[发明专利]基于二次曲面投影技术的多功能健身系统

摘要

本发明公开了基于二次曲面投影技术的多功能健身系统，利用二次曲面幕投影平台的沉浸感及二次曲面幕自身构成的相对封闭的内部空间，结合健身器材和控制技术，构建出多功能健身系统，该多功能健身系统包括硬件子系统和软件子系统；硬件子系统为投影分系统、健身分系统、外围功能分系统；软件子系统为音视提高健身乐趣。频源文件、投影画面处理、远程通信、综合控制四个软件功能单元。因此，健身者在运动过程中可足不出户地在模拟的画面前与投影内容互动进行健身活动。另外可选择气象条件，由外围功能分系统来对应环境的改变。利用二次曲面投影方式所特有的强烈沉浸感特征，使健身者产生身临其境的感觉。

主权项

1.一种基于二次曲面投影技术的多功能健身系统，利用二次曲面幕投影平台的沉浸感及二次曲面幕自身构成的相对封闭的内部空间，结合健身器材和控制技术，构建出多功能健身系统，该多功能健身系统包括硬件子系统和软件子系统；其中：硬件子系统：包括投影分系统、健身分系统和外围功能分系统三个分系统；所述投影分系统，用于在二次曲面投影幕上产生影像，并传送出相应音频，服务于健身者的视觉和听觉；所述健身分系统，满足人体的运动健身需要；所述外围功能分系统，用以完善系统的辅助功能；所述三个分系统经电缆或线路连接，通过软件子系统的软件功能单元建立信号反馈与控制，构成联系与协调，实现整体功能；软件子系统：包括音视频源文件、投影画面处理、远程通信、综合控制等四个软件功能单元；四个软件功能单元通过计算机语言指令互为联系，音视频源文件软件功能单元为投影分系统提供音视频源文件，视频源文件经投影机和镜头在幕上生成主题影像光学信号，音频源文件经音响设备转换成声音信号；投影画面处理软件功能单元对视频源文件进行管理和控制，使二次曲面投影幕上影像符合人眼观看要求；远程通信软件功能单元通过远程网络访问与连接实现运动状态远程监护和远程医疗指导功能，并支持健身者之间的远程交流互动；综合控制软件功能单元完成整个系统的功能协调、过程控制；其特征在于，投影分系统，包括基座，二次曲面投影幕，鱼眼投影镜头，投影机，音响设备和计算机主机；其中的二次曲面投影幕具有框架龙骨，整个二次曲面投影幕通过框架龙骨固定于一个基座之上，除去二次曲面投影幕之外，其它配套的设备、器件、装置，均布置于二次曲面投影幕的框架龙骨上，或处于二次曲面投影幕与基座所围成的空间内，音响设备置于基座内部并在其周围开设透声孔，健身者健身时处于二次曲面投影幕与基座所围成的空间内；所述二次曲面投影幕的面形用方程：F(x，y，z)＝a11x2+a22y2+a33z2+a12xy+a23yz+a13xz+a1x+a2y+a3z＝0来描述，根据系数的不同，定义为多种面形形式，具体为球面幕，或柱面幕，或椭球面幕，或椭圆柱面幕，或抛物柱面幕，或双曲柱面幕，所述二次曲面投影幕内部空间垂直高度至少1.8米，水平宽度至少1.6米，二次曲面投影幕所使用的基础材料包括工程塑料、玻璃、玻璃钢和金属材质中的一种或几种，其内侧喷涂光学漫反射特性介质涂层或膜层，以控制合理的光学增益，涂层的漫反射亮度系数控制在0.2～1.0，幕上面开有结构孔槽，便于健身者的进出，利于框架龙骨的安装，并利于幕在基座上的安装；所述投影幕上的画面由两个投影机的画面拼接而成；投影分系统中所述的投影机为各种技术类型的小型标准数字投影机，投影机其光输出不低于3000流明，采用双机位，两投影机分别处于健身者肩部两侧对称位置，或处于健身者头上两侧对称位置，或均处于二次曲面投影幕对称中心点附近；采用双机位能够降低对投影机性能的要求，双机位安装位置遵从以下四原则：a.健身者身体不能阻挡投影光路；b.投影机所投射光束能覆盖二次曲面投影幕总面积的50％～90％，且该总面积不包含幕上的结构孔槽面积；c.在最大化投影机光输出利用率的前提下，保障幕上各区域的影像画面有足够的光亮度和光亮度的一致性；d.保障幕上各区域影像画面完整且有足够的清晰度，两个投影机在幕上分别投射出的画面互有重叠，并通过画面的边缘融合技术实现幕上影像效果的整体性和一致性；投影分系统中所述的鱼眼投影镜头，为非标准化关键部件，该鱼眼投影镜头遵从非相似成像原理，非相似成像原理中包含有畸变；该畸变的规律和二次曲面投影幕的方程、投影机相对投影幕的位置关系、影像画面在投影幕上所覆盖的面积、健身者相对投影幕所处的位置存在关联性，鱼眼投影镜头的性能满足所使用的数字投影机的光学、机械匹配要求；在双机位的投影中，鱼眼投影镜头全视场像高应略小于或等于投影机芯片的长边长。