一种内容可变的立体动态机械表演系统技术方案

一种内容可变的立体动态机械表演系统，包括钢基座（1）、升降装置阵列（2）和控制系统（3），其中升降装置阵列（2）由多个相同的升降装置组成，升降装置固定在钢基座（1）上。影片投影在升降装置阵列（2）上，升降装置阵列（2）的表面形状与影片的投影形状相同，升降装置阵列（2）中的每一个升降装置均可以在控制系统（3）的控制下进行独立的沿竖直方向的升降。控制系统（3）完成影片图像的识别转换，将影片所包含的各动态图片分解成各升降装置的高低控制量，控制系统（3）将每台升降装置在每一个图片时刻对应的高度控制量生成指令序列并送至各升降装置，通过投影和升降装置的交替动作实现影片的表演。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械控制领域，涉及一种内容可变的舞台表演系统，该系统利用机械、电气、控制等技术手段，通过控制升降装置不同的高低变化组合，形成富有节奏和韵律的立体景观展示。
技术介绍
随着现代数字技术的快速发展，传统的表演要素、表演方式、表演规律等发生剧变，多种表演艺术门类和多种工程技术融合在一起形成了一种新的表演形式。而借助于机械运动的表演系统也越来越多的出现在各种演出上。以往的机械表演系统一般用于机械舞台，只是作为演出背景的一部分，通过控制可以改变舞台形状，巧妙地烘托出表演内容，增强艺术效果。这种机械表演系统运动节奏非常缓慢，只能简单的做出各种固定造型，表演内容单一，只能作为演出场景的一部分，自身尚不具备单独表演能力。·
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种内容可变的立体动态机械表演系统，该系统能够按照指令通过控制升降装置不同的高低变化组合完成不同造型，通过配合影片投影、灯光、音响等声、光、电系统完成各种富有节奏和韵律的表演，解决了机械表演系统动作简单、单一的问题。本专利技术的技术解决方案是:一种内容可变的立体动态机械表演系统，包括钢基座、升降装置阵列和控制系统，其中升降装置阵列由多个相同的升降装置组成，升降装置固定在钢基座上；影片投影在升降装置阵列上，升降装置阵列的表面形状与影片的投影形状相同，升降装置阵列中的每一个升降装置均可以在控制系统的控制下进行独立的沿竖直方向的升降；控制系统完成影片图像的识别转换，控制系统首先提取影片的每帧图片，并将各图片的色彩饱和度调整为0，然后将各图片均分割成位置、数量都与升降装置阵列中的升降装置的位置、数量相同的影片单元构成的影片单元阵列；在此基础上，控制系统再对影片单元阵列中的每一个影片单元以色彩平均值的方式进行中和，使每个影片单元为单色，并计算出每个影片单元的灰度值，由此计算得到特定图片对应的特定影片单元对应的升降装置的对应高度，计算公式为:升降装置的对应高度=(升降装置对应的影片单元的灰度值-当前影片单元阵列中的最小灰度值)* (升降装置的最大行程/升降装置对应的影片单元的灰度值);控制系统将升降装置每一时刻对应的高度变化生成指令序列并送至各升降装置，通过投影和升降装置的交替动作实现影片的表演。所述的钢基座包括安装法兰盘、调平螺母和钢支架，安装法兰盘的水平面上有两两相互垂直的椭圆形的调平通孔，每个调平通孔上都有对应的螺栓穿过，每一个螺栓两侧设置调平螺母，通过调节调平通孔两侧的调平螺母实现安装法兰盘的水平方向和垂直方向的调节。所述的升降装置包括升降机构、外罩、外罩调平组件；升降机构可以在竖直方向上上下移动，升降机构和外罩之间采用外罩调平组件连接，外罩调平组件用于调节外罩的水平。所述的控制系统包括控制计算机、交换机、通信服务器；控制计算机和交换机共同构成第一层控制网络，通信服务器构成第二层控制网络，两层控制网络之间采用TCP/IP协议通讯方式，通信服务器和升降装置之间采用CAN总线协议通讯方式进行通信。本专利技术与 现有技术相比的优点在于:(I)本专利技术中通过提取每帧图片的方案，解决了影片变化与升降机构动作关系的问题，使升降机构的动作与影片中每帧图片相对应，升降机构随每帧图片的改变及时做出动作，提高了表演时影片与升降机构的同步性；(2)本专利技术中控制计算机通过对影片进行调整图片饱和度、图片分割和排除干扰处理，解决了影片变化与升降机构运动之间如何关系的问题，其中调整图片饱和度和排除干扰部分，利用灰度值为媒介解决了影片变化与升降机构高度变化的问题，图片分割部分解决了影片变化与升降机构位置对应关系的问题，使任何影片经过处理后都可以与升降机构实现同步表演；(3)本专利技术中对处理后的影片图片进行灰度值计算后计算灰度差再通过灰度差进行高度计算的方法，通过公式每份灰度值代表的高度=升降装置最大高度/灰度差值。升降装置高度=(当前图像每个升降装置灰度值-升降装置最小灰度)*每份灰度值代表的高度解决了影片变化与升降机构升降运动高度的转换问题，实现了影片与升降装置的最终转换；(4)本专利技术中采用通过安装法兰与钢支架调平后再安装升降机构的方案，解决了升降机构直接与钢支架安装时，由于钢基座自身的误差导致升降机构难以调平的问题，从而大大降低了升降机构安装时的难度，节省了安装时间，同时提高了升降机构的平行度，提升了表演效果；(5)本专利技术中控制单元通过三层两级控制网络，解决了在大规模多节点的情况下控制指令发送不畅、发送速度慢的问题，实现了对大规模多节点升降装置的高效控制。附图说明图1为本专利技术系统的组成原理图；图2为本专利技术钢基座的组成结构图；图3为本专利技术升降装置组成结构图；图4为本专利技术控制系统的硬件组成原理图；图5为本专利技术系统的工作流程图。具体实施例方式如图1所示，为本专利技术系统的组成原理图。本专利技术系统包括钢基座1、升降装置阵列2和控制系统3，其中控制系统3包括控制计算机301、交换机302、通信服务器303。升降装置阵列2安装在钢基座I上，升降装置阵列2由N个相同的升降装置组成，N通常为正整数，其取值大小与单个升降装置的表面积以及表演所需的整体面积有关。控制计算机301上可以执行视频图像识别转换过程，该过程主要包括提取影片每帧的图片、调整图片的饱和度、分割影片图片、排除干扰、灰度值计算、高度计算、生成序列等操作。表演前，控制计算机301对表演的影片进行数据转换处理。影片都是由无数张动态图片组成的，因此首先提取影片的每帧图片；然后调整各图片的饱和度，将图片的色彩饱和度调整为0，从而使图片变为黑白；接下来再分割影片图片，将各图片分割成位置、数量都与升降装置的数量N相同的影片单元阵列；此时每个影片单元内都存在多种色彩，为在计算灰度值时排除干扰，需要将影片单元中不同的色彩以平均值的方式进行中和，使每个影片单元为单色，这样从影片源头进行控制，去掉了影片中不利的元素，以保证升降装置的运动保持不变；排除干扰后，对影片进行灰度值计算，每个影片单元都有相对应的灰度值，计算出每个影片单元的灰度值后，通过得到影片中单元的灰度值可以进行高度计算。对于每一个升降装置，升降装置每份灰度值代表的高度=升降装置的最大行程/升降装置对应的影片单元的灰度值，则表演时该升降装置的对应高度=(升降装置对应的影片单元的灰度值-当前影片单元阵列中的最小灰度值)*升降装置每份灰度值代表的高度。把生成的每台升降装置在每一时刻的高度控制量生成指令序列。表演时，控制计算机301发出指令序列，通过以太网传送至交换机302，交换机302收到指令序列后按照不同地址转发至各个通信服务器303，通信服务器303再将收到指令序列传输到每一个升降装置，升降装置根据收到的指令配合升降装置阵列2正上方的投影播放的影片影像和音乐开始按照预定节奏演绎预定的动作内容，形成富有节奏和韵律的变化。如图2所示，钢基座I包括安装法兰盘101、调平螺母102、钢支架103和螺栓104。安装法兰盘101的水平面上有四个椭圆形的调平通孔，钢支架103上对应的螺栓104穿过调平通孔，通过调节安 装法兰盘101上的调平通孔正面和背面的调平螺母102可以实现安装法兰盘101的水平、垂直方向调节。如图3所示，升降装置包括升降机构201、外罩202、外罩调平组件203。外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内容可变的立体动态机械表演系统，其特征在于：包括钢基座（1）、升降装置阵列（2）和控制系统（3），其中升降装置阵列（2）由多个相同的升降装置组成，升降装置固定在钢基座（1）上；影片投影在升降装置阵列（2）上，升降装置阵列（2）的表面形状与影片的投影形状相同，升降装置阵列（2）中的每一个升降装置均可以在控制系统（3）的控制下进行独立的沿竖直方向的升降；控制系统（3）完成影片图像的识别转换，控制系统（3）首先提取影片的每帧图片，并将各图片的色彩饱和度调整为0，然后将各图片均分割成位置、数量都与升降装置阵列（2）中的升降装置的位置、数量相同的影片单元构成的影片单元阵列；在此基础上，控制系统（3）再对影片单元阵列中的每一个影片单元以色彩平均值的方式进行中和，使每个影片单元为单色，并计算出每个影片单元的灰度值，由此计算得到特定图片对应的特定影片单元对应的升降装置的对应高度，计算公式为：升降装置的对应高度=（升降装置对应的影片单元的灰度值?当前影片单元阵列中的最小灰度值）*（升降装置的最大行程/升降装置对应的影片单元的灰度值）；控制系统（3）将升降装置每一时刻对应的高度变化生成指令序列并送至各升降装置，通过投影和升降装置的交替动作实现影片的表演。...

【技术特征摘要】
1.一种内容可变的立体动态机械表演系统，其特征在于:包括钢基座(I)、升降装置阵列(2)和控制系统(3)，其中升降装置阵列(2)由多个相同的升降装置组成，升降装置固定在钢基座(I)上；影片投影在升降装置阵列(2)上，升降装置阵列(2)的表面形状与影片的投影形状相同，升降装置阵列(2)中的每一个升降装置均可以在控制系统(3)的控制下进行独立的沿竖直方向的升降； 控制系统(3)完成影片图像的识别转换，控制系统(3)首先提取影片的每帧图片，并将各图片的色彩饱和度调整为O，然后将各图片均分割成位置、数量都与升降装置阵列(2)中的升降装置的位置、数量相同的影片单元构成的影片单元阵列；在此基础上，控制系统(3)再对影片单元阵列中的每一个影片单元以色彩平均值的方式进行中和，使每个影片单元为单色，并计算出每个影片单元的灰度值，由此计算得到特定图片对应的特定影片单元对应的升降装置的对应高度，计算公式为: 升降装置的对应高度=(升降装置对应的影片单元的灰度值-当前影片单元阵列中的最小灰度值)* (升降装置的最大行程/升降装置对应的影片单元的灰度值); 控制系统(3)将升降装置每一时刻对应的高度变化生成指令序列并送至各升降装置，通过投影和升降装置的交替动作实现影片的表演。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，单联洁，胡常青，孔令兵，张东旭，杨勇，张澍裕，刘倚天，杜茂顺，刘泽峰，徐宇新，周文涛，曹广鑫，李良，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：