一種戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括計(jì)算設(shè)備、三維位置跟蹤設(shè)備、顯示設(shè)備和圖像傳感器，所述計(jì)算設(shè)備和顯示設(shè)備合為一體，為一臺(tái)筆記本電腦，所述戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括一移動(dòng)支架，上述各器件安裝在該移動(dòng)支架上。本實(shí)用新型采用移動(dòng)支架背負(fù)所有設(shè)備，減輕了用戶(hù)負(fù)擔(dān)，移動(dòng)方便，另外，本實(shí)用新型采用筆記本電腦作為本實(shí)用新型的計(jì)算和顯示設(shè)備，可供多人觀察、便于分享。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR, Augmented Reality)是利用虛擬物體對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)基于攝像頭等采集到的真實(shí)物理環(huán)境，通過(guò)將文本、二維圖像、三維模型等虛擬生成的信息標(biāo)注在顯示屏所顯示的真實(shí)物理環(huán)境中的物體上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)身處的現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境的注釋、說(shuō)明，或者增強(qiáng)、強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的某些效果。
[0003]目前大部分的戶(hù)外移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要是由用戶(hù)穿戴顯示頭盔、背負(fù)相關(guān)計(jì)算設(shè)備和傳感設(shè)備如磁跟蹤器等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中，頭盔中包含有顯示設(shè)備和圖像傳感器單元。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是通過(guò)頭盔上面的圖像傳感器單元獲取用戶(hù)的視野圖像，由背負(fù)的計(jì)算設(shè)備對(duì)所述視野圖像進(jìn)行圖像分析處理，獲得用戶(hù)的位置和姿態(tài)信息，將虛擬的物體注冊(cè)到視野圖像上顯示出來(lái)；或采用多個(gè)傳感設(shè)備來(lái)獲取用戶(hù)的位置和姿態(tài)信息，計(jì)算設(shè)備結(jié)合目標(biāo)的地理位置計(jì)算出其在顯示設(shè)備上的成像坐標(biāo)，并將虛擬的物體注冊(cè)到視野圖像上。
[0004]上述戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式存在以下不足:
[0005](I)用戶(hù)需穿戴、背負(fù)比較復(fù)雜、沉重的設(shè)備，如頭盔、各種數(shù)據(jù)線(xiàn)等，給用戶(hù)的行走帶來(lái)不便；
[0006](2)該方式得到的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果只能供一個(gè)人觀察，不利于同他人交流，不具備共享性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種搭建移動(dòng)方便、可供多人觀察、便于分享的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
[0008]解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:一種戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括計(jì)算設(shè)備、三維位置跟蹤設(shè)備、顯示設(shè)備和圖像傳感器，其特征在于，所述計(jì)算設(shè)備和顯示設(shè)備合為一體，為一臺(tái)筆記本電腦，所述戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括一移動(dòng)支架，上述各器件安裝在該移動(dòng)支架上。
[0009]筆記本電腦通過(guò)圖像傳感器獲取真實(shí)圖像，并通過(guò)三維位置跟蹤設(shè)備獲取圖像傳感器的位置和姿態(tài)信息，用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)獲取的位置和姿態(tài)信息加以輔助修正，再由筆記本電腦計(jì)算后，將虛擬的物體注冊(cè)到筆記本電腦顯示屏顯示的真實(shí)圖像中。
[0010]所述三維位置跟蹤設(shè)備為慣性跟蹤器。慣性跟蹤器由3個(gè)互相垂直的陀螺儀和3個(gè)互相垂直的加速計(jì)組成，形成具有6自由度的慣性測(cè)量單元，慣性跟蹤實(shí)時(shí)性好，且不易受環(huán)境因素干擾。
[0011]所述移動(dòng)支架包括底面設(shè)有輪子的底座,豎向安裝在底座上的伸縮桿,水平安裝在伸縮桿上端、能水平旋轉(zhuǎn)地支撐平臺(tái)，所述筆記本電腦、圖像傳感器和慣性跟蹤器設(shè)置在支撐平臺(tái)上。[0012]所述圖像傳感器為一臺(tái)攝像機(jī)，所述慣性跟蹤器和攝像機(jī)通過(guò)一水平設(shè)置的轉(zhuǎn)軸安裝在支撐平臺(tái)上。
[0013]本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)5個(gè)自由度地運(yùn)動(dòng)，通過(guò)輪子實(shí)現(xiàn)前后、左右方向地移動(dòng)，通過(guò)伸縮桿實(shí)現(xiàn)上下方向地移動(dòng)，通過(guò)支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)水平面內(nèi)地轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)縱向平面內(nèi)地?cái)[動(dòng)。
[0014]所述伸縮桿包括升降支柱和固定在底座中部的固定支柱，所述固定支柱內(nèi)部中空呈管狀，所述升降支柱設(shè)置在固定支柱內(nèi)部管腔中，升降支柱側(cè)壁上豎向設(shè)有齒條，所述固定支柱上設(shè)有齒輪，所述齒輪與齒條相嚙合，所述伸縮桿還包括一手輪，手輪與齒輪相連，旋轉(zhuǎn)手輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪與齒條的配合結(jié)構(gòu)，將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為升降支柱的升降運(yùn)動(dòng)，固定支柱的側(cè)壁上還開(kāi)有一螺孔，螺孔內(nèi)安裝有一具有外螺紋的定位螺釘，向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)定位螺釘，使其前端擠壓升降支柱，實(shí)現(xiàn)升降支柱的定位。
[0015]所述升降支柱的上端面上水平固定一軸承，支撐平臺(tái)的底面豎直向下設(shè)有一安裝軸，支撐平臺(tái)通過(guò)該安裝軸安裝在升降支柱上的軸承上。
[0016]本實(shí)用新型具有如下有益效果:本實(shí)用新型采用移動(dòng)支架背負(fù)所有設(shè)備，減輕了用戶(hù)負(fù)擔(dān)，移動(dòng)方便，另外，本實(shí)用新型采用筆記本電腦作為本實(shí)用新型的計(jì)算和顯示設(shè)備，可供多人觀察、便于分享；本實(shí)用新型的移動(dòng)支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)多自由度的拍攝，可以讓多用戶(hù)多角度的觀看場(chǎng)景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的立體圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的伸縮桿的局部剖視放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1、2所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施例的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括筆記本電腦2，與筆記本電腦2相連的慣性跟蹤器7和攝像機(jī)8，及用于安裝上述各器件的移動(dòng)支架。本實(shí)用新型采用現(xiàn)在普及而且輕便的筆記本電腦2，同時(shí)完成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的計(jì)算和顯示功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搭建容易，還可供多人觀察分享。
[0020]移動(dòng)支架包括底面設(shè)有輪子15的底座6，豎向安裝在底座6中部的伸縮桿，水平安裝在伸縮桿上端、能水平旋轉(zhuǎn)地支撐平臺(tái)10，筆記本電腦2放置在支撐平臺(tái)10上。慣性跟蹤器7和攝像機(jī)8通過(guò)一水平設(shè)置的轉(zhuǎn)軸I安裝在支撐平臺(tái)10上。如此，輪子15實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)8前后、左右方向地移動(dòng)，伸縮桿實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)8上下方向地移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)10實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)8水平轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸I實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)8縱向平面內(nèi)上下擺動(dòng)。
[0021]伸縮桿包括固定支柱14、升降支柱4、手輪12和定位螺釘5。固定支柱14內(nèi)部中空呈管狀，升降支柱4設(shè)置在固定支柱14的內(nèi)部管腔中。升降支柱4側(cè)壁上豎向設(shè)有齒條3，固定支柱4側(cè)壁的一處向外凸起呈弧面19，使固定支柱4內(nèi)側(cè)該處形成一個(gè)截面呈半圓形的腔體，齒輪13安裝在該半圓形腔體內(nèi)，齒輪13與齒條14相嚙合，手輪12的輸出軸插入齒輪13的中心孔中。旋轉(zhuǎn)手輪12帶動(dòng)齒輪13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪13與齒條3的配合結(jié)構(gòu)，將齒輪13的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為升降支柱4的升降運(yùn)動(dòng)。固定支柱14的側(cè)壁上開(kāi)有一螺孔，定位螺釘5安裝在該螺孔內(nèi)，定位螺釘5具有外螺紋，向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)定位螺釘5，在其前端擠壓住升降支柱4時(shí)，可阻止升降支柱4的移動(dòng)。
[0022]升降支柱4的上端面上水平固定一軸承，支撐平臺(tái)10的底面豎直向下設(shè)有一安裝軸，支撐平臺(tái)10通過(guò)該安裝軸安裝在升降支柱4的軸承上。
[0023]慣性跟蹤器7和攝像機(jī)8通過(guò)轉(zhuǎn)軸I安裝在支撐平臺(tái)10上的具體結(jié)構(gòu)為:慣性跟蹤器7和攝像機(jī)8上下并排設(shè)置，兩者固定在一塊安裝板9上，安裝板9的背面左右兩側(cè)分別通過(guò)一半圓環(huán)形抱箍片18固定在轉(zhuǎn)軸I上，支撐平臺(tái)10上相對(duì)地設(shè)置有兩個(gè)豎立的安裝臂，轉(zhuǎn)軸I支承在兩安裝臂之間，且一端穿出該端的安裝臂設(shè)有螺紋，該螺紋上裝有螺母16。轉(zhuǎn)動(dòng)螺母16，使轉(zhuǎn)軸I與兩安裝臂間收緊或放松，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸10的定位和轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸I的另一端也穿出安裝臂，設(shè)有一個(gè)端片17，用于阻止該端從安裝臂上端的開(kāi)孔松脫出去。此處，端片17和螺母16均呈四角星狀。
【權(quán)利要求】
1.一種戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括計(jì)算設(shè)備、三維位置跟蹤設(shè)備、顯示設(shè)備和圖像傳感器，其特征在于，所述計(jì)算設(shè)備和顯示設(shè)備合為一體，為一臺(tái)筆記本電腦，所述戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括一移動(dòng)支架，上述各器件安裝在該移動(dòng)支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述三維位置跟蹤設(shè)備為慣性跟蹤器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)支架包括底面設(shè)有輪子的底座，豎向安裝在底座上的伸縮桿，水平安裝在伸縮桿上端、能水平旋轉(zhuǎn)地支撐平臺(tái)，所述筆記本電腦、圖像傳感器和慣性跟蹤器設(shè)置在支撐平臺(tái)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器為一臺(tái)攝像機(jī)，所述慣性跟蹤器和攝像機(jī)通過(guò)一水平設(shè)置的轉(zhuǎn)軸安裝在支撐平臺(tái)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述伸縮桿包括升降支柱和固定在底座中部的固定支柱，所述固定支柱內(nèi)部中空呈管狀，所述升降支柱設(shè)置在固定支柱內(nèi)部管腔中，升降支柱側(cè)壁上豎向設(shè)有齒條，所述固定支柱上設(shè)有齒輪，所述齒輪與齒條相嚙合，所述伸縮桿還包括一手輪，手輪與齒輪相連，旋轉(zhuǎn)手輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪與齒條的配合結(jié)構(gòu)，將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為升降支柱的升降運(yùn)動(dòng)，固定支柱的側(cè)壁上還開(kāi)有一螺孔，螺孔內(nèi)安裝有一具有外螺紋的定位螺釘，向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)定位螺釘，使其前端擠壓升降支柱，實(shí)現(xiàn)升降支柱的定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述升降支柱的上端面上水平固定一軸承，支撐平臺(tái)的底面豎直向下設(shè)有一安裝軸，支撐平臺(tái)通過(guò)該安裝軸安裝在升降支柱上的軸承上。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK203786778SQ201420037579
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】何漢武, 吳悅明, 王先元, 楊英 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)