CN105786178A - 场景对象信息呈现方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种场景对象信息呈现方法和系统，其方法包括步骤：获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。采用本发明的方案，可以生动、方便地呈现实际物体的物理属性、物理属性变化，可以实现实际物体与虚拟元素结合。

Description

场景对象信息呈现方法和系统
技术领域
本发明涉及虚拟技术领域，特别是涉及一种场景对象信息呈现方法和系统。
背景技术
在实际教学中，常常被采用的教学方式有演示实验、示范教学等。例如，物理老师做平抛运动的演示实验，化学老师做液体加热的演示实验，美术老师对画油画进行示范操作等。演示实验、示范教学有助于学生在观察、模仿的过程中获取新知识或验证知识。
然而，演示实验、示范教学的诸多场景中，实际物体(场景中的某一对象)中一些属性信息表现形式较为单一，难以生动、直观的呈现或者呈现的复杂度较高，往往会降低教学效果，甚至会降低教学效率。例如，老师在演示液体加热的过程中，液体的温度只有我们去碰到它才能知道冷热，演示平抛运动时，物体的运动轨迹也不容易被直观的展示等等。
此外，虽然也可以通过一些模拟实验(虚拟现实)来展示实验过程，但模拟实验是与实物脱离的，往往也会降低教学效果。
发明内容
基于此，有必要针对实际物体的一些属性信息表现形式单一、不直观、复杂度高，且虚实脱离的问题，提供一种场景对象信息呈现方法和系统，可以生动、方便地呈现实际物体的物理属性、物理属性变化，实现实际物体与虚拟元素结合。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种场景对象信息呈现方法，包括如下步骤：
获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；
根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；
按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
一种场景对象信息呈现系统，包括：
获取模块，用于获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；
处理模块，用于根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；
呈现模块，用于按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
根据上述本发明的方案，其是获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据，根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式，按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现，由于可以将现实场景中的目标对象的物理属性通过虚拟元素呈现，使得现实场景中的目标对象(实际物体)与虚拟元素结合，而且可以根据需要设置不同的呈现方式，生动、方便地呈现实际物体的物理属性、物理属性变化。
附图说明
图1为本发明的场景对象信息呈现方法实施例的流程示意图；
图2为本发明的场景对象信息呈现系统的实施例的结构示意图；
图3为图2中的呈现模块在其中一个实施例中的细化结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
在下述说明中，首先针对本发明的场景对象信息呈现方法的实施例进行说明，再对本发明的场景对象信息呈现系统的各实施例进行说明。
参见图1所示，为本发明的场景对象信息呈现方法实施例的流程示意图。如图1所示，本实施例中的场景对象信息呈现方法包括如下步骤：
步骤S101：获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；
这里，所述采集装置可以包括摄像头、跟踪定位器、距离传感器、转速传感器、温度传器、或者颜色传感器等等，也可以是其他类型的可以采集物体的物理属性数据的装置，其中，摄像头可以是3D(ThreeDimensions，三维)摄像头，跟踪定位器可以是三维空间跟踪定位器；
这里，所述第一物理属性数据包括颜色值、温度值、速度值或者坐标值等等，根据需要也可以是其他类型的物理属性数据，其中，速度值可以是线速度值，也可以是角速度值，坐标值可以是空间坐标值、平面坐标值、或者线坐标值；
这里，所述现实场景是指包括至少一个实际物体的场景，所述目标对象是所述现实场景的一个实际物体；
具体地，所述获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据的过程可以包括如下步骤：接收所述采集装置通过USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)、串口、蓝牙或者网络传输的数据信息，其中，所述数据信息在传输前按照设定的数据传输协议转换成设定的数据格式；对所接收到的数据信息按照所述数据传输协议进行解析，获得所述第一物理属性数据；
也就是说，采集装置在采集到相关的数据信息后，先按照规定的数据传输协议将该数据信息转化为统一的数据格式，然后将转化后的数据信息通过USB、串口、蓝牙或者网络传输的数据信息进行传输，应用本发明方案的装置(例如计算机)接收到数据信息后，将转化后的数据信息按照所述数据传输协议进行解析得到所需的数据，即所述第一物理属性数据，其中，采用数据传输协议转化对数据信息进行转换、解析都可以采用现有的方式实现，在此不予赘述；
步骤S102：根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；
具体地，所述根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式的过程包括如下步骤：
将以颜色呈现或者虚拟温度计度数呈现确定成所述类型为温度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
将以位置呈现确定成所述类型为坐标值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
将以移动或者转动呈现确定成所述类型为速度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
将以颜色呈现确定成所述类型为颜色值的第一物理属性数据的呈现方式；
需要说明的是，确定第一物理属性数据的呈现方式可以包括上述任意一种或者多种实现方式，但也不限于上述所提及的实现方式；
步骤S103：按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现；
例如，所述呈现方式为颜色呈现，则所述虚拟元素的颜色则与所述第一物理属性数据相对应，所述呈现方式为移动呈现，则所述虚拟元素的移动速度则与所述第一物理属性数据相对应等等；
所述虚拟元素所呈现出来的物理属性可以是所述目标对象的原本物理属性相同的，例如，目标对象是一定的转速转动的，则所述虚拟元素也以同样的转速转动，所述虚拟元素所呈现出来的物理属性也可以是所述目标对象的原本物理属性不相同的，例如，目标对象的温度在不断的变化，也可以通过虚拟元素的颜色呈现目标对象的温度变化过程；
通过上述描述可知，有些情况下所述虚拟元素所呈现出来的物理属性可以是所述目标对象的原本物理属性不同的，对于这种情况则需要对所述第一物理属性数据进行相应的转换；为此，在其中一个实施例中，所述按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现的过程可以包括步骤：根据所述呈现方式以及所述类型判断是否需要将所述第一物理属性数据进行转换；若是，将所述第一物理属性数据转换成与所述呈现方式对应的第二物理属性数据，将所述第二物理属性数据通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现，若否，则将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现；
其中，在所述呈现方式与所述类型不相匹配时，判断需要将所述第一物理属性数据进行转换，例如，呈现方式为以颜色呈现，而第一物理属性数据为温度值，则两者不匹配；
在将所述第一物理属性数据转换成与所述呈现方式对应的第二物理属性数据时，可以根据预设的对应关系进行转换，例如，可以预先建立温度值与颜色值的对应关系，将所获取到的温度值根据该对应关系转换成所对应的颜色值。
此外，为了进一步提高直观性，所述按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现可以包括步骤：按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据通过虚拟元素在预设的与所述现实场景对应的虚拟场景中进行呈现；
例如，现实场景是用酒精灯在加热试管中的液体，可以用制图软件做一个虚拟的酒精灯和试管等构成的虚拟场景，其中，虚拟的酒精灯和试管的位置关系、尺寸与现实场景中的酒精灯和试管相匹配，在该虚拟场景中的一个虚拟元素呈现液体温度的变化。
据此，根据上述实施例的方案，其是获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据，根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式，按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现，由于可以将现实场景中的目标对象的物理属性通过虚拟元素呈现，使得现实场景中的目标对象(实际物体)与虚拟元素结合，而且可以根据需要设置不同的呈现方式，生动、方便地呈现实际物体的物理属性、物理属性变化。
上述本发明方案的实现方式，可以较佳的应用于教学中，具有较好的应用前景。以下通过几个应用方式进行说明，但需要说明的是，本发明方案的实现方式不限于以下几种，也不限于仅应用教学中。
一、描述液体的温度变化
场景：化学老师在课堂上加热一个烧杯中的液体
首先，老师用白板软件做一个虚拟的实验台(有烧杯有酒精灯等)与实际的实验台是一样的，烧杯中有“液体”这个虚拟元素(可用一个简单的矩形色块来表示等)。然后在真实的实验台上将一个温度传感器放入烧杯中，温度传感器将温度的数据实时地传输给计算机，计算机得到数据后就可以用这个数据来描述“液体”这个虚拟元素(矩形色块)的表现状态，如：温度比较低的时候虚拟元素的颜色是深蓝色，随着温度的不断升高虚拟元素的颜色慢慢的变成红色，这样学生就可以很直观的看到水的温度变化。
二、描述空间坐标变化
场景：在流体力学课程上研究漩涡的运动轨迹
首先，老师用白板软件做一个空间的坐标系，再画一个小球作为漩涡中的一个水分子，坐标系的0点为漩涡的最低点(可以设置成其它点，这样设置是为了便于理解和观察)。然后，将三维空间跟踪定位器的接收器放到漩涡的低部(与所建立的坐标系0点相对应)，将目标器从漩涡的上方向放入水中，三维空间跟踪器会实时检测目标器在漩涡中的位置并将位置数据传输给计算机，计算机得到数据后将这些数据作用于小球(虚拟元素)使其在坐标系中的位置发生变化同时画出小球位置的变化轨迹线，这样就能生动的展示出漩涡的去过轨迹了。
三、描述颜色变化
场景：美术老师在教学生画油画
由于画画用到的颜色是很丰富的，如果每一个颜色的去设置是很费力操作，而且还不容易找出合适的颜色。这时就可以用颜色传感器将老师色盘上的颜色扫一下，就可以获取相应的RGB，再将RGB的颜色数据传给计算机设置老师画画的画笔(虚拟元素)，这样老师就可以有非常丰富的颜色在计算机中完成自己的创作了。
根据上述本发明的场景对象信息呈现方法，本发明还提供一种场景对象信息呈现系统，以下就本发明的场景对象信息呈现系统的实施例进行详细说明。图2中示出了本发明的场景对象信息呈现系统实施例的结构示意图。为了便于说明，在图2中只示出了与本发明相关的部分。
如图2所示，本实施例的场景对象信息呈现系统包括获取模块201、处理模块202、呈现模块203，其中：
获取模块201，用于获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；
处理模块202，用于根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；
呈现模块203，用于按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
在其中一个实施例中，处理模块202可以包括：
第一处理单元，用于将以颜色呈现或者虚拟温度计度数呈现确定成所述类型为温度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
第二处理单元，用于将以位置呈现确定成所述类型为坐标值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
第三处理单元，用于将以移动或者转动呈现确定成所述类型为速度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
第四处理单元，用于将以颜色呈现确定成所述类型为颜色值的第一物理属性数据的呈现方式。
在其中一个实施例中，如图3所示，呈现模块203可以包括：
判断单元301，用于根据所述呈现方式以及所述类型判断是否需要将所述第一物理属性数据进行转换；
呈现单元302，用于在判断单元301的判定结果为是时，将所述第一物理属性数据转换成与所述呈现方式对应的第二物理属性数据，将所述第二物理属性数据通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
在其中一个实施例中，呈现模块203可以按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据通过虚拟元素在预设的与所述现实场景对应的虚拟场景中进行呈现。
本发明的场景对象信息呈现系统与本发明的场景对象信息呈现方法一一对应，在上述场景对象信息呈现方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于场景对象信息呈现系统的实施例中，特此声明。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种场景对象信息呈现方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；
根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；
按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
2.根据权利要求1所述的所述的场景对象信息呈现方法，其特征在于，所述获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据的过程包括如下步骤：
接收所述采集装置通过USB、串口、蓝牙或者网络传输的数据信息，其中，所述数据信息在传输前按照设定的数据传输协议转换成设定的数据格式；
对所接收到的数据信息按照所述数据传输协议进行解析，获得所述第一物理属性数据。
3.根据权利要求1所述的所述的场景对象信息呈现方法，其特征在于，所述根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式的过程包括如下步骤：
将以颜色呈现或者虚拟温度计度数呈现确定成所述类型为温度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
将以位置呈现确定成所述类型为坐标值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
将以移动或者转动呈现确定成所述类型为速度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
将以颜色呈现确定成所述类型为颜色值的第一物理属性数据的呈现方式。
4.根据权利要求1所述的所述的场景对象信息呈现方法，其特征在于，所述按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现的过程包括步骤：
根据所述呈现方式以及所述类型判断是否需要将所述第一物理属性数据进行转换；
若是，将所述第一物理属性数据转换成与所述呈现方式对应的第二物理属性数据，将所述第二物理属性数据通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
5.根据权利要求1所述的所述的场景对象信息呈现方法，其特征在于：
所述第一物理属性数据包括颜色值、温度值、速度值或者坐标值；
所述采集装置包括摄像头、跟踪定位器、距离传感器、转速传感器、温度传器、或者颜色传感器。
6.根据权利要求1所述的所述的场景对象信息呈现方法，其特征在于，所述按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现包括步骤：
按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据通过虚拟元素在预设的与所述现实场景对应的虚拟场景中进行呈现。
7.一种场景对象信息呈现系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取采集装置所采集的现实场景中的目标对象的第一物理属性数据；
处理模块，用于根据所述第一物理属性数据的类型确定所述第一物理属性数据的呈现方式；
呈现模块，用于按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据对应的物理属性通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
8.根据权利要求7所述的所述的场景对象信息呈现系统，其特征在于，所述处理模块包括：
第一处理单元，用于将以颜色呈现或者虚拟温度计度数呈现确定成所述类型为温度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
第二处理单元，用于将以位置呈现确定成所述类型为坐标值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
第三处理单元，用于将以移动或者转动呈现确定成所述类型为速度值的第一物理属性数据的呈现方式；
或者
第四处理单元，用于将以颜色呈现确定成所述类型为颜色值的第一物理属性数据的呈现方式。
9.根据权利要求7所述的所述的场景对象信息呈现系统，其特征在于，所述呈现模块包括：
判断单元，用于根据所述呈现方式以及所述类型判断是否需要将所述第一物理属性数据进行转换；
呈现单元，用于在所述判断单元的判定结果为是时，将所述第一物理属性数据转换成与所述呈现方式对应的第二物理属性数据，将所述第二物理属性数据通过对应所述目标对象的虚拟元素进行呈现。
10.根据权利要求7所述的所述的场景对象信息呈现系统，其特征在于：
所述呈现模块按照所述呈现方式将所述第一物理属性数据通过虚拟元素在预设的与所述现实场景对应的虚拟场景中进行呈现。
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