[發明專利]一種基于增強現實的嵌入式教學模型及其方法

無效

• 申請號: 201210499714.2
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN102945637A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 張雪潔;劉子源;伏潛;黃鑫;周文歡
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G09B5/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于增強現實的嵌入式教學模型，其特征在于：包括嵌入式開發板、標記卡、攝像機和投影儀；所述嵌入式開發板分別與攝像機和投影儀連接；將虛擬三維模型疊加在所述標記卡上；所述攝像機用于拍攝包括標記卡的真實場景，并將視頻傳給嵌入式開發板；所述嵌入式開發板接收到攝像機傳來的視頻后，識別標記卡的位置，利用增強現實技術，對虛擬三維模型進行疊加，并將合成影像傳給投影儀，投影儀將合成影像輸出到投影屏幕上顯示。

2.如權利要求1所述的基于增強現實的嵌入式教學模型，其特征在于：所述嵌入式開發板，是一個基于X86架構的嵌入式開發板，其中內嵌一個X86架構的處理器和一個FPGA，兩者通過PCI-E總線相連；嵌入式開發板通過AV接口與攝像機連接，通過VGA接口與投影儀連接；AV接口與FPGA之間，有模數轉換芯片和視頻解碼芯片，嵌入式開發板通過AV接口來接收攝像機發來的模擬視頻信號，并轉換為數字視頻信號傳遞給FPGA，由FPGA做白平衡、濾波降噪處理后，再傳遞給處理器進行處理；處理器識別標記卡的位置和坐標角度，將虛擬三維模型疊加在標記卡位置處，提供模型平移、旋轉、放縮、更換、動畫控制功能，并實時輸出合成圖像。

3.如權利要求1所述的基于增強現實的嵌入式教學模型，其特征在于：所述標記卡是一種起到標記作用的物體，是一個由黑白兩色構成的圖案所繪制的圖形標記卡；所述嵌入式開發板通過標定標記卡的位置和角度，將虛擬模型疊加在標記卡上。

4.一種基于增強現實的嵌入式教學模型的方法，其特征在于，包括如下步驟：

首先，將標記卡固定在合適的位置，初始化攝像機的相應參數，以便從攝像機獲取正確的拍攝幀圖像；

然后，當通過攝像機獲取幀圖像后，對幀圖像做白平衡、濾波降噪處理，從幀圖像中尋找事先規定的標記卡位置，以及標記卡相對于攝像機拍攝的角度；

當找到標記卡位置之后，計算攝像機相對于探測到的標識的投影變換矩陣，將攝像機拍攝位置的坐標系轉換為標記卡所在位置的坐標系，從而在探測到的標記卡上疊加虛擬三維模型；

最后，將疊加虛擬三維模型提供模型平移、旋轉、放縮、更換、動畫控制后，通過投影儀輸出疊加后的虛擬三維模型。