Способ оптической коррекции пространственной формы помещений
METHOD OF OPTICAL CORRECTION OF SPATIAL FORM OF PREMISES

Настоящее изобретение относится к области декоративно-прикладного искусства, а именно, к способам отделки внутренних поверхностей помещений и может быть использовано для визуальной коррекции пространственной формы помещений.
К настоящему времени известны способы визуальной коррекции, заключающиеся в особенностях зрительного восприятия человеком окружающего пространства и предметов в нем. Как известно, важную роль при восприятии предметов играет проекционное изображение на сетчатке глаза, а также различия в характере изображения на сетчатках левого и правого глаза (бинокулярный параллакс), служащие основой объемного стереоскопического видения. Эти особенности известны очень давно, и широко используются в разных видах искусства, а также в дизайне интерьеров. К таким способам относятся пространственные иллюзии, приемы визуального расширения или углубления пространства, стремление показать архитектурный объект на гармоничном фоне или акцентирование природных элементов в современных стесненных условиях города являются сегодня актуальными и востребованными. Дефицит пространства перенасыщенность современной городской среды приводят к появлению примеров искусственного регулирования «взгляда» наблюдателя, приемов визуальной коррекции пространства, таких как фиксированные точки обзора, скрытие нежелательных компонентов вида, акцентирование природных элементов, сценографические эффекты искусственной перспективы, тиражирования пространства, оптические иллюзорные эффекты и других.
Из предшествующего уровня техники известен способ декоративной отделки внутренних поверхностей жилых помещений (патент RU 2088413 C1 B44D 2/00, 27.08.1997.), при котором на поверхности стен наносят живописный сюжет в виде пейзажа, при этом фрагменты пейзажа дополнительно располагают на поверхностях пола и потолка, изображая при этом часть предметов пейзажа по периметрам помещения, оконных и дверных проемов, с продолжением элементов этих предметов на сопряженных поверхностях, при этом живописный сюжет наносят путем раскрашивания поверхностей.
Недостатком этого способа являются ограниченные возможности.
Известен также способ визуальной коррекции (http://www.cyberinterior.ru), заключающийся в том, что в помещении предварительно устанавливают на стенах и потолке покрытие на нетканом текстильном материале с использованием флуоресцентной печати и высокотехнологичной 3D графики. Использование покрытия создает оптическую иллюзию объема в интерьере, значительно расширяет пространство помещения, а также обладает 3D визуальным эффектом. Максимальный результат достигается в темноте при подсветке лампой черного света (BLB). В дневное время покрытия с 3D эффектом выглядят как фотообои с насыщенными красками и очень высоким качеством печати. Известный способ также обеспечивает создание панорамных изображений.
Недостаток данного способа заключается в ограниченных возможностях в связи с использованием ламп подсветки для достижения наилучшего визуального эффекта, а фотографический рисунок представлен как неподвижное статичное изображение.
Известен также способ оформления интерьеров помещений (заявка RU 2010151445 А В44С 5/04, 20.06.2012), заключающийся в том, что на предварительно подготовленные поверхности стен и потолка нейтрального цвета устанавливают в виде покрытия, гибкие дисплеи на органических светодиодах использующихся в качестве источника визуализации видеоизображения, при этом с компьютерного устройства на дисплеи одновременно поступают видеосигналы демонстрируемого видеоизображения природного пейзажа с медленной сменой плана, которое образует объемную панорамную картину окружающего пространства.
Наиболее близким к предлагаемому является способ коррекции пространственной формы помещений (заявка RU 2014123494 A, B44F 1/00, 20.12.2015), заключающийся в том, что оптическая коррекция осуществляется путем визуализации панорамного 3D видеоизображения с медленной сменой плана, создающего иллюзию объемного пространства, при этом программа подачи видеоизображения обеспечивает возможность его динамического изменения.
Недостатком такого способа, равно как и предыдущего является малоэффективная реализация возможности коррекции пространственной формы в связи с тем, что не используется интеллектуальный анализ конструктивно-геометрических особенностей помещения с последующей автоматизацией процесса создания визуального пространства интерьера, и автоматической корректировки панорамных видеоизображений относительно положения наблюдателя в пространстве помещения, для получения пространственного эффекта.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является расширение возможностей применения способа в различных типах помещений, путем автоматизации процесса коррекции пространственной формы, за счет использования в совокупности, средств визуализации и самообучающейся интеллектуальной системы.
Данная задача решается за счет того, что в помещении размещают интеллектуальную систему, к ней подключают гибкие дисплеи на органических светодиодах, использующиеся в качестве источника отображения изображений, которые устанавливают бесшовно на однотонные поверхности стен и потолка. А также датчики, и сенсоры, с помощью которых производится анализ конструктивно-геометрических особенностей помещения и на его основе посредством непрерывного воспроизведения, с распределением по всей области отображения из совокупности смоделированных многослойных панорамных видеоизображений трехмерных объектов разной степени цветовой насыщенности и детализации, путем последовательного соединения между собой, с учетом параллакса, система автоматически формирует исключающее наличие прямых линий интерактивное визуальное пространство интерьера помещения, круговой сферической или прямоугольной формы. С последующей автоматической коррекцией визуальной геометрии. Причем по крайней мере одно панорамное видеоизображение имеет измененные пропорции. А остальные панорамные видеоизображения имеют дополнительные слои со скрытыми элементами и объектами, которые становятся видимыми при определенных перспективных ракурсах.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности за счет автоматизации процесса коррекции пространственной формы в существующем объеме физического пространства помещений.
Способ осуществляется следующим образом.
В выбранном помещении предварительно размещают программно-техническую систему интеллектуального управления, представляющую собой систему искусственного интеллекта, на базе высокопроизводительной ЭВМ, способную решать задачи, принадлежащие конкретной предметной области архитектуры и дизайна интерьеров, знания о которой хранятся в памяти системы. В ней хранятся многочисленные сведения и методы, необходимые для решения поставленных задач. База данных также содержит самообучающийся алгоритм, который опирается на процедурные данные оценок решений. К системе подключают через проводной интерфейс визуализирующий экран, состоящий из гибких дисплеев на органических светодиодах, использующихся в качестве источника отображения изображений, которые устанавливают бесшовно на однотонные поверхности стен и потолка. А также датчики, и сенсоры, которые предпочтительно располагают по периметру помещения, путем вмонтирования в поверхности стен и потолка непосредственно за гибкими дисплеями. С помощью многофункциональных датчиков системой осуществляется анализ конструктивно-геометрических особенностей помещения, а также отслеживание движения наблюдателя в пространстве. С помощью сенсоров обеспечивается взаимодействие с интеллектуальным интерфейсом, который позволяет осуществлять управление с помощью голоса или жестов. Кроме того, обеспечивается возможность управления с помощью устройства ввода в виде цветного сенсорного дисплея с дополнительной функцией проецирования голографической клавиатуры На основе анализа конструктивно-геометрических особенностей помещения, с учетом закономерностей зрительного восприятия и обеспечения отсутствия параллакса, из совокупности смоделированных многослойных панорамных видеоизображений трехмерных объектов разной степени цветовой насыщенности и детализации, частично статичных и динамичных, посредством соединения видеоизображений, связанных между собой переходами, система автоматически формирует исключающее наличие прямых линий интерактивное визуальное пространство интерьера помещения, круговой сферической или прямоугольной формы. Смоделированное единое объемное видеоизображение трехмерных объектов, подается непрерывно на визуализирующий экран и распределяется по всей области отображения. Причем по крайней мере одно панорамное видеоизображение имеет измененные пропорции. А остальные панорамные видеоизображения имеют дополнительные слои со скрытыми элементами и объектами, которые становятся видимыми при определенных перспективных ракурсах. При постепенном смещении точки обзора вправо или влево от ее центрального положения становятся видимыми элементы и объекты, скрытые в дополнительных слоях панорамных видеоизображений. При этом обеспечивается автоматическое смещение последовательности трехмерных видеоизображений в горизонтальном направлении относительно динамической позиции наблюдателя в пространстве помещения с сохранением оптической симметрии. Это усиливает пространственный эффект расширения визуального пространства помещения. Достигается эффект погружения и присутствия в происходящем в режиме реального времени. С последующей автоматической коррекцией визуальной геометрии: изменение объемности объектов и глубины пространства по всей области отображения на плоскости визуализирующего экрана, учитывающей характер изменения изображения предметов в зависимости от расстояния до них. В качестве исходных видеоизображений, используются заранее снятые любым способом реальные панорамные видеоизображения, с захватом изображения в горизонтальной плоскости на 360°, в вертикальной на 180° и обработанных с помощью средств компьютерной трехмерной (3D) графики для получения многослойных видеоизображений со скрытыми элементами и объектами. Интеллектуальной системой в процессе самообучения, на основе полученных сигналов от датчиков, контролирующих процесс перемещения наблюдателя в помещении, производится автоматическое создание обобщающих правил, которыми система будет впоследствии пользоваться. Из обобщающих правил автоматически формируется экспертная база знаний, которая периодически обновляется и составляется карта точек обзора, которые могут быть динамическими или статическими. Согласно полученному алгоритму в процессе построения композиции интерьера системой определяется расположение мебели в помещении и производится необходимая корректировка исходных видеоизображений. Кроме того, смоделированное визуальное пространство интерьера может состоять из видеоизображений трехмерных объектов и видеоизображений природного пейзажа. В зависимости от типа помещения и его назначения возможно дополнительное применение устройств воздействия на эмоциональную сферу восприятия.
Примеры осуществления изобретения.
Пример 1
Оформление детской комнаты.
В оформление детских комнат особое внимание уделяется цветовой гамме. По цветовой гамме детские комнаты выделяются из всех остальных помещений. Известно, что важным фактором формирования восприятия трехмерных объектов является использование цвета и его сочетаний. Цвет, как известно, имеет сильное психофизиологическое воздействие на человека, тем более на формирующуюся психику ребенка. Дизайн детских комнат зависит от увлечений, возраста и пола ребенка. При формировании и корректировке пространственной формы комнаты, интеллектуальная система создает оптические (зрительные) иллюзии, с учетом закономерностей зрительного восприятия и обеспечения отсутствия параллакса, из совокупности смоделированных многослойных панорамных видеоизображений трехмерных объектов разной степени цветовой насыщенности и детализации, используя взаимодействие реального пространства и реальных объектов (мебели и предметов интерьера) с виртуальными панорамными видеоизображениями, для придания художественной выразительности, композиционной завершенности интерьера детской комнаты. Особенностью зрительного восприятия человека является то, что расстояние ясного видения вертикальных предметов меньше, чем горизонтальных. Это частично связано со зрительным дефектом глаза, так называемой переоценкой вертикальных линий. Результатом оптических иллюзий является создание необходимого эффекта в зрительном восприятии и оценке формы того или иного объекта. Сюжет и тематика могут быть из серии «фэнтези, космос, другие миры, живая природа» и т.д. Как известно в детской комнате происходит активное движение наблюдателя в пространстве помещения, системой применяется алгоритм расчета динамических и/или статических точек обзора, использование которого обеспечивает возможность в режиме реального времени автоматически производить изменение объемности объектов и глубины пространства по всей области отображения на плоскости визуализирующего экрана, учитывающей характер изменения изображения предметов в зависимости от расстояния до них. Для достижения пространственного эффекта расширения визуального пространства, эффекта погружения и присутствия в происходящем в режиме реального времени, используется смещение последовательности трехмерных видеоизображений в горизонтальном направлении относительно динамической позиции наблюдателя в помещении с сохранением оптической симметрии. Кроме того, обеспечивается возможность моделировать окружающее визуальное пространство с помощью интеллектуального интерфейса. Дополнительно для усиления эмоционального воздействия устанавливаются устройства генерации запахов, ионизации и очистки воздуха, музыкального сопровождения.
Пример 2
Оформление спальни.
Спальное помещение - это место для покоя, уединения. Для создания уютной и комфортной спальни, является подбор «правильной» цветовой гаммы, чтобы благодаря ей преобразовать интерьер маленькой спальни и сделать ее визуально выше и просторнее. Оптическая коррекция комнаты осуществляется интеллектуальной системой, которая автоматически моделирует визуальное пространство круговой сферической или прямоугольной формы из совокупности многослойных панорамных видеоизображений живописного природного пейзажа с медленной сменой плана, либо другой тематики и сюжета с разной степенью насыщенности и детализации для создания визуальной гармонии. Фактором формирования восприятия визуального пространства и его корректировки является использование цвета и его сочетаний. Цветовое оформление может способствовать изменению объемности изображения предметов, размеров и места расположения объектов, созданию эффекта расширения визуального пространства в помещении. В помещении также могут быть установлены дополнительные устройства для усиления эмоционального воздействия.
Пример 3
Оформление ванной комнаты.
На подготовленные стены и потолок, при этом на стенах может быть керамическая плитка однотонного цвета, устанавливают гибкие дисплеи в виде покрытия, которые образуют визуализирующий экран. Смоделированное видеоизображение, состоящее из изображений живописи или видеоизображений с трехмерным эффектом, подается непрерывно на визуализирующий экран. При этом видеоизображения превращаются в единое целое, исключающее наличие прямых линий объемное трехмерное визуальное пространство, что позволяет создать эффект визуального расширения небольшого пространства. Видеоизображения могут быть из серии «морской пейзаж, подводный мир, водопад» и т.д. В зависимости от размеров ванной комнаты, дополнительно устанавливают устройства генерации запахов, ионизации и очистки воздуха, музыкального сопровождения. Интерьер, выполненный с применением панорамных 3D видеоизображений, способен придать ванной комнате особую эффектность.
Таким образом, предлагаемый способ может быть использован в различных типах помещений, в том числе и нестандартной конструктивной конфигурации. Достижение в конкретных помещениях с помощью оптической коррекции пространственной формы композиционно-художественной выразительности, исключающей наличие прямых линий, не используя обойные покрытия и окрашивание поверхностей стен и потолка. Кроме того, способ может быть использован для создания дизайнерского динамического оформления интерьеров помещений при положительном визуальном психологическом воздействии, а также для создания интерактивного визуального пространства в существующем объеме помещения, путем взаимодействия реального пространства и реальных объектов с виртуальными видеоизображениями.
Источники информации.
1. Вопросы и ответы о технологии OLED // Международный журнал по вопросам освещения. Luminous, Выпуск №2 - 2008. - С. 38
2. Бхаскаран Л. Дизайн и время: Стили и направления в современном искусстве и архитектуре. М.: АРТ-РОДНИК. 2006.
3. Трокме С. Интерьер со вкусом, или Новая классика интерьера. - М. Ниола 21 век, 2005.
4. Филипс Б. Дизайн интерьера. Большие возможности маленького дома. - М. Кладезь-Букс, 2007.
5. Гребенюк К.А. Пространственные искажения в стереоскопических системах со сходящимися оптическими осями. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. физ. мат. наук. Саратов, 2008
6. Толкачев Д.С. Алгоритмы формирования кругового панорамного изображения в системе разнесенных в пространстве видеокамер. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук.
7. Стюарт Рассел, Питер Норвиг, «Искусственный интеллект: современный подход (AIMA)», 2-е издание. Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2006.
8. Люгер Джордж Ф. «Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем», 4-е издание. Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003.
9. Ручкин В.Н., Фулин В.А. Универсальный искусственный интеллект и экспертные системы; БХВ-Петербург - М., 2009.
10. Сергеев С.Ф. Обучающие и профессиональные иммерсивные среды. - М.: Народное образование, 2009.
11. Построение экспертных систем; СИНТЕГ - Москва, 2014.