利用灯照射透明图片在地面上投影产生彩色三维图像的装置

钱佳赟+王昊+邵约嬉+曹伟+邱培镇

【摘 要】基于光投影技术和滤光片原理，设计了一种在普通路面上投影产生彩色三维图像的装置，分析了地面对不同颜色光的反射率，设计对比度比较大的彩色图像并给出了实验结果。

【关键词】投影技术；滤光片；彩色三维图像

【Abstract】Based on the technique of optical projection and principle of filter， a device generating three-dimensional color image on the grand is designed. The reflectivity of different colors of light is analyzed， providing theoretical support for the design of high contrast color picture.

【Key words】Projection technique； Filter； Three dimensional color image

1 问题的提出

三维投影技术[1-3]，是利用光学的折射和衍射再现三维影像的一种技术。原理是通过高流明的投影机把事先经过精心制作并具有立体效果的画面或者视频均匀对称的投射于成像膜上。再经过光的衍射和折射，物体成像于空中，形成三维景象。现有的三维投影仪器价格比较昂贵，一般需要多台投影仪和特制的屏幕，以实现三维景象。

光投影技术[4]是根据几何光学原理，利用光线可以穿过透明图片，把印在透明图片上的内容投影出来的技术。目前，光投影技术在社会上已经得到普及，现有的幻灯片和电影等都是投影在竖直平面上供人观看的。

基于光投影技术原理，本文设计了一种基于灯照射的，可在普通道路上（水泥地面上）投影产生彩色三维图像的装置。分析了地面对不同颜色光的反射率，以此为基础，设计了对比度比较大的彩色图像并进行了实验。结果表明：该装置结构简单，制作容易，能够产生较好的彩色立体效果使用，可用于地面广告，具有一定的应用价值。

2 设计的思路

本文设计思路来源于电影《中国合伙人》里面的一个片段，见图1。这个场景给本人的影响十分大，因为在这部电影中发现了二维投影显示技术在生活中的浪漫以及商业化的应用。基于此，本文设计了一种彩色的三维投影模型，让投影到路面上的内容色彩更加丰富且兼具立体感。

3 模型的制作及投影结果

1）模型的制作：设计了以七彩色长条作为投影图片，图2为实物图，制作过程如下：

①用0ffice2010办公软件制作好想要显示的七彩长条；

②将制作好的彩色长条打印在透明薄膜纸上；

③将透明薄膜纸贴在一张白色卡纸上，使其在白色卡纸上留下的是彩色长条框架的洞，使光只能透过彩色长条；

④等彩色长条干透以后，用对应的彩色笔在每个长条上均匀涂上一层颜色。

2）实验结果1：利用手机LED光源照射投影图片，投影到普通道路地面上，投影效果见图3。为了研究地面对各种颜色光的反射强度，利用Matlab编程获得图3中黑色直线对应的各点的强度值对比图，见图4。由图4可知：白光照明下，红橙黄青四种颜色的光反射强度相对较大，而绿、蓝、紫色三种颜色的反射率相对较小。

通过分析对比地面对不同颜色光的反射强度，设计了对比度较高、投影效果较好的彩色图片（可模拟彩色广告），实物图见图5。制作流程同七彩色长条类似。

实验结果2：利用手机LED光源照射投影图片，投影到普通水泥道路地面上的效果图见图6，可以看出在实际地面上也有较好立体显示效果。

4 结论

本论文最大的创新之处是制作了一种简单的彩色三维投影装置，研究了普通路面对经投影后的各种颜色的光的反射强度关系，借助对这一模型的研究，下一步可以研究利用路灯灯光这一资源，使人们夜间走路时在地面能看到彩色的3D广告。相比于传统2D广告，广告效果更具有视觉冲击力，能给路人留下深刻的印象。

【参考文献】

[1]王琼华，王爱红.三维立体显示综述[J].计算机应用，2010，30（3）：579-582.

[2]刘涛，吕国强，童浩，等.真三维立体显示技术研究现状与进展[J].现代显示，2010（10）：33-36.

[3]董磊，杨福桂，常宏，等.立体显示技术的研究进展[J].光学与光电技术，2010，8（2）：88-92.

[4]王爽.基于投影技术的未来广告发展趋势分析[J].现代商贸工业，2015（21）：83-84.

[责任编辑：杨玉洁]