CN105549725A - 一种三维场景互动展示装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维场景互动展示装置及方法，装置包括第一显示屏、第二显示屏、主机、摄像头、支撑架和若干个交互识别卡，第一显示屏和第二显示屏固定设置在支撑架上，第一显示屏竖直放置，第二显示屏与水平面平行，摄像头设置在第一显示屏的顶端并向靠近第二显示屏的方向倾斜一定角度，摄像头的摄像范围覆盖第二显示屏，第一显示屏、摄像头和第二显示屏均与主机连接，交互识别卡设于第二显示屏上并设有用于发光的灯带，摄像头对第二显示屏上的图像进行视频采集，并分析得到交互识别卡放置的位置坐标，主机设置在支撑架的下方。实施本发明的三维场景互动展示装置及方法，具有以下有益效果：交互体验较好、较为直观、提高沉浸感、操作学习门槛低。

Description

一种三维场景互动展示装置及方法

技术领域

本发明涉及人机交互领域，特别涉及一种三维场景互动展示装置及方法。

背景技术

现有技术中，在与三维场景进行交互时，一般使用鼠标键盘与三维场景进行交互，这样就需要坐在电脑前，而且需要懂操作按键所对应的操作指令，这样好就会存在如下问题：交互体验差、不直观、沉浸感差，对老人小孩的操作学习门槛高。

中国专利文献CN102551427A公开了一种桌面互动投影展示柜，包括柜体、投影设备、投影控制系统和透明玻璃，所述投影控制系统包括触摸信息采集系统、影像播放控制系统和影像播放器，透明玻璃内表面贴有全息动态显示膜，透明玻璃的外表面贴有全息纳米触摸膜，触摸信息采集系统与全息纳米触摸膜相接，影像播放器的输出端接投影设备，其仅能显示平面多媒体交互内容，且交互量少，不适合交互量大、交互连续时间长的三维场景。

中国专利文献CN102097045A公开了一种多媒体展示台，包括箱体、台面、触摸感应膜、显示器、主机箱和电源，主机箱包括处理单元和存储单元，存储单元用于存储各种坐标信息对应的显示信息，处理单元用于对触摸感应膜传回的坐标信息进行处理，仅能实现简单的平面交互，三维场景交互困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述交互体验差、不直观、沉浸感差、操作学习门槛高的缺陷，提供一种交互体验较好、较为直观、提高沉浸感、操作学习门槛低的三维场景互动展示装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三维场景互动展示装置，包括第一显示屏、第二显示屏、主机、摄像头、支撑架和若干个交互识别卡，所述第一显示屏和第二显示屏均固定设置在所述支撑架上，所述第一显示屏竖直放置，所述第二显示屏与水平面平行，所述摄像头设置在所述第一显示屏的顶端并向靠近所述第二显示屏的方向倾斜一定角度，所述摄像头的摄像范围覆盖所述第二显示屏，所述第一显示屏、摄像头和第二显示屏均与所述主机连接，所述交互识别卡设于所述第二显示屏上，所述交互识别卡上设有用于发光的灯带，所述摄像头对第二显示屏上的图像进行视频采集，并分析得到所述交互识别卡放置的位置坐标，所述主机设置在所述支撑架的下方。

在本发明所述的三维场景互动展示装置中，所述交互识别卡设有用户自定义图案。

在本发明所述的三维场景互动展示装置中，还包括支撑杆，所述摄像头通过所述支撑杆固定在所述第一显示屏的顶端，所述支撑杆与所述第一显示屏之间的夹角小于90度。

在本发明所述的三维场景互动展示装置中，所述交互识别卡包括主控芯片、数据传输模块、角度传感器、电池、开关和存储模块，所述数据传输模块与所述主控芯片连接、用于与所述主机通讯，所述角度传感器与所述主控芯片连接、用于测量所述交互识别卡偏转时的转动角度，所述电池与所述主控芯片连接、用于供电，所述开关与所述主控芯片连接、用于打开或关闭所述交互识别卡的工作状态，所述存储模块与所述主控芯片连接、用于存储所述交互识别卡的ID号。

在本发明所述的三维场景互动展示装置中，所述数据传输模块为光通讯模块或无线数据传输模块。

在本发明所述的三维场景互动展示装置中，所述交互识别卡包括场景视角相机切换识别卡、第一场景设计风格切换识别卡、第二场景设计风格切换识别卡、调色识别卡、场景时间调整识别卡、物品显示识别卡和物品切换显示识别卡。

在本发明所述的三维场景互动展示装置中，还包括扬声器，所述扬声器与所述主机连接。

本发明还涉及一种三维场景互动展示的方法，应用于上述三维场景互动展示装置，包括如下步骤：

A)将每个交互识别卡的信息及二维导览图存储在主机中；

B)所述主机将三维场景的二维导览图发送到第二显示屏进行显示；所述三维场景的二维导览图与所述第二显示屏的坐标设定为一致；

C)将交互识别卡放置在所述二维导览图上，并在所述二维导览图上挪动或者旋转所述交互识别卡，摄像头按照事先设定的频率对第二显示屏上的图像进行视频采集，并识别出当前交互识别卡在每个时刻的坐标位置，并将其传送到所述主机中，主控芯片获取角度传感器的转动角度，并将其传送到所述主机中；

D)所述主机将每个时刻的坐标位置连接起来形成所述交互识别卡的运动轨迹，将所述运动轨迹输入到三维场景中，所述主机对其进行渲染后输出到所述第一显示屏显示三维场景。

在本发明所述的三维场景互动展示的方法中，在所述步骤C)和D)之间还包括如下步骤：

C1)所述主机控制所述第二显示屏在所述交互识别卡的周围显示动态效果和交互信息。

在本发明所述的三维场景互动展示的方法中，所述动态效果为变化的光圈效果，所述交互信息包括注释信息和用户选择的状态信息。

实施本发明的三维场景互动展示装置及方法，具有以下有益效果：由于使用第一显示屏、第二显示屏、主机、摄像头、支撑架和若干个交互识别卡，第一显示屏和第二显示屏均固定设置在支撑架上，第一显示屏竖直放置，用于显示三维场景，第二显示屏与水平面平行，用于显示三维场景的二维导览图，摄像头设置在第一显示屏的顶端并向靠近第二显示屏的方向倾斜一定角度，交互识别卡上设有用于发光的灯带，摄像头用于采集第二显示屏上的图像，识别交互识别卡的内容，这样就不需要通过鼠标键盘与三维场景进行交互，只需要将识别交互识别卡放置在第二显示屏上，就可以与三维场景进行交互，所以其交互体验较好、较为直观、提高沉浸感、操作学习门槛低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明三维场景互动展示装置及方法一个实施例中装置的结构示意图；

图2为所述实施例中装置中各部件之间的连接示意图；

图3为所述实施例中交互识别卡的结构示意图；

图4为所述实施例中其中一个交互识别卡转动一定角度的示意图；

图5为所述实施例中方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明三维场景互动展示装置及方法实施例中，其三维场景互动展示装置的结构示意图如图1所示。图1中，该三维场景互动展示装置包括第一显示屏1、第二显示屏2、主机3、摄像头4、支撑架5和若干个交互识别卡6，其中，第一显示屏1和第二显示屏2均固定设置在支撑架4上，第一显示屏1竖直方向放置，第二显示屏2平放在支撑架4上，第二显示屏2与水平面平行，摄像头4设置在第一显示屏1的顶端，并向靠近第二显示屏2的方向倾斜一定角度，摄像头4倾斜是为了能够对第二显示屏2上的图像进行视频采集，并分析得到交互识别卡6放置的位置坐标，其倾斜的程度要保证摄像头4的摄像范围能覆盖第二显示屏2。值得一提的是，本实施例中，交互识别卡6上设有用于发光的灯带(图中未示出)，当用户的手挡住交互识别卡6的一部分时，由于通过灯带的发光，摄像头还是能识别到交互识别卡6的坐标位置，这样就提高了识别的精度。

图2为本实施例中装置中各部件之间的连接示意图；本实施例中，第一显示屏1、摄像头4和第二显示屏2均与主机3连接，交互识别卡6设于第二显示屏2上，主机3设置在支撑架5的下方。第一显示屏1用于显示三维场景，第二显示屏2用于显示三维场景的二维导览图，还可以显示交互特效，例如：在交互识别卡6周围显示动态的效果，如变化的光圈效果，第二显示屏2还可以显示交互信息，例如：注释信息、用户选择的状态信息等。交互识别卡6设有用户自定义图案。例如：在交互识别卡6贴上A、B或C等图案。

本实施例中，主机3将三维场景的二维导览图发送到平放着的第二显示屏2上，二维导览图的第二显示屏2的坐标设定为一致，交互识别卡6放到第二显示屏2的坐标位置可以对应到二维导览图的坐标位置上去，交互识别卡6在第二显示屏2进行移动或转动，主机3控制第一显示屏1显示的三维场景也跟着变化。用户不需要懂操作按键所对应的操作指令，只需要选择相应的交互识别卡6放置在第二显示屏2上，并在第二显示屏2上进行移动或转动一定角度，就可以改变三维场景的显示效果，大大方便了用户的操作，增强了用户体验，提供了更多的交互体验，增加了趣味性，其交互体验较好、较为直观、提高沉浸感，同时，由于不需要懂得操作按键所对应的操作指令，这样就降低了操作学习的门槛，零经验就可以操作，不需要进行培训，所以操作学习门槛低。

本实施例中，该三维场景互动展示装置还包括支撑杆7，摄像头4通过支撑杆7固定在第一显示屏1的顶端，支撑杆7与第一显示屏1之间的夹角小于90度。支撑杆4的作用就是将摄像头4固定在第一显示屏1的顶端。

本实施例中，该三维场景互动展示装置还包括扬声器8，扬声器8与主机3连接、用于发出声音。

图3为本实施例中交互识别卡的结构示意图，图3中，该交互识别卡6包括主控芯片61、数据传输模块62、角度传感器63、电池64、开关65和存储模块66，其中，数据传输模块62与主控芯片61连接、用于与主机3通讯，角度传感器63与主控芯片61连接、用于测量交互识别卡偏转时的转动角度(转动角度变化量)，电池64与主控芯片61连接、用于为交互识别卡6进行供电，开关65与主控芯片61连接、用于打开或关闭交互识别卡6的工作状态，存储模块66与主控芯片61连接、用于存储交互识别卡6的ID号。值得一提的是，本实施例中，交互识别卡6的ID号由用户通过主机3初始化系统时写入主控芯片61，并存储到存储模块66。开机后，系统通过摄像4与交互识别卡6通讯获得其ID号的信息。

值得一提的是，本实施例中，数据传输模块62可以为光通讯模块或无线数据传输模块。当为光通讯模块时，通过光通讯技术，无需线缆或无线电波即可与主机3进行通讯，将交互识别卡6放在第二显示屏2上，在摄像头4的视野范围内，交互识别卡6的位置坐标被识别并且同步到主机3，实现交互信息数据的光传输让用户快捷方便进行交互。

图4为本实施例中其中一个交互识别卡转动一定角度的示意图，图4中，画出了交互识别卡(交互识别卡有好多个，将其中一个标记为A)的位置变化时，同时旋转一定角度的情况。当交互识别卡的位置发生变化或者旋转一定角度时，第一显示屏1上显示的三维场景的效果也会跟着变化。

本实施例中，交互识别卡6包括场景视角相机切换识别卡、第一场景设计风格切换识别卡、第二场景设计风格切换识别卡、调色识别卡、场景时间调整识别卡、物品显示识别卡和物品切换显示识别卡。具体定义请见表1：

表1

本实施例还涉及一种三维场景互动展示的方法，其流程图如图5所示。该三维场景互动展示的方法应用于上述三维场景互动展示装置，该方法包括如下步骤：

步骤S01将每个交互识别卡的信息及二维导览图存储在主机中：本步骤中，将每个交互识别卡的信息及二维导览图存储在主机中，以便后续使用。

步骤S02主机将三维场景的二维导览图发送到第二显示屏进行显示：本步骤中，主机将三维场景的二维导览图发送到第二显示屏进行显示，这样，用户站在第二显示屏2的旁边就能看到三维场景的二维导览图，便于用户进行后续的操作。值得一提的是，本实施例中，三维场景的二维导览图与第二显示屏2的坐标设定为一致。

步骤S03将交互识别卡放置在所述二维导览图上，并在二维导览图上挪动或者旋转交互识别卡，摄像头按照事先设定的频率对第二显示屏上的图像进行视频采集，并识别出当前交互识别卡在每个时刻的坐标位置，并将其传送到主机中，主控芯片获取角度传感器的转动角度，并将其传送到主机中：本步骤中，将交互识别卡放置在二维导览图上，并在二维导览图上挪动或者旋转交互识别卡，摄像头按照事先设定的频率(采样频率)对第二显示屏上的图像进行视频采集，例如：一秒钟采样60次以上(采样次数可高可低，采样高，主机需要分配更多资源处理，基于实用考虑，一般无需太高的采样频率)，摄像头识别出当前交互识别卡在每个时刻(采样时刻)的坐标位置，并将其传送到主机中，主控芯片获取角度传感器的转动角度，并将其传送到主机中，比如：在t1时刻，获得交互识别卡的坐标位置和角度参数，在t2时刻，获得交互识别卡的坐标位置和角度，这样主机就可以计算出用户的操作行为，对操作行为进行量化，进而执行指令。在交互识别卡挪动或者旋转的过程中，主机控制第一显示屏显示的三维场景的效果也跟着变化。

值得一提的是，本实施例中，为降低识别难度，过滤掉普通可见光，摄像头只对红外光频段进行视频采集。对视频进行帧采样，识别交互识别卡放置的坐标位置和摆放的角度。

步骤S04主机将每个时刻的坐标位置连接起来形成交互识别卡的运动轨迹，将运动轨迹输入到三维场景中，主机对其进行渲染后输出到第一显示屏显示三维场景：本步骤中，主机将交互识别卡每个时间的坐标位置连接起来形成交互识别卡的运动轨迹，然后将运动轨迹输入到三维场景中，主机对其进行渲染后输出到第一显示屏显示三维场景。

本实施例中，用户不需要懂操作按键所对应的操作指令，只需要选择相应的交互识别卡放置在第二显示屏上，并在第二显示屏上进行移动或转动一定角度，就可以改变三维场景的显示效果，大大方便了用户的操作，增强了用户体验，提供了更多的交互体验，增加了趣味性，其交互体验较好、较为直观、提高沉浸感，同时，由于不需要懂得操作按键所对应的操作指令，这样就降低了操作学习的门槛，零经验就可以操作，不需要进行培训，所以操作学习门槛低。

本实施例中，为了达到更好的互动效果，在上述步骤S03和步骤S04之间还包括如下步骤：

主机控制第二显示屏在交互识别卡的周围显示动态效果和交互信息：本步骤中，主机控制第二显示屏在交互识别卡的周围显示动态效果和交互信息，动态效果可以为变化的光圈效果，当然，也可以是其他的动态效果。交互信息包括注释信息和用户选择的状态信息。这样，不仅增强了互动效果，还增加了趣味性。

总之，在本实施例中，平放的第二显示屏2作为台面，可高清显示二维导览图，可高清显示交互特效和交互信息。交互识别卡6用光脉冲传送信号，与主机3通讯。现有的展览展示装置都存在信息量不足、机械的信息传递方式及、缺乏互动性的弊端，本发明能得到更好的展示效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维场景互动展示装置，其特征在于，包括第一显示屏、第二显示屏、主机、摄像头、支撑架和若干个交互识别卡，所述第一显示屏和第二显示屏均固定设置在所述支撑架上，所述第一显示屏竖直放置，所述第二显示屏与水平面平行，所述摄像头设置在所述第一显示屏的顶端并向靠近所述第二显示屏的方向倾斜一定角度，所述摄像头的摄像范围覆盖所述第二显示屏，所述第一显示屏、摄像头和第二显示屏均与所述主机连接，所述交互识别卡设于所述第二显示屏上，所述交互识别卡上设有用于发光的灯带，所述摄像头对第二显示屏上的图像进行视频采集，并分析得到所述交互识别卡放置的位置坐标，所述主机设置在所述支撑架的下方。

2.根据权利要求1所述的三维场景互动展示装置，其特征在于，所述交互识别卡设有用户自定义图案。

3.根据权利要求2所述的三维场景互动展示装置，其特征在于，还包括支撑杆，所述摄像头通过所述支撑杆固定在所述第一显示屏的顶端，所述支撑杆与所述第一显示屏之间的夹角小于90度。

4.根据权利要求1所述的三维场景互动展示装置，其特征在于，所述交互识别卡包括主控芯片、数据传输模块、角度传感器、电池、开关和存储模块，所述数据传输模块与所述主控芯片连接、用于与所述主机通讯，所述角度传感器与所述主控芯片连接、用于测量所述交互识别卡偏转时的转动角度，所述电池与所述主控芯片连接、用于供电，所述开关与所述主控芯片连接、用于打开或关闭所述交互识别卡的工作状态，所述存储模块与所述主控芯片连接、用于存储所述交互识别卡的ID号。

5.根据权利要求4所述的三维场景互动展示装置，其特征在于，所述数据传输模块为光通讯模块或无线数据传输模块。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的三维场景互动展示装置，其特征在于，所述交互识别卡包括场景视角相机切换识别卡、第一场景设计风格切换识别卡、第二场景设计风格切换识别卡、调色识别卡、场景时间调整识别卡、物品显示识别卡和物品切换显示识别卡。

7.根据权利要求1所述的三维场景互动展示装置，其特征在于，还包括扬声器，所述扬声器与所述主机连接。

8.一种三维场景互动展示的方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任意一项所述的三维场景互动展示装置，包括如下步骤：

A)将每个交互识别卡的信息及二维导览图存储在主机中；

B)所述主机将三维场景的二维导览图发送到第二显示屏进行显示；所述三维场景的二维导览图与所述第二显示屏的坐标设定为一致；

C)将交互识别卡放置在所述二维导览图上，并在所述二维导览图上挪动或者旋转所述交互识别卡，摄像头按照事先设定的频率对第二显示屏上的图像进行视频采集，并识别出当前交互识别卡在每个时刻的坐标位置，并将其传送到所述主机中，主控芯片获取角度传感器的转动角度，并将其传送到所述主机中；

D)所述主机将每个时刻的坐标位置连接起来形成所述交互识别卡的运动轨迹，将所述运动轨迹输入到三维场景中，所述主机对其进行渲染后输出到所述第一显示屏显示三维场景。

9.根据权利要求8所述的三维场景互动展示的方法，其特征在于，在所述步骤C)和D)之间还包括如下步骤：

C1)所述主机控制所述第二显示屏在所述交互识别卡的周围显示动态效果和交互信息。

10.根据权利要求9所述的三维场景互动展示的方法，其特征在于，所述动态效果为变化的光圈效果，所述交互信息包括注释信息和用户选择的状态信息。