CN106131541A - 基于增强现实的智能显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于增强现实的智能显示装置及方法。该装置包括透明显示屏、眼睛位置捕捉装置、目标信息获取装置和处理单元；所述眼睛位置捕捉装置，用于识别出位于透明显示屏一侧的眼睛，并计算得到其相对于所述眼睛的位置信息a；所述目标信息获取装置，用于接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏另一侧的目标物相对于所述透明显示屏的位置信息d；所述处理单元，用于根据位置信息b和位置信息a计算得到所述眼睛相对于透明显示屏的位置信息c，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏在相应的位置上显示增强信息。本发明能解决没有头戴式眼镜就无法体验增强现实技术的问题。

Description

基于增强现实的智能显示装置及方法

技术领域

本发明涉及基于增强现实的智能显示技术。

背景技术

增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术由1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。

目前的增强现实技术一般都是应用于头戴式眼镜，还没出现一种户外的，且不需要头戴式眼镜的显示增强体验。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于增强现实的智能显示装置，其能解决没有头戴式眼镜就无法体验增强现实技术的问题。

本发明的目的之二在于提供一种基于增强现实的智能显示方法，其能解决没有头戴式眼镜就无法体验增强现实技术的问题。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

基于增强现实的智能显示装置，其包括透明显示屏、眼睛位置捕捉装置、目标信息获取装置和处理单元；

所述眼睛位置捕捉装置，用于识别出位于透明显示屏一侧的眼睛，并计算得到其相对于所述眼睛的位置信息a；

所述目标信息获取装置，用于接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏另一侧的目标物相对于所述透明显示屏的位置信息d；

所述处理单元，用于根据位置信息b和位置信息a计算得到所述眼睛相对于透明显示屏的位置信息c，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏在相应的位置上显示增强信息；

其中，所述位置信息b为眼睛位置捕捉装置相对于透明显示屏的位置。

优选的，所述眼睛位置捕捉装置位于透明显示屏的左侧或右侧或顶部。

优选的，所述眼睛位置捕捉装置为具有数据运算能力的摄像头模块。

优选的，所述目标信息获取装置包括安装于目标物的定位装置以及与定位装置通信的服务器，所述服务器用于根据定位装置的位置信息与透明显示屏的位置信息计算得到所述位置信息d。

优选的，所述定位装置为GPS定位模块、RFID定位模块、WIFI定位模块、UWB定位模块、视频定位模块、红外测距定位模块、雷达测距定位模块、GPRS定位模块和超声波定位模块中的一种。。

优选的，透明显示屏的位置信息预先存储在服务器中，或者透明显示屏上安装有用于向所述服务器发送其位置信息的定位器。

优选的，将显示增强信息的位置记为Q(q_x，q_y)，其中， l_pix是透明显示屏在长度方向上的分辨率，w_pix是透明显示屏在宽度方向上的分辨率，l是透明显示屏的物理显示长度，w是透明显示屏的物理显示宽度；将目标物在透明显示屏上显示屏的物理坐标记为P(p_x，p_y，p_z)，p_y＝0，位置信息d为向量d(d_x，d_y，d_z)，位置信息c为向量c(c_x，c_y，c_z)，将向量e(e_x，e_y，e_x)记为向量d与向量c的差值，则x表示透明显示屏的长度方向，z表示透明显示屏的宽度方向，y与x、z构成的平面垂直。

优选的，位置信息b预先存储在处理单元中。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

基于增强现实的智能显示方法，其应用于本发明所述的智能显示装置中，该智能显示方法包括以下步骤：

眼睛位置捕捉装置识别出位于透明显示屏一侧的眼睛，并计算得到其相对于所述眼睛的位置信息a；

目标信息获取装置接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏另一侧的目标物相对于所述透明显示屏的位置信息d；

处理单元根据位置信息b和位置信息a计算得到所述眼睛相对于透明显示屏的位置信息c，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏在相应的位置上显示增强信息；

其中，所述位置信息b为眼睛位置捕捉装置相对于透明显示屏的位置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

用户在户外行走的过程中，只要经过透明显示屏，就可以在透明显示屏上看到透明显示屏后面的目标物的增强信息，而不必佩戴头戴式眼镜，提高了用户体验感。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的基于增强现实的智能显示装置的结构示意图；

图2为本发明较佳实施例的基于增强现实的智能显示方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，一种基于增强现实的智能显示装置，其包括透明显示屏10、眼睛位置捕捉装置20、目标信息获取装置和处理单元。

所述眼睛位置捕捉装置20，用于识别出位于透明显示屏10一侧的眼睛100(即用户的眼睛位置)，并计算得到其相对于所述眼睛100的位置信息a(即向量a)；

所述目标信息获取装置，用于接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏10另一侧的目标物200(例如行驶中的公交车)相对于所述透明显示屏10的位置信息d(即向量d)；

所述处理单元，用于根据位置信息b(即向量b)和位置信息a计算得到所述眼睛100相对于透明显示屏10的位置信息c(即向量c)，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏在相应的位置300上显示增强信息。所述位置信息b为眼睛位置捕捉装置20相对于透明显示屏10的位置。本实施例的位置信息b可以预先存储在处理单元中。

本实施例的眼睛位置捕捉装置20固定安装在透明显示屏10的顶部(当然，根据需要，也可以安装在透明显示屏10的左侧或右侧)。

本实施例的眼睛位置捕捉装置20为具有数据运算能力的摄像头模块，例如微软公司的Kinect。

本实施例的目标信息获取装置包括安装于目标物200的定位装置以及与定位装置通信的服务器，所述服务器用于根据定位装置的位置信息与透明显示屏10的位置信息计算得到所述位置信息d。所述定位装置可以是GPS定位模块、RFID定位模块、WIFI定位模块、UWB定位模块、视频定位模块、红外测距定位模块、雷达测距定位模块、GPRS定位模块或超声波定位模块等。也就是说，采用定位技术，可以得到目标物200相对于透明显示屏20的位置数据。处理单元从服务器中获取对应的目标物200相对于透明显示屏20的位置数据，处理单元可以从硬件编号(如GPS模块的硬件编号、RFID模块的硬件编号等)区分是哪个目标物。

当然，从实现角度考虑，透明显示屏10的位置信息可以预先存储在服务器中，也可以是，透明显示屏10上安装有用于向所述服务器发送其位置信息的定位器(如GPS模块、RFID模块等)。

增强信息在透明显示屏10上的位置300的计算过程如下：

首先，作如下定义：

透明显示屏10中心点的物理坐标为o(0,0,0)；

被用户观察的目标物200为空间坐标的y轴正方向(y>0)；

用户所处空间坐标为y轴负方向(y<0)；

透明显示屏10垂直向上是z轴正方向(z>0)；

透明显示屏10垂直向下是z轴负方向(z<0)；

透明显示屏10右侧是x轴正方向(x>0)；

透明显示屏10左侧是x轴负方向(x<0)。

也就是说，x表示透明显示屏10的长度方向，z表示透明显示屏10的宽度方向，y与x、y构成的平面垂直。

眼睛位置捕捉装置20的位置的矢量坐标是向量b(b_x，b_y，b_z)；

用户的眼睛100相对于眼睛位置捕捉装置的矢量坐标是a(a_x，a_y，a_z)；

则根据向量运算法则，用户的眼睛100相对于透明显示屏10的矢量坐标是c(c_x，c_y，c_z)；

那么，目标物200在透明显示屏10上显示的物理坐标P(p_x，p_y，p_z)是：向量e(e_x，e_y，e_x)为向量d与向量c的差值。因为P与x-z平面相交，所以p_y＝0,将p_y代入上述方程即可求出p_x、p_z。

则显示增强信息的位置300的坐标为Q(q_x，q_y)，其中， l_pix是透明显示屏在长度方向上的分辨率，w_pix是透明显示屏在宽度方向上的分辨率，l是透明显示屏的物理显示长度，w是透明显示屏的物理显示宽度。如果位置300的坐标Q(q_x，q_y)超出透明显示屏10的显示范围，则不显示，否则显示增强信息。

如图2所示，本实施例还提出一种基于增强现实的智能显示方法，其应用于本如图1所示的智能显示装置中，该智能显示方法包括以下步骤：

步骤S1、眼睛位置捕捉装置20识别出位于透明显示屏10一侧的眼睛100，并计算得到其相对于所述眼睛100的位置信息a；

步骤S2、目标信息获取装置接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏另一侧的目标物200相对于所述透明显示屏10的位置信息d；

步骤S3、处理单元根据位置信息b和位置信息a计算得到所述眼睛100相对于透明显示屏10的位置信息c，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏10在相应的位置300上显示增强信息；

其中，所述位置信息b为眼睛位置捕捉装置20相对于透明显示屏10的位置。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于增强现实的智能显示装置，其特征在于，包括透明显示屏、眼睛位置捕捉装置、目标信息获取装置和处理单元；

所述眼睛位置捕捉装置，用于识别出位于透明显示屏一侧的眼睛，并计算得到其相对于所述眼睛的位置信息a；

所述目标信息获取装置，用于接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏另一侧的目标物相对于所述透明显示屏的位置信息d；

所述处理单元，用于根据位置信息b和位置信息a计算得到所述眼睛相对于透明显示屏的位置信息c，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏在相应的位置上显示增强信息；

其中，所述位置信息b为眼睛位置捕捉装置相对于透明显示屏的位置。

2.如权利要求1所述的智能显示装置，其特征在于，所述眼睛位置捕捉装置位于透明显示屏的左侧或右侧或顶部。

3.如权利要求1所述的智能显示装置，其特征在于，所述眼睛位置捕捉装置为具有数据运算能力的摄像头模块。

4.如权利要求1所述的智能显示装置，其特征在于，所述目标信息获取装置包括安装于目标物的定位装置以及与定位装置通信的服务器，所述服务器用于根据定位装置的位置信息与透明显示屏的位置信息计算得到所述位置信息d。

5.如权利要求4所述的智能显示装置，其特征在于，所述定位装置为GPS定位模块、RFID定位模块、WIFI定位模块、UWB定位模块、视频定位模块、红外测距定位模块、雷达测距定位模块、GPRS定位模块和超声波定位模块中的一种。。

6.如权利要求4所述的智能显示装置，其特征在于，透明显示屏的位置信息预先存储在服务器中，或者透明显示屏上安装有用于向所述服务器发送其位置信息的定位器。

7.如权利要求1所述的智能显示装置，其特征在于，将显示增强信息的位置记为Q(q_x，q_y)，其中，l_pix是透明显示屏在长度方向上的分辨率，w_pix是透明显示屏在宽度方向上的分辨率，l是透明显示屏的物理显示长度，w是透明显示屏的物理显示宽度；将目标物在透明显示屏上显示屏的物理坐标记为P(p_x，p_y，p_z)，p_y＝0，位置信息d为向量d(d_x，d_y，d_z)，位置信息c为向量c(c_x，c_y，c_z)，将向量e(e_x，e_y，e_x)记为向量d与向量c的差值，则x表示透明显示屏的长度方向，z表示透明显示屏的宽度方向，y与x、z构成的平面垂直。

8.如权利要求1所述的智能显示装置，其特征在于，位置信息b预先存储在处理单元中。

9.基于增强现实的智能显示方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任意一项所述的智能显示装置中，该智能显示方法包括以下步骤：

眼睛位置捕捉装置识别出位于透明显示屏一侧的眼睛，并计算得到其相对于所述眼睛的位置信息a；

目标信息获取装置接收处理单元的请求指令，并向处理单元发送位于透明显示屏另一侧的目标物相对于所述透明显示屏的位置信息d；

处理单元根据位置信息b和位置信息a计算得到所述眼睛相对于透明显示屏的位置信息c，并根据位置信息c与位置信息d，驱动透明显示屏在相应的位置上显示增强信息；

其中，所述位置信息b为眼睛位置捕捉装置相对于透明显示屏的位置。