示的第一虚拟设施，并且所述特定地点为如图8A的步骤S803所示的第一地点，则处理模块110可在步骤S81中判断第一地点所在的第一区域是否存在不同于第一虚拟设施的其他虚拟设施。若第一区域存在其他虚拟设施，则进入步骤S83。若第一区域不存在其他虚拟设施，则进入步骤S82。
回到图8A，在步骤S803中，若处理模块110判断第一虚拟设施能被摆放在第一地点，则进入步骤S804。若处理模块110判断第一虚拟设施不能被摆放在第一地点，则进入步骤S805。
在步骤S804中，处理模块110将第一虚拟设备配置为摆放在第一地点。
在步骤S805中，处理模块110判断第一区域中是否还存在不同于第一地点的第二地点。若还存在第二地点，则回到步骤S802，处理模块110从第一区域中选择第二地点以作为新的第一地点，并接着在步骤S803中判断第一虚拟设施是否能摆放在新的第一地点。若不存在第二地点，则进入步骤S806。
在步骤S806，处理模块110自区块340的一或多个区域中选择出不同于第一区域的第二区域。处理模块110例如是根据面积大小来从一或多个区域中选择出第二区域。以图5D所示的多个区域为例，处理模块110可基于区域eR为区域aR、区域bR、区域cR、区域dR以及区域eR中的面积最大的区域而选择区域eR作为第二区域。
在步骤S807，处理模块110从第二区域中选出第三地点。在一实施例中，处理模块110随机地从第二区域中选出第三地点。在另一实施例中，处理模块110选择第二区域的几何中心作为第三地点。
在步骤S808中，处理模块110选择不同于第一虚拟设施的第二虚拟设施并且判断第二虚拟设施是否能被摆放在第三地点。具体来说，处理模块110可存取存储媒体150中的数据库以读取出对应于物件200的多个虚拟设施，并从所述多个虚拟设施中选择出不同于第一虚拟设施的第二虚拟设施。处理模块110例如是根据优先度或体积大小来从多个虚拟设施中选出第二虚拟设施。处理模块110可依据如图8B所示的方法来判断所述第二虚拟设施是否能被摆放在第三地点。若处理模块110判断第二虚拟设施能被摆放在第三地点，则进入步骤S809。若处理模块110判断第二虚拟设施不能被摆放在第三地点，则进入步骤S810。
在步骤S809，处理模块110将第二虚拟设备配置为摆放在第三地点。
在步骤S810，处理模块110判断第二区域中是否还存在不同于第三地点的第四地点。若还存在第四地点，则回到步骤S807，处理模块110从第二区域中选择第四地点以作为新的第三地点，并接着在步骤S808中判断第二虚拟设施是否能摆放在新的第三地点。若不存在第四地点，则结束图8A的流程。
基于如图8A所示的步骤，处理模块110将会在虚拟场景中自动地产生对应的虚拟设施。使用者不需要耗费心力设计虚拟场景，也可以在每次使用互动式投影***10时，都能够取得具有不同虚拟设施配置的虚拟场景。
图9根据本发明的另一实施例更进一步地示出如图3所示的步骤S306的流程图。换句话说，图9示出了将对应于物件200的多个虚拟设备配置为摆放在区块340的一或多个区域上的步骤的流程图。
在步骤S901中，处理模块110自区块340的一或多个区域中选择出第一区域。处理模块110例如是根据面积大小来从一或多个区域中选择出第一区域。
在步骤S902中，处理模块110从第一区域中选择出第一地点。在一实施例中，处理模块110随机地从第一区域中选出第一地点。在另一实施例中，处理模块110选择第一区域的几何中心作为第一地点。
在步骤S903，处理模块110选择第一虚拟设施并且判断第一虚拟设施是否能被摆放在第一地点。若处理模块110判断第一虚拟设施能被摆放在第一地点，则进入步骤S904。若处理模块110判断第一虚拟设施不能被摆放在第一地点，则进入步骤S905。
在步骤S904中，处理模块110将第一虚拟设备配置为摆放在第一地点。
在步骤S905中，处理模块110判断第一区域中是否还存在不同于第一地点的第二地点。若还存在第二地点，则回到步骤S902，处理模块110从第一区域中选择第二地点以作为新的第一地点，并接着在步骤S903中判断第一虚拟设施是否能摆放在新的第一地点。若不存在第二地点，则进入步骤S906。
在步骤S906，处理模块110从第一区域中选出第三地点。在一实施例中，处理模块110随机地从第一区域中选出第三地点。在另一实施例中，处理模块110选择第一区域的几何中心作为第三地点。第三地点可以与如步骤S902所示的第一地点(或新的第一地点)相同或相异。
在步骤S907中，处理模块110选择不同于第一虚拟设施的第二虚拟设施并且判断第二虚拟设施是否能被摆放在第三地点。若处理模块110判断第二虚拟设施能被摆放在第三地点，则进入步骤S908。若处理模块110判断第二虚拟设施不能被摆放在第三地点，则进入步骤S909。
在步骤S908，处理模块110将第二虚拟设备配置为摆放在第三地点。
在步骤S909，处理模块110判断第一区域中是否还存在不同于第三地点的第四地点。若还存在第四地点，则回到步骤S906，处理模块110从第一区域中选择第四地点以作为新的第三地点，并接着在步骤S907中判断第二虚拟设施是否能摆放在新的第三地点。若不存在第四地点，则结束图9的流程。
基于如图9所示的步骤，处理模块110将会在虚拟场景中自动地产生对应的虚拟设施。使用者不需要耗费心力设计虚拟场景，也可以在每次使用互动式投影***10时，都能够取得具有不同虚拟设施配置的虚拟场景。
图10根据本发明的实施例示出另一种互动式投影方法的流程图其，中所述互动式投影方法可由如图1A所示的互动式投影***10实施。在步骤S1001，使用投影机产生虚拟图面。在步骤S1002，使用深度摄影机检测虚拟图面上的物件，其中物件对应于虚拟场景。在步骤S1003，使用深度摄影机检测对应于虚拟图面的绘图操作。在步骤S1004，响应于物件被摆放在虚拟图面上而在虚拟图面上投影出虚拟场景，并且根据绘图操作而在虚拟图面上产生区块。
综上所述，本发明的互动式投影***可检测摆放于虚拟图面上的物件并据以选择所投射的图像。首先，使用者可通过简单的绘图操作来建立路径并且在虚拟图面上分割出许多区块。接着，使用者可通过摆放物件来快速地在每一个区块中建造对应于所摆放物件的虚拟场景。互动式投影***更可自动地在虚拟场景中建造多种虚拟设施。通过使用分别对应于不同虚拟场景的多个物件，使用者可以在虚拟图面上建立出个人化的虚拟城镇。互动式投影***能为使用者提供充满趣味、生活化以及沉浸式的使用者体验。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (28)

1.一种互动式投影***，包括：
物件，关联于虚拟场景；以及
投影机，包括：
光源模块，提供照明光束；
投影镜头模块，将所述照明光束转换为图像光束，并投影所述图像光束以产生虚拟图面；
深度摄影机，检测所述虚拟图面上的所述物件以及对应于所述虚拟图面的绘图操作；
存储媒体，存储关联于所述虚拟场景的数据库；以及
处理模块，耦接所述光源模块、所述投影镜头模块、所述深度摄影机以及所述存储媒体，其中所述处理模块响应于所述物件被摆放在所述虚拟图面上而存取所述数据库以取得对应于所述物件的所述虚拟场景的相关数据，其中所述相关数据还包括对应于所述虚拟场景的虚拟设施，并且通过所述投影镜头模块在所述虚拟图面上投影出所述虚拟场景，并且所述处理模块根据所述绘图操作而在所述虚拟图面上产生区块，并且所述处理模块将关联于所述虚拟场景的所述虚拟设施摆放在所述区块。
2.根据权利要求1所述的互动式投影***，其中所述处理模块响应于所述绘图操作所绘示的线段与所述虚拟图面上的既有线段构成封闭区块而将所述绘示的线段判断为路径，并且所述处理模块根据所述路径产生所述区块。
3.根据权利要求2所述的互动式投影***，其中所述处理模块基于所述封闭区块的面积大于面积阈值而将所述封闭区块判断为所述区块。
4.根据权利要求1所述的互动式投影***，其中所述区块包括第一区域以及第二区域、所述处理模块从所述第一区域中选出第一地点并且所述处理模块判断第一虚拟设施是否能被摆放在所述第一地点。
5.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块响应于所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第一地点而从所述第一区域中选出不同于所述第一地点的第二地点，并且所述处理模块判断所述第一虚拟设施是否能摆放在所述第二地点。
6.根据权利要求5所述的互动式投影***，其中所述处理模块响应于所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第二地点而将所述第一虚拟设施摆放在所述第二区域。
7.根据权利要求5所述的互动式投影***，其中所述处理模块响应于所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第二地点而从所述第一区域中选出第三地点，并且所述处理模块判断不同于所述第一虚拟设施的第二虚拟设施是否能被摆放在所述第三地点。
8.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块经配置以执行：
在所述虚拟图面上取得对应于所述物件的外接圆；
将所述外接圆的圆心连接至所述区块的多个顶点，藉以产生所述外接圆的多个切点；
取得分别对应于所述多个切点的所述外接圆的多个切线；以及
使用所述多个切线以及所述区块的多个边产生包括所述第一区域的多个封闭区域。
9.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块经配置以执行：
在所述虚拟图面上取得对应于所述物件的外接圆；
将所述外接圆的圆心连接至所述区块的多个顶点，藉以产生所述外接圆的多个切点；
取得分别对应于所述多个切点的所述外接圆的多个切线；
使用所述多个切线以及所述区块的多个边产生包括第一封闭区域的多个封闭区域；以及
取得所述第一封闭区域中的最大圆以作为所述第一区域。
10.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块经配置以执行：
在所述虚拟图面上取得对应于所述物件的外接圆；以及
取得圆以作为所述第一区域，其中所述第一区域分别与所述外接圆、所述区块的第一边以及与所述第一边相邻的所述区块的第二边相切。
11.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块响应于所述第一区域存在其他虚拟设施而判断所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第一区域中的所述第一地点。
12.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块响应于所述第一虚拟设施被摆放在所述第一地点时，在所述虚拟图面上的所述第一虚拟设施的投影图像超过所述第一区域而判断所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第一地点。
13.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块随机地从所述第一区域中选出所述第一地点。
14.根据权利要求4所述的互动式投影***，其中所述处理模块选择所述第一区域的几何中心作为所述第一地点。
15.一种互动式投影方法，包括：
使用投影机产生虚拟图面；
使用深度摄影机检测所述虚拟图面上的物件，其中所述物件关联于虚拟场景；
使用所述深度摄影机检测对应于所述虚拟图面的绘图操作；
响应于所述物件被摆放在所述虚拟图面上而在所述虚拟图面上投影出所述虚拟场景，并且根据所述绘图操作而在所述虚拟图面上产生区块；以及
将关联于所述虚拟场景的虚拟设施摆放在所述区块。
16.根据权利要求15所述的互动式投影方法，还包括：
响应于所述绘图操作所绘示的线段与所述虚拟图面上的既有线段构成封闭区块而将所述绘示的线段判断为路径；以及
根据所述路径产生所述区块。
17.根据权利要求16所述的互动式投影方法，还包括：
基于所述封闭区块的面积大于面积阈值而将所述封闭区块判断为所述区块。
18.根据权利要求15所述的互动式投影方法，其中所述区块包括第一区域以及第二区域，并且所述互动式投影方法还包括：
从所述第一区域中选出第一地点；以及
判断第一虚拟设施是否能被摆放在所述第一地点。
19.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
响应于所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第一地点而从所述第一区域中选出不同于所述第一地点的第二地点；以及
判断所述第一虚拟设施是否能摆放在所述第二地点。
20.根据权利要求19所述的互动式投影方法，还包括：
响应于所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第二地点而将所述第一虚拟设施摆放在所述第二区域。
21.根据权利要求19所述的互动式投影方法，还包括：
响应于所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第二地点而从所述第一区域中选出第三地点；以及
判断不同于所述第一虚拟设施的第二虚拟设施是否能被摆放在所述第三地点。
22.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
在所述虚拟图面上取得对应于所述物件的外接圆；
将所述外接圆的圆心连接至所述区块的多个顶点，藉以产生所述外接圆的多个切点；
取得分别对应于所述多个切点的所述外接圆的多个切线；以及
使用所述多个切线以及所述区块的多个边产生包括所述第一区域的多个封闭区域。
23.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
在所述虚拟图面上取得对应于所述物件的外接圆；
将所述外接圆的圆心连接至所述区块的多个顶点，藉以产生所述外接圆的多个切点；
取得分别对应于所述多个切点的所述外接圆的多个切线；
使用所述多个切线以及所述区块的多个边产生包括第一封闭区域的多个封闭区域；以及
取得所述第一封闭区域中的最大圆以作为所述第一区域。
24.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
在所述虚拟图面上取得对应于所述物件的外接圆；以及
取得圆以作为所述第一区域，其中所述第一区域分别与所述外接圆、所述区块的第一边以及与所述第一边相邻的所述区块的第二边相切。
25.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
响应于所述第一区域存在其他虚拟设施而判断所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第一区域中的所述第一地点。
26.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
响应于所述第一虚拟设施被摆放在所述第一地点时，在所述虚拟图面上的所述第一虚拟设施的投影图像超过所述第一区域而判断所述第一虚拟设施不能被摆放在所述第一地点。
27.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
随机地从所述第一区域中选出所述第一地点。
28.根据权利要求18所述的互动式投影方法，还包括：
选择所述第一区域的几何中心作为所述第一地点。
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