本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增強現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)是國外眾多知名大學(xué)和研究機構(gòu)的研究熱點之一。AR技術(shù)不僅在與VR技術(shù)(虛擬現(xiàn)實)相類似的應(yīng)用領(lǐng)域，諸如尖端武器、飛行器的研制與開發(fā)、數(shù)據(jù)模型的可視化、虛擬訓(xùn)練、娛樂與藝術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，而且由于其具有能夠?qū)φ鎸嵀h(huán)境進行增強顯示輸出的特性，在醫(yī)療研究與解剖訓(xùn)練、精密儀器制造和維修、軍用飛機導(dǎo)航、工程設(shè)計和遠程機器人控制等領(lǐng)域，具有比VR技術(shù)更加明顯的優(yōu)勢。

申請?zhí)枮?01510785428.6的中國專利文件公開了一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)互動的方法、系統(tǒng)和終端，其中所述方法為：服務(wù)器接收第一終端上傳的第一圖像和互動信息，保存第一圖像中的第一圖像信息和互動信息；第二終端獲取第二圖像，并實時提取第二圖像信息，將第二圖像信息發(fā)送至服務(wù)器；服務(wù)器查找與第二圖像信息相匹配的第一圖像信息和互動信息，以及將互動信息返回至第二終端；第二終端接通過增強現(xiàn)實將互動信息與第二圖像疊加以獲得增強現(xiàn)實信息；以及，第二終端顯示增強現(xiàn)實信息。然而上述的方法在更換不同互動信息時需要更換對應(yīng)的圖像，操作較為復(fù)雜，并且互動內(nèi)容單一，用戶體驗不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)，包括：觸發(fā)區(qū)域、投影機、第一移動終端和多個的第二移動終端；

所述觸發(fā)區(qū)域水平設(shè)置在地面上，所述投影機架設(shè)在觸發(fā)區(qū)域的上方且投影機的投影鏡頭朝向觸發(fā)區(qū)域，投影區(qū)域位于觸發(fā)區(qū)域內(nèi)；

所述第一移動終端和多個的第二移動終端環(huán)繞所述觸發(fā)區(qū)域呈環(huán)狀分布；所述第一移動終端與投影機連接；多個的第二移動終端分別與所述第一移動終端連接。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)，在觸發(fā)區(qū)域的上方架設(shè)投影機，通過投影機可任意更換投影在觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的投影圖像，投影圖像切換較為便捷，實現(xiàn)動態(tài)觸發(fā)源，還減少物料使用以及人工搬運與更換。將第一移動終端和多個第二移動終端環(huán)繞觸發(fā)區(qū)域呈環(huán)狀分布，再結(jié)合方位信息來獲取不同方位對應(yīng)的互動信息，使得每一個移動終端更加具有方位感，從而給虛擬物賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)的示意圖；

標(biāo)號說明：

1、觸發(fā)區(qū)域；2、投影機；3、第一移動終端；4、第二移動終端；5、顯示屏。

具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過投影機可任意更換投影在觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的投影圖像，投影圖像切換較為便捷，實現(xiàn)動態(tài)觸發(fā)源，還減少物料使用以及人工搬運與更換。

請參照圖1-2，本發(fā)明提供的一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)，包括：觸發(fā)區(qū)域1、投影機2、第一移動終端3和多個的第二移動終端4；

所述觸發(fā)區(qū)域1水平設(shè)置在地面上，所述投影機2架設(shè)在觸發(fā)區(qū)域1的上方且投影機2的投影鏡頭朝向觸發(fā)區(qū)域1，投影區(qū)域位于觸發(fā)區(qū)域1內(nèi)；

所述第一移動終端3和多個的第二移動終端4環(huán)繞所述觸發(fā)區(qū)域1呈環(huán)狀分布；所述第一移動終端3與投影機2連接；多個的第二移動終端4分別與所述第一移動終端3連接。

從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)，在觸發(fā)區(qū)域的上方架設(shè)投影機，通過投影機可任意更換投影在觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的投影圖像，投影圖像切換較為便捷，實現(xiàn)動態(tài)觸發(fā)源，還減少物料使用以及人工搬運與更換。將第一移動終端和多個第二移動終端環(huán)繞觸發(fā)區(qū)域呈環(huán)狀分布，再結(jié)合方位信息來獲取不同方位對應(yīng)的互動信息，使得每一個移動終端更加具有方位感，從而給虛擬物賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強。

上述的基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)的工作原理為：

第一移動終端為老師端，第二移動終端為學(xué)生端，老師端通過第一移動終端直接控制與之連接的投影機驅(qū)動并投影，投影出來的圖像位于觸發(fā)區(qū)域內(nèi)顯示，老師使用第一移動終端對觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的圖像進行獲取，通過該圖像與預(yù)設(shè)的觸發(fā)圖像進行匹配，匹配成功，說明獲取到的圖像確定為觸發(fā)圖像，此時第一移動終端同步發(fā)送控制指令給多個第二移動終端，學(xué)生端也能夠通過各自的移動終端獲取觸發(fā)圖像，進而進入互動信息，實現(xiàn)增強現(xiàn)實呈現(xiàn)。由于學(xué)生端是環(huán)繞觸發(fā)圖像分布，結(jié)合方位信息來獲取不同方位對應(yīng)的互動信息，使得每一個學(xué)生端更加具有方位感，從而給虛擬物賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強。

進一步的，所述觸發(fā)區(qū)域為圓形，所述第一移動終端和多個的第二移動終端環(huán)繞所述觸發(fā)區(qū)域呈圓環(huán)狀分布。

由上述描述可知，通過上述結(jié)構(gòu)，便于對多個移動終端的觸發(fā)圖像識別的靈敏度調(diào)節(jié)，由于每個移動終端與觸發(fā)區(qū)域的距離相等或相近，當(dāng)調(diào)節(jié)好一個移動終端后，可以此移動終端的安裝做參照調(diào)節(jié)其他的移動終端，因此調(diào)節(jié)操作較為便捷。

進一步的，如圖2，還包括顯示屏5，所述顯示屏5與第一移動終端3有線連接。

由上述描述可知，該顯示屏可使用大屏幕的顯示屏，顯示屏的內(nèi)容可與第一移動終端同步顯示，便于觀看以及教學(xué)方面的應(yīng)用。

進一步的，所述第一移動終端與投影機有線連接；多個的第二移動終端分別與所述第一移動終端無線連接。

由上述描述可知，投影機可安裝在天花板上，由于通常投影機是固定安裝的，所以第一移動終端采用有線與投影機連接有利于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及提升數(shù)據(jù)傳輸效率。本方案主要在教學(xué)上應(yīng)用，第一移動終端由老師使用，第二移動終端由學(xué)生使用，在教學(xué)過程中，難免學(xué)生會走動或者移動設(shè)備位置，采用無線連接方式便于在教學(xué)過程中設(shè)備使用，避免連接線過多、繁雜，并且避免連接線脫落影響電氣性能。

進一步的，還包括控制器，所述第一移動終端通過控制器與第二移動終端連接。

由上述描述可知，增設(shè)控制器，通過控制器可以實現(xiàn)多個第二移動終端的同步，第一移動終端發(fā)送驅(qū)動指令給控制器，由控制器同步分發(fā)給多個第二移動終端，將分發(fā)步驟交由控制器來完成，可減輕第一移動終端的數(shù)據(jù)處理壓力。

進一步的，所述第一移動終端上用于獲取觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的投影的攝像頭與觸發(fā)區(qū)域的連接所形成連線與水平線夾角不小于10°。

由上述描述可知，此結(jié)構(gòu)可確保移動終端能夠有效獲取投影圖像，第一移動終端和第二移動終端的安裝方式是相同的。上述方式具體為攝像頭與觸發(fā)區(qū)域中遠離攝像頭的位置的連線與水平線所成的夾角不小于10°。

請參照圖1-2，本發(fā)明的實施例一為：

本發(fā)明提供的一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)，該交互系統(tǒng)主要應(yīng)用在教學(xué)領(lǐng)域，在教室地面上水平設(shè)置觸發(fā)區(qū)域，在觸發(fā)區(qū)域的上方架設(shè)投影機且該投影機的投影鏡頭朝向觸發(fā)區(qū)域，確保投影區(qū)域位于觸發(fā)區(qū)域內(nèi)；

老師的講臺與學(xué)生的課桌一起沿環(huán)繞觸發(fā)區(qū)域呈環(huán)形排布，老師的講臺上安裝第一移動終端，學(xué)生的課桌上安裝第二移動終端，也就是第一移動終端和多個的第二移動終端環(huán)繞所述觸發(fā)區(qū)域呈環(huán)狀分布；

第一移動終端與投影機有線連接；通常投影機是固定安裝在天花板上，所以第一移動終端采用有線與投影機連接有利于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及提升數(shù)據(jù)傳輸效率。多個的第二移動終端分別與所述第一移動終端無線連接。第二移動終端由學(xué)生使用，在教學(xué)過程中，難免學(xué)生會走動或者移動設(shè)備位置，采用無線連接方式便于在教學(xué)過程中設(shè)備使用，避免連接線過多、繁雜，并且避免連接線脫落影響電氣性能。

投影機投影出來的觸發(fā)圖像特征程度建議達到5顆星(即通過高通Vuforia來判定)，觸發(fā)圖像尺寸根據(jù)教室實際空間確定，一般在直徑2m－10m之間，因此觸發(fā)區(qū)域略大于觸發(fā)圖像即可，觸發(fā)圖像以圓形為最佳，但采用其它形式也可以。因為采用投影機進行投射，因此通過投影機可任意更換投影在觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的投影圖像，投影圖像切換較為便捷，實現(xiàn)動態(tài)觸發(fā)源，還減少物料使用以及人工搬運與更換。

每個觸發(fā)圖像與一個互動信息相關(guān)聯(lián)，在多個互動信息之間切換時直接通過投影機即可進行觸發(fā)圖像切換，可實現(xiàn)快速切換，操作簡單。

上述的第一移動終端和第二移動終端可使用ipad，ipad的攝像頭朝向觸發(fā)區(qū)域，老師的講臺高度與學(xué)生的課桌的高度可能都不相同，桌面放置平板電腦或顯示器(顯示器+攝像頭+主機)，也可以是AR眼鏡，需確保觸發(fā)圖像全部在攝像頭的捕捉范圍內(nèi)，且觸發(fā)圖像的遠端至攝像頭連線與地面夾角建議不小于10°。

本發(fā)明提供的基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)的工作原理為：

第一移動終端為老師端，第二移動終端為學(xué)生端，老師端通過第一移動終端直接控制與之連接的投影機驅(qū)動并投影，投影出來的圖像位于觸發(fā)區(qū)域內(nèi)顯示，老師使用第一移動終端對觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的圖像進行獲取，通過該圖像與預(yù)設(shè)的觸發(fā)圖像進行匹配，匹配成功，說明獲取到的圖像確定為觸發(fā)圖像，此時第一移動終端同步發(fā)送控制指令給多個第二移動終端，學(xué)生端也能夠通過各自的移動終端獲取觸發(fā)圖像，進而進入互動信息，實現(xiàn)增強現(xiàn)實呈現(xiàn)。由于學(xué)生端是環(huán)繞觸發(fā)圖像分布，結(jié)合方位信息來獲取不同方位對應(yīng)的互動信息，使得每一個學(xué)生端更加具有方位感，從而給虛擬物賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強。

其中該圖像與預(yù)設(shè)的觸發(fā)圖像進行匹配的方法為：

上述該圖像為第二圖像，預(yù)設(shè)的觸發(fā)圖像為第一圖像；

(1)獲取預(yù)設(shè)數(shù)量的第二圖像的特征點的灰度值；

(2)判斷第一圖像的特征點中是否存在與所述第二圖像的特征點的灰度值相同的圖像特征點，若存在，則記錄相同圖像特征點的數(shù)量；

(3)根據(jù)記錄的相同圖像特征點的數(shù)量除以第二圖像的特征點的預(yù)設(shè)數(shù)量，計算得到所述第二圖像的特征點與所述第一圖像的特征點的相似度；

(4)若所述相似度大于預(yù)設(shè)的相似度閾值，則判定所述第二圖像的特征點與所述第一圖像的特征點相匹配。

通過上述方法來判斷兩個圖像信息是否匹配，具體為根據(jù)計算得到的兩個圖像信息的相似度，以及兩個圖像信息的相似度是否大于預(yù)設(shè)的相似度閾值的判斷，當(dāng)相似度大于預(yù)設(shè)的相似度閾值(通常預(yù)設(shè)的相似度閾值為99％)，則可以認定所述第二圖像信息與所述第一圖像信息是相匹配，還可以使用其他的計算方法來計算兩個圖像信息的相似度。

本發(fā)明提供的基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)的交互方法為：

步驟1、在第一移動終端和第二移動終端上均設(shè)有映射表，其中映射表存儲有第一圖像的第一圖像信息和與所述第一圖像信息對應(yīng)的第一互動信息組；所述第一互動信息組包括第一方位信息和與所述第一方位信息對應(yīng)的第一互動信息；所述第一圖像信息包括第一圖像的特征點和方位信息。所述第一圖像信息還包括第一圖像中三維物體的輪廓特征點和第一圖像中環(huán)境的特征點中的一種或幾種；所述第一互動信息包括文字信息、視頻信息、圖片信息、音頻信息、動畫特效中的一種或幾種；

步驟2、第一移動終端同步發(fā)送控制指令給多個第二移動終端，同時獲取第二圖像，第二移動終端查詢映射表，判斷映射表中是否存在與第二圖像的特征點相匹配的第一圖像，若是，獲取與第一圖像對應(yīng)的互動信息組，此時從互動信息組中提取與第二圖像信息中的第二方位信息的方位相同的第三方位信息對應(yīng)的第二互動信息；

步驟3、通過增強現(xiàn)實將與第二方位信息的方位相同的第三方位信息對應(yīng)的第二互動信息與所述第二圖像疊加以得到增強現(xiàn)實信息。

第一互動信息組即為某一類型的課程，可以為動物、交通工具、建筑、人物等；由于結(jié)合了方位信息，由此在獲取時會獲取與上述第一互動信息組中的第一方位信息對應(yīng)的第一互動信息；由于每個學(xué)生端的方位都不相同，雖然都是看到長頸鹿，但是有的人看到的是長頸鹿的正面，有的人看到的是長頸鹿的背面，有的人看到的是長頸鹿的側(cè)面，這與學(xué)生在現(xiàn)實中的方位相一致，從而使得每一個學(xué)生端更加具有方位感，從而給虛擬物賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強。

例如，在第二圖像的正北方向獲取到的第二圖像，此時會根據(jù)正北方向獲取相同方位的互動信息(即從互動信息組中提取與第二圖像信息中的第二方位信息的方位相同的第三方位信息對應(yīng)的第二互動信息)，通過第二移動終端上的增強現(xiàn)實技術(shù)將與第二方位信息的方位相同的第三方位信息對應(yīng)的第二互動信息與所述第二圖像疊加以得到增強現(xiàn)實信息。例如，在該同學(xué)的第二移動終端上可以看到動物長頸鹿的正面，而從正南方向獲取的第二圖像的同學(xué)則在其第二移動終端上看到的是動物長頸鹿的背面，在教學(xué)過程中，老師可以直接提問坐在長勁鹿背面位置上的同學(xué)，增加老師與學(xué)生之間的交互。結(jié)合方位信息，根據(jù)接收到的圖像信息中的方位信息獲取方位相同的互動信息，使得增強現(xiàn)實后可根據(jù)方位展現(xiàn)，不同方位獲取到的圖像信息，互動信息在展示時的方位也是不同的，提高用戶體驗以及應(yīng)用在教學(xué)領(lǐng)域時起到促進教學(xué)互動的作用。通過上述的方法產(chǎn)生了以虛擬影像為參照的前后左右“方位感”，從而給虛擬物(場景)賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強，例如講述“盲人摸象”的故事，老師就可以通過這種具有現(xiàn)實方位感的虛擬影像指定特定方位的學(xué)生回答相關(guān)問題。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種基于動態(tài)觸發(fā)源的增強現(xiàn)實交互系統(tǒng)，在觸發(fā)區(qū)域的上方架設(shè)投影機，通過投影機可任意更換投影在觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的投影圖像，投影圖像切換較為便捷，實現(xiàn)動態(tài)觸發(fā)源，還減少物料使用以及人工搬運與更換。將第一移動終端和多個第二移動終端環(huán)繞觸發(fā)區(qū)域呈環(huán)狀分布，再結(jié)合方位信息來獲取不同方位對應(yīng)的互動信息，使得每一個移動終端更加具有方位感，從而給虛擬物賦予了更多的現(xiàn)實屬性，使得虛擬更加逼真，互動性更強。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。