CN107895330B - 一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，包括：场景数据采集前端部分、平台部分和VR交互终端部分；所述场景数据采集前端部分包括：场景数据采集物联网和便携式前端盒子；所述平台部分包括VR场景构建系统、交互系统、场景服务系统、宽带无线网络系统；所述VR交互终端部分包括VR头套显示设备、座椅式VR设备、蓝牙模块和用户手机。本发明利用虚拟现实技术呈现的旅游场景具有旅行者个人视角上的变化和渐进的代入体验，可以实现游客用户之间的共享场景和交流，使游客能够置身在虚拟场景中拍摄自己的合影，解决了旅游中游客游乐服务体验效果较差的问题。

Description

一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台

技术领域

本发明涉及信息化技术领域，具体为一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台。

背景技术

在信息化的时代背景下，旅游方式也在经历本质的变化。智慧旅游以物联网、智能化终端设备、海量数据采集和处理平台为基础，将传统的旅游资源转化为丰富和动态的信息资源，并实现深度开发，服务于广大游客，提供多样化、互动化、个性化、自由化的旅游体验。

当前，以智慧旅游功能为核心的游客服务平台正在高速建设与发展之中。这些平台属于综合性的网络平台，除了旅游相关信息的发布查询功能以及门票、车票、旅店预定等电子商务功能以外，还普遍设置了导航导览等多重功能。智慧旅游的导航功能是展示旅游景点的交通状况和人流密度，根据游客的目的地实现游览路径规划，以及提供行进过程当中的方向引导。导览功能是根据游客所在实时位置，判断游客身处的景点及其环境，提供语音、图片、文字、视频等多种媒体形式的景点介绍，以及周边参观、饮食、购物等方面的推荐。这些游客服务平台一般以用户的手机等电子设备作为人机交互终端，并且配合告示牌、大屏幕等显示设备。

现有的智慧旅游服务平台能够为旅游信息和服务的获取提供一定的便利，但是只能作为旅游当中一种辅助性的工具，不能增强游客在旅游过程中视觉、听觉、触觉等维度上的感官体验。事实上，智慧旅游的核心不仅仅在于各种信息的传递，更重要的是，运用智能化的技术手段，在各种场景下为游客提供身心愉悦的体验和感受。

比如，出门旅游虽然是一件高兴事，但是也会给旅客的身体带来一定的负荷，甚至是体力透支。比如，很多自然风光和名胜古迹都分布在偏远的乡野和山区，需要长距离徒步或者攀爬，道路险峻狭窄，对于老年人、带幼儿的旅客或者体力不支者来说，往往不得不中途放弃，也就无法感受到目的地的风光景致了。节假日外出旅游还难免会碰到游客扎堆的情况，参观一个景点或是乘坐一个游乐设施有时候要排队一个小时以上，游客在排长队的过程中身体和情绪都无法得到任何愉悦，也使得很多没有那么多时间或者不愿意等待的游客无法完整体验旅游的乐趣。另外，有些游客由于恐高、晕船、胆小、心脏病等原因，不能参与一些水上项目、高空项目和刺激性项目。因此，如何能够填补游客由于各种主客观因素而在旅游的某些阶段、某些场景当中发生的体验空白，就成为了智慧旅游平台所需要解决的一个重要问题。

VR技术即虚拟现实技术，通过计算机生成实时动态的三维立体逼真图像，由VR头套显示设备进行显示，配合声音、温度、触感等信号，以极高的还原度模拟真实环境以及用户在真实环境下的视觉、听觉和体感。VR技术相比传统的三维显示其突出的优势是能够使用户达到完全身临其境的沉浸效应。

将虚拟现实在旅游当中应用的现有技术，主要是将从旅游景点拍摄的立体视觉画面以及采集的环境数据事先构建为虚拟现实场景，然后通过VR头套显示设备以及多维体验舱进行还原。例如，中国专利文献CN106844462A公开了“虚拟旅游方法及装置、虚拟现实推送终端、虚拟现实系统”，接收用户输入的地理位置，根据地理位置，查找地理位置网格关系映射库，找到与地理位置匹配的网格；在带有网格的地图上，显示地理位置上的旅游景点的虚拟现实场景。中国专利文献CN106775528A公开了“一种虚拟现实的旅游系统”，包括服务器和一个或多个用户端；服务器包括图像采集模块、数据处理模块、环境参数采集模块、数据发送模块和环境数据库；所述用户端包括数据收发模块、数据展示模块和环境控制模块；所述环境控制模块包括温度控制单元、湿度控制单元、风机控制单元和控制模块；通过虚拟现实头盔能够将拍摄的视频数据充分展示给用户，使用户沉浸在虚拟现实头盔展现的虚拟画面之中，同时，通过环境控制模块根据景区内的环境参数对用户所在的环境进行调节，增强用户虚拟旅游的真实性，使用户足不出户便能感受各地的美景。

上述现有技术存在以下不足之处：首先，基于旅游景点现场预先布设好的立体摄像装置和各类传感器采集的数据，按照固定的模型渲染构建虚拟现实场景，因此通过VR头套显示设备对用户呈现的场景具有既定的内容、视角与变化方式，缺乏站在旅行者个人视角上的变化和渐进的代入式过程，缺乏个性化的呈现内容。并且，现有技术一般是针对景点的风光进行虚拟现实场景的构建和呈现，对于过山车、蹦极、激流勇进等旅游中的游乐设施和项目则缺少利用虚拟现实场景的体验方式。其次，旅游经常是以家人、朋友、驴友等团队出行的方式展开，不同的人在同一场景之下相互交流自身独特的感受，是旅游体验重要的组成部分，然而现有的虚拟现实设备应用于旅游时并不能提供以上交流共享方面的功能。第三，现有技术只能依靠VR头套显示设备和体验舱实现视觉、触觉、听觉等多方面对虚拟现实场景的逼真呈现，而用户处在接受者的地位，而旅游的价值不仅仅在于被动的观看和接受，还在于主动的参与和介入，例如拍照，而现有技术不能提供完美仿真旅游体验的全过程服务，用户不能置身在虚拟场景中拍摄自己的合影，也不能与虚拟场景实现双向的互动。因此，现有技术中的虚拟现实设备从体验来看更像是观赏多维立体电影，而不能还原旅游过程中的体验和乐趣。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对上述背景技术旅游中现有技术的不足，本发明提供了一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，本发明以虚拟现实技术为基础，在前端立体视觉画面和环境数据采集、虚拟现实场景构建与区域化广播、多用户场景共享交互、虚拟现实场景下的参与式旅游服务等多个方面实施改进，为没有亲临真实场景的游客提供在视、听、触觉感知和整个行为过程中高度还原真实场景下旅游体验的数字化服务。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，所述游客服务平台包括：场景数据采集前端部分、平台部分和VR交互终端部分；

所述场景数据采集前端部分包括：场景数据采集物联网和便携式前端盒子；

所述场景数据采集物联网布设在真实旅游场景之中，包括立体摄像头集群、环境数据传感器集群、数据汇聚中心；所述立体摄像头集群包括布设在真实旅游场景之中的若干立体成像全高清摄像头节点，每个立体成像全高清摄像头节点具有支持全高清分辨率拍摄的双摄像头模组、视频编码模组以及支持物联网组网传输协议的宽带无线通信模组，所述宽带无线通信模组基于物联网组网传输协议连接所述数据汇聚中心并且将双摄像头模组拍摄获得的立体成像场景画面数据传输至所述数据汇聚中心；所述环境数据传感器集群包括布设在真实旅游场景之中的多种类型的若干传感器节点，每个传感器节点具有信号传感模组以及支持物联网组网传输协议的无线消息收发模组，所述无线消息收发模组基于物联网组网传输协议连接所述数据汇聚中心并且将信号传感模组感应获得的真实旅游场景环境参数数据以上行消息的方式传输至所述数据汇聚中心；所述数据汇聚中心根据所述立体成像全高清摄像头节点与传感器节点的位置，匹配表示同一个真实旅游场景的立体成像场景画面数据和环境参数数据，并且将匹配后的数据实时打包传输至所述平台部分；

所述便携式前端盒子由处于真实旅游场景之中的人所携带，该便携式前端盒子包括立体成像鱼眼全高清摄像头组、音视频编码器、麦克风、多类型传感器单元、人机交互接口、GPS定位模块以及无线通讯单元；所述立体成像鱼眼全高清摄像头组包括支持全高清分辨率拍摄的鱼眼双摄像头模组，鱼眼双摄像头模组的输出端与音视频编码器的输入端电连接；所述麦克风采集真实旅游场景的声音信号，麦克风输出端与音视频编码器的输入端电连接；所述多类型传感器单元集成了多种类型的传感器模组，多类型传感器单元用于感应获得真实旅游场景的环境参数数据并生成环境参数上行消息；GPS定位模块用于定位便携式前端盒子的实时位置并生成位置上行消息；所述音视频编码器、多类型传感器单元、GPS定位模块的输出端与无线通讯单元的输入端电连接，所述无线通讯单元将编码的音视频数据、环境参数上行消息、位置上行消息实时无线上传至所述平台部分；所述无线通讯单元无线接收所述平台部分下发的交互消息，并通过所述人机交互接口输出该交互消息；

所述平台部分包括VR场景构建系统、交互系统、场景服务系统、宽带无线网络系统；

所述VR场景构建系统基于前端部分的各个立体成像全高清摄像头节点所提供的全景立体成像场景画面数据，将每个节点所在位置作为预定视点，拼接获得该预定视点处的全景立体场景画面，并且结合传感器节点提供的环境参数数据，构建场景环境还原控制量，将全景立体场景画面和场景环境还原控制量作为节点关联记录文件，存储于该系统的场景数据库内；

所述交互系统获得便携式前端盒子采集并上传的半全景立体场景画面，并且获得所述便携式前端盒子上传的环境参数上行消息和位置上行消息，根据环境参数生成对应的携带者环境还原控制量，根据位置生成携带者的行进路径，将半全景立体场景画面以及携带者环境还原控制量、行进路径编辑为与便携式前端盒子的携带者对应的携带者关联记录文件，记录到所述场景数据库；

所述场景服务系统用于实现便携式前端盒子与VR交互终端部分之间的场景的共享以及消息交流，并且用于进行VR交互终端部分使用者置身虚拟现实场景中的拍照；

所述宽带无线网络系统用于提供覆盖旅游景区部分或者全部区域的宽带无线网络；所述VR交互终端部分接入该宽带无线网络，从而实现与平台部分的双向数据通信；

所述VR交互终端部分包括VR头套显示设备、座椅式VR设备、蓝牙模块和用户手机。

优选的是，所述VR场景构建系统具体包括：圆柱面投影变换模块、场景画面拼接模块、场景环境还原模块、链接模块以及场景数据库；所述圆柱面投影变换模块对每个立体成像全高清摄像头节点拍摄的场景画面执行投影变换，映射为圆柱形面场景图像；场景画面拼接模块对于相互具有一定重叠的圆柱形面场景画面进行拼接处理，从而在圆柱形面坐标系下的全景立体场景画面；所述场景环境还原模块获得与每个立体成像全高清摄像头节点所在的真实旅游场景相匹配的环境参数数据，并且根据环境参数数据构造构建场景环境还原控制量；所述链接模块用于生成保存同一个真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面以及场景环境还原控制量的节点关联记录文件，并且生成各个立体成像全高清摄像头节点所在的真实旅游场景的节点关联记录文件相互之间的访问链接路径，从而实现在各个节点所在真实旅游场景之间的切换；所述场景数据库用于保存同一个真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面以及场景环境还原控制量的节点关联记录文件。

进一步优选的是，所述场景画面拼接模块采用基于区域的匹配算法，对于两幅相邻的圆柱形面场景画面，通过计算像素值的相似性度量，搜索具有高相似度像素值分布的图像区域，从而确定两幅圆柱形面场景画面的拼接位置。

优选的是，所述交互系统根据携带者的行进路径，将所述携带者关联记录文件插入到节点之间的访问链接路径之中，从而在两个立体成像全高清摄像头节点真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面之间呈现便携式前端盒子提供的半全景立体场景画面作为过渡。

优选的是，所述场景服务系统包括场景共享模块，所述场景共享模块包括配对功能、消息收发功能以及场景共享功能；所述配对功能实现便携式前端盒子与VR交互终端部分之间登记配对；所述消息收发功能实现在配对的便携式前端盒子与VR交互终端部分之间相互收发语音或者多媒体形式的消息；所述场景共享功能由场景共享模块向VR交互终端部分传输便携式前端盒子对应的携带者关联记录文件。

优选的是,所述场景服务系统包括场景介入拍照模块,用于将VR交互终端部分采集的用户个人图像叠加在全景立体成像场景画面或者半全景立体成像场景画面之上，生成虚拟现实旅游场景照片，并且将所述虚拟现实旅游场景照片发送给VR交互终端部分。

优选的是，所述VR头套显示设备由游客用户随身携带，且所述座椅式VR设备设置在旅游景点的固定场所。

优选的是，所述座椅式VR设备设置的体验仓内具有温度调节装置、湿度调节装置、喷气装置以及震动装置。

优选的是，所述环境数据传感器集群的传感器节点包括包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器。

优选的是，所述便携式前端盒子的传感器模组包括：温度传感器、湿度传感器、风力传感器、震动传感器和光照强度传感器。

(三)有益效果

本发明提供了一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，具备以下有益效果：

本发明以信息化技术手段，为游客提供不同于以往的数字化智慧旅游体验，以虚拟现实技术为基础构建智能化游客服务平台，本发明利用虚拟现实技术呈现的旅游场景具有旅行者个人视角上的变化和渐进的代入体验，对于过山车、蹦极、激流勇进等旅游中的游乐设施和项目提供了利用虚拟现实场景的体验方式，可以实现游客用户之间的共享场景和交流，使游客能够置身在虚拟场景中拍摄自己的合影，解决了旅游中游客游乐服务体验效果较差的问题。

附图说明

图1为本发明游客服务平台的整体系统示意图；

图2为本发明立体成像全高清摄像头节点的结构框图；

图3为本发明传感器节点的结构框图；

图4为本发明便携式前端盒子结构框图；

图5为本发明VR场景构建系统和交互系统的结构框图；。

图6为本发明场景服务系统结构框图。

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明公开的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台。所述游客服务平台包括：场景数据采集前端部分1、平台部分2和VR交互终端部分3。

如图1，所述场景数据采集前端部分1具体包括：场景数据采集物联网10和便携式前端盒子11。

所述场景数据采集物联网10布设在真实旅游场景之中，包括：立体摄像头集群、环境数据传感器集群、数据汇聚中心1003。所述立体摄像头集群包括布设在真实旅游场景之中的若干立体成像全高清摄像头节点1001。如图2所示，每个立体成像全高清摄像头节点1001具有支持全高清分辨率拍摄的双摄像头模组1001A、视频编码模组1001B以及支持物联网组网传输协议的宽带无线通信模组1001C。所述宽带无线通信模组1001C基于物联网组网传输协议连接所述数据汇聚中心1003，双摄像头模组1001A中的两个全高清摄像头分别采集具有左眼、右眼视差的场景图像，并且通过支撑双摄像头模组1001A的云台转动，实现360度视角范围的场景图像拍摄，从而双摄像头模组1001A拍摄获得左眼的360度全景的场景画面序列、右眼的360度全景场景画面序列，共同组成全景立体成像场景画面序列，该序列的场景画面经过视频编码模组1001B编码，然后传输至所述数据汇聚中心1003。所述环境数据传感器集群包括布设在真实旅游场景之中的若干传感器节点1002，传感器节点1002内置多种类型的传感器，包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器，如图3所示，每个传感器节点1002具有信号传感模组1002A以及支持物联网组网传输协议的无线消息收发模组1002B；信号传感模组1002A实现温度、湿度、风力等多类型环境参数的感测，所述无线消息收发模组1002B基于物联网组网传输协议连接所述数据汇聚中心1003，并且将信号传感模,1002A感应获得的真实旅游场景环境参数数据以上行消息的方式传输至所述数据汇聚中心1003。所述数据汇聚中心1003根据所述立体成像全高清摄像头节点1001与传感器节点1002的位置，匹配表示同一个真实旅游场景的全景立体成像场景画面数据和环境参数数据，并且将匹配后的数据实时打包传输至所述平台部分2。

所述便携式前端盒子11由处于真实旅游场景之中的人所携带，该便携式前端盒子11的具体结构如图4所示，包括立体成像鱼眼全高清摄像头组1101、音视频编码器1102、麦克风1103、多类型传感器单元1104、人机交互接口1105、GPS定位模块1106以及无线通讯单元1107。所述立体成像鱼眼全高清摄像头组1101包括支持全高清分辨率拍摄的鱼眼双摄像头模组，双摄像头模组分别采集左、右视差画面，且通过鱼眼镜头可达到180度以上的半全景成像视角范围，鱼眼双摄像头模组的输出端与音视频编码器1102的输入端电连接。所述麦克风1103采集真实旅游场景的声音信号，麦克风1103输出端与音视频编码器1102的输入端电连接。所述多类型传感器单元1104集成了多种类型的传感器模组，包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、震动传感器和光照强度传感器的模组，多类型传感器单元1104用于感应获得真实旅游场景的温度、湿度、风力、光照以及携带者经历的震动等环境参数数据，并生成环境参数上行消息。GPS定位模块1106用于定位便携式前端盒子的实时位置并生成位置上行消息。所述音视频编码器1102、多类型传感器单元1104、GPS定位模块1106的输出端与无线通讯单元1107的输入端电连接，所述无线通讯单元1107将编码的音视频数据、环境参数上行消息、位置上行消息实时无线上传至所述平台部分2。所述无线通讯单元1107无线接收所述平台部分2下发的交互消息，并通过所述人机交互接口1105输出该交互消息。

如图1所示，所述平台部分2包括：VR场景构建系统20、交互系统21、场景服务系统22、宽带无线网络系统23。

VR场景构建系统20是平台部分2的核心系统，其基于场景数据采集物联网10的各个立体成像全高清摄像头节点1001所提供的全景立体成像场景画面数据，将每个节点所在位置作为预定视点，拼接获得该预定视点处的全景立体场景画面，并且结合传感器节点1002提供的环境参数数据，构建场景环境还原控制量，将全景立体场景画面和场景环境还原控制量存储于该系统的场景数据库内，从而实现虚拟现实场景的生成。如图5所示，该VR场景构建系统20具体包括：圆柱面投影变换模块2001、场景画面拼接模块2002、场景环境还原模块2003、链接模块2004以及场景数据库2005。利用每个立体成像全高清摄像头节点1001提供的若干幅具有一定重叠的场景画面，拼接为全景场景画面，并且通过分别拼接相互具有一定视差的左、右眼的全景场景画面，形成全景立体场景画面。对于立体成像全高清摄像头节点1001在同一个视点处以不同的角度拍摄的场景画面，若直接拼接会引起严重的扭曲现象，因此要将这些场景画面映射到一个统一的圆柱形面上，形成圆柱形面场景图像。故而，圆柱面投影变换模块2001对每幅场景画面执行投影变换。该投影变换过程中，以该圆柱形面中心线为原点，以成像焦距f作为圆柱形面的半径，建立圆柱形面场景图像的坐标系，平面的场景画面中的像素点坐标(x,y)到圆柱形面场景图像的像素点坐标(x’,y’)的投影变换的算式为：

其中W、H分别为平面场景画面的宽度和高度。圆柱面投影变换模块2001通过上述投影变换公式，将每个立体成像全高清摄像头节点1001提供的该视点下的每幅平面场景画面映射为圆柱形面场景画面。场景画面拼接模块2002对于各幅相互具有一定重叠的圆柱形面场景画面进行拼接处理，从而在圆柱形面坐标系下的全景场景画面。场景画面拼接模块2002采用基于区域的匹配算法，对于两幅相邻的圆柱形面场景画面，通过计算像素值的相似性度量，搜索具有高相似度像素值分布的图像区域，从而确定两幅圆柱形面场景画面的拼接位置。两个图像区域的像素值相似性度量的计算公式为：

其中像素点(i,j)属于第一幅圆柱形面场景画面的部分图像区域，P(i,j)是该像素点的像素值，像素点(k,l)属于第二幅圆柱形面场景画面的部分图像区域，P(k,l)表示该像素点的像素值，且像素点(k,l)位置与像素点(i,j)相同，如果相似性度量M小于阈值，则识别两个图像区域为高相似度像素灰度分布的图像区域，也即属于拼接位置。进而，场景画面拼接模块2002在所识别的拼接位置处，通过图像融合进行拼接，形成圆柱形面坐标系下的全景场景画面，图像融合过程中拼接位置的像素点值：

P′(i,j)＝d·P(i,j)+(1-d)·P(k,l)

其中P′(i,j)表示拼接位置处某像素点图像融合后的值，像素点(i,j)属于第一幅圆柱形面场景画面拼接区域中相同位置处的像素点，P(i,j)是该像素点的像素值，像素点(k,l)属于第二幅圆柱形面场景画面拼接区域中相同位置处的像素点，P(k,l)表示该像素点的像素值；d为加权系数，且0<d<1。针对每个立体成像全高清摄像头节点1001所在的视点，场景画面拼接模块2002对该视点下左眼的圆柱形面场景画面进行拼接，形成左眼的全景场景画面；进而对该视点下右眼的圆柱形面场景画面进行拼接，形成右眼的全景场景画面；左、右眼具有一定视差的全景场景画面组合形成该视点下的全景立体场景画面，从而，每个立体成像全高清摄像头节点1001所在的视点均具有相应的全景立体成像场景画面，该全景立体成像场景画面反映了该节点所在的真实旅游场景的视觉体验。场景环境还原模块2003从数据汇聚中心1003获得与每个节点所在的真实旅游场景相匹配的环境参数数据，并且根据环境参数数据构造构建场景环境还原控制量，该场景环境还原控制量用于控制VR交互终端部分3的设施还原真实旅游场景的温度、湿度以及风速环境。所述链接模块2004用于生成同一个真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面以及场景环境还原控制量的关联记录文件，称之为节点关联记录文件。场景数据库2005用于保存同一个真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面以及场景环境还原控制量的节点关联记录文件。并且，所述链接模块2004还用于生成各个节点所在的真实旅游场景的节点关联记录文件相互之间的访问链接路径，从而实现在各个节点所在真实旅游场景之间的切换。

在VR交互终端部分3还原和呈现真实旅游场景的过程中，如果从一个节点所在的场景直接跳转到另外一个节点所在的场景，则会表现出比较明显的跳跃感，如同电影中的镜头切换，而不能产生旅游过程中在旅行者个人视角上场景变化和渐进的代入式过程。为此，本发明的所述平台部分2设置了交互系统21，该交互系统21通过获得便携式前端盒子11采集并上传的半全景立体场景画面，并且获得该盒子上传的环境参数上行消息、位置上行消息，根据环境参数生成对应的携带者环境还原控制量，根据位置生成携带者的行进路径，将半全景立体场景画面以及携带者环境还原控制量、行进路径编辑为与盒子的携带者对应的携带者关联记录文件，记录到场景数据库2005；根据携带者的行进路径是在哪两个立体成像全高清摄像头节点1001之间，将该携带者关联记录文件插入到这两个节点之间的访问链接路径之中，从而在两个立体成像全高清摄像头节点1001真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面之间，由VR交互终端部分3呈现该半全景立体场景画面作为过渡，并且按照携带者关联记录文件记录的携带者环境还原控制量控制VR交互终端部分3还原携带者所在场景的环境状态，这样使得旅游路线上两个节点的全景立体成像场景画面之间的过渡更为流畅自然，通过旅行者个人视角更贴近实际旅游过程中随着行进变化的视觉感官。VR交互终端部分3的用户可以在体验了一个节点的虚拟现实场景之后，无缝切换至被插入的携带者个人所在的虚拟现实场景，从而跟随携带者个人的行进体验场景的渐进变化，当根据携带者个人的行进路径，到达下一个节点，则再次无缝切换至节点的虚拟现实场景。交互系统21还可以实现节点虚拟现实场景与携带者虚拟现实场景之间的视角同步，即由交互系统21将便携式前端盒子11采集并上传的半全景立体场景画面与节点关联记录文件的全景立体成像场景画面进行基于相似性度量的匹配，从而控制VR交互终端部分3呈现的节点虚拟现实场景中全景立体成像场景画面的视角，使之与便携式前端盒子11携带者的视角一致，以便更加有利于共同的场景体验与分享。

而且，对于过山车、蹦极、激流勇进等旅游中的游乐设施和项目，现有技术中并没有实现虚拟现实场景体验的方式。而交互系统21可以获得参与以上游乐设施和项目的携带者佩戴的便携式前端盒子11所采集并上传的半全景立体场景画面，结合该盒子上传的环境参数生成携带者环境还原控制量，记录为携带者关联记录文件。VR交互终端部分3通过还原和呈现携带者关联记录文件，使得用户能够获得以上游乐过程中在视觉、触觉、听觉等多方面的体验。

场景服务系统22参见图6，具体包括场景共享模块2201和场景介入拍照模块2202。场景共享模块2201用于实现便携式前端盒子11与VR交互终端部分3之间的通信传输，从而实现场景的共享以及消息交流。场景共享模块2201的功能具体包括：(1)配对功能，即在便携式前端盒子11与VR交互终端部分3之间交换配对码，具有相同配对码的便携式前端盒子11与VR交互终端部分3被场景共享模块2201在设备管理表中登记为相互配对，相互配对的便携式前端盒子11与VR交互终端部分3之间可以进行消息通信，并且VR交互终端部分3可以实时获取与之配对的便携式前端盒子11携带者关联记录文件。(2)消息收发功能，场景共享模块2201在配对的便携式前端盒子11与VR交互终端部分3之间相互收发语音或者多媒体形式的消息；便携式前端盒子11通过其人机交互接口1105显示或者播放收到的消息，而VR交互终端部分3则语音播放或者在VR全景显示中插入显示收到的消息。(3)场景共享功能，携带者可以利用便携式前端盒子11的人机交互接口1105主动触发场景共享功能；或VR交互终端部分3向便携式前端盒子11发送场景共享请求，经便携式前端盒子11的人机交互接口1105同意后触发场景共享功能；场景共享功能触发后，场景共享模块2201向VR交互终端部分3传输该便携式前端盒子11对应的携带者关联记录文件，VR交互终端部分3还原并且呈现携带者关联记录文件记录的场景。场景介入拍照模块2202的功能是用于生成VR交互终端部分3使用者置身虚拟现实场景中的拍照，VR交互终端部分3还原并呈现节点关联记录文件所记录的全景立体成像场景画面或者携带者关联记录文件所记录的半全景立体成像场景画面，当VR交互终端部分3的用户希望生成自身在该虚拟现实的旅游场景中的照片时，可以向VR交互终端部分3输入照片获取指令；根据该指令，VR交互终端部分3采集用户的个人图像，上传给场景介入拍照模块2202；场景介入拍照模块2202获得所述全景立体成像场景画面或者半全景立体成像场景画面，并且将用户个人图像叠加在全景立体成像场景画面或者半全景立体成像场景画面之上；场景介入拍照模块2202向VR交互终端部分3发送叠加形成的虚拟现实旅游场景照片，由该VR交互终端部分3进行显示，并且通过蓝牙近距离传递至用户的手机进行保存。

宽带无线网络系统23用于提供覆盖旅游景区部分或者全部区域的宽带无线网络；所述VR交互终端部分3接入该宽带无线网络，从而实现与平台部分2的双向数据通信，实现从平台部分2对关联记录文件的下载，以及消息和数据的相互传输。

所述VR交互终端部分3包括：VR头套显示设备31、座椅式VR设备32、蓝牙模块33和用户手机34。VR头套显示设备31可以由游客用户随身携带，而座椅式VR设备32可以设置在旅游景点的游客服务中心或其它固定场所。VR头套显示设备31、座椅式VR设备32接入所述宽带无线网络系统23提供的宽带无线网络，并通过该网络连接平台部分2，从而从平台部分2的场景数据库2005中下载对应的节点关联记录文件和携带者关联记录文件。VR头套显示设备31、座椅式VR设备32均根据关联记录文件中记录的全景或半全景立体场景画面，实现虚拟现实旅游场景的显示。并且，座椅式VR设备32设置的体验仓内还具有温度调节装置、湿度调节装置、喷气装置以及震动装置，可以根据关联记录文件中记录的所述场景环境还原控制量控制这些还原装置的工作状态，以还原并使用户体验真实旅游场景下的环境。VR头套显示设备31、座椅式VR设备32均可以接入所述场景服务系统22，从而实现与特定的便携式前端盒子11的消息收发、场景共享，以及实现虚拟现实旅游场景照片的生成和下载。所述VR头套显示设备31和座椅式VR设备32均通过蓝牙模块与用户手机相连接。

在本发明的具体应用中，平台的运营方可以在旅游景区的各个景点布设述场景数据采集物联网10的立体成像全高清摄像头节点1001以及传感器节点1002。并且，便携式前端盒子11可以被穿戴在愿意进行场景分享的旅客身上，例如，多人共同出游时，可以一部分人穿戴该便携式前端盒子11，该便携式前端盒子11也可以安装于蹦极、过山车、水上项目的游乐设施上。VR交互终端部分3的VR头套显示设备31可以由用户随身携带，而座椅式VR设备32可以设置在旅游景点的游客服务中心或其它固定场所。平台部分2通过融合立体成像全高清摄像头节点1001以及传感器节点1002采集的数据生成虚拟节点所在的真实旅游场景的节点关联记录文件，从而构建了虚拟现实场景，包括三维立体逼真的图像、声音和环境感知状态，平台部分2通过覆盖整个景区或者景区局部区域的宽带无线网络广播发送该虚拟现实场景，用户可以通过VR交互终端部分3接收、呈现、还原该虚拟现实场景。同时，为了避免切换的跳跃感，产生旅行者个人视角上场景变化和渐进的代入式过程，平台部分2还在各个节点的虚拟现实场景之间插入由便携式前端盒子11采集的数据生成的携带者关联记录文件，用于展现携带者个人所在的虚拟现实场景及其渐进变化。这样，VR交互终端部分3的用户可以在体验了一个节点的虚拟现实场景之后，无缝切换至被插入的携带者个人所在的虚拟现实场景，从而跟随携带者个人的行进体验场景的渐进变化，当根据携带者个人的行进路径，到达下一个节点，则再次无缝切换至节点的虚拟现实场景。VR交互终端部分3的用户还可以随着便携式前端盒子11的携带者体验过山车、蹦极、激流勇进等旅游中的游乐设施和项目的场景，以及获得便携式前端盒子11的携带者所在场景的分享，在共同的场景分享基础上进行沟通交流。本系统的平台部分还可以提供将VR交互终端部分3的用户图像与全景立体成像场景画面或者半全景立体成像场景画面叠加，形成的虚拟现实旅游场景照片并传递到用户手机的功能。这样，例如，在山区景区，可以在山脚下平缓处覆盖平台部分的宽带无线网络，并且设立一定的座椅式VR设备，体力有限的用户可以利用VR头套或者该座椅式VR设备，体验山峰顶上的场景，还可以通过与同行的便携式前端盒子携带者的场景分享而体验攀登过程的场景，以及进行共同场景下的交流。而又比如，可以在过山车、蹦极等刺激性游乐设施的售票处和用户排队处覆盖平台部分的宽带无线网络，设立座椅式VR设备，对于不愿意排队或者不敢直接体验的用户，就可以利用VR头套或者该座椅式VR设备体验过山车、蹦极的刺激性。基于VR的虚拟场景，用户还可以实现VR场景下的交互功能，实现各种服务预约，例如，购物和拍照也是旅游的重要组成部分，可以在VR场景中嵌入菜单，用户通过菜单进行纪念品订购，VR头套或者该座椅式VR设备还可以拍摄使用的用户的照片，上传到平台部分，平台部分将用户的照片叠加到场景之上，实现用户合影，例如，用户实际上并没有爬到山顶，而是在山脚下利用VR游览的山顶的风光，而VR头套或者该座椅式VR设备拍摄了该用户的照片，把该照片回传到平台部分，平台把用户照片和山顶的风光场景叠加起来，制造一张用户的旅游留影，然后发给用户的手机，或者打印出来快递给用户。

综上所述，该面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，以信息化技术手段，为游客提供不同于以往的数字化智慧旅游体验，以虚拟现实技术为基础构建智能化游客服务平台，解决了旅游中游客游乐服务体验效果较差的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，所述游客服务平台包括：场景数据采集前端部分、平台部分和VR交互终端部分；

所述场景数据采集前端部分包括：场景数据采集物联网和便携式前端盒子；

所述场景数据采集物联网布设在真实旅游场景之中，包括立体摄像头集群、环境数据传感器集群、数据汇聚中心；所述立体摄像头集群包括布设在真实旅游场景之中的若干立体成像全高清摄像头节点，每个立体成像全高清摄像头节点具有支持全高清分辨率拍摄的双摄像头模组、视频编码模组以及支持物联网组网传输协议的宽带无线通信模组，所述宽带无线通信模组基于物联网组网传输协议连接所述数据汇聚中心并且将双摄像头模组拍摄获得的立体成像场景画面数据传输至所述数据汇聚中心；所述环境数据传感器集群包括布设在真实旅游场景之中的多种类型的若干传感器节点，每个传感器节点具有信号传感模组以及支持物联网组网传输协议的无线消息收发模组，所述无线消息收发模组基于物联网组网传输协议连接所述数据汇聚中心并且将信号传感模组感应获得的真实旅游场景环境参数数据以上行消息的方式传输至所述数据汇聚中心；所述数据汇聚中心根据所述立体成像全高清摄像头节点与传感器节点的位置，匹配表示同一个真实旅游场景的立体成像场景画面数据和环境参数数据，并且将匹配后的数据实时打包传输至所述平台部分；

所述便携式前端盒子由处于真实旅游场景之中的人所携带，该便携式前端盒子包括立体成像鱼眼全高清摄像头组、音视频编码器、麦克风、多类型传感器单元、人机交互接口、GPS定位模块以及无线通讯单元；所述立体成像鱼眼全高清摄像头组包括支持全高清分辨率拍摄的鱼眼双摄像头模组，鱼眼双摄像头模组的输出端与音视频编码器的输入端电连接；所述麦克风采集真实旅游场景的声音信号，麦克风输出端与音视频编码器的输入端电连接；所述多类型传感器单元集成了多种类型的传感器模组，多类型传感器单元用于感应获得真实旅游场景的环境参数数据并生成环境参数上行消息；GPS定位模块用于定位便携式前端盒子的实时位置并生成位置上行消息；所述音视频编码器、多类型传感器单元、GPS定位模块的输出端与无线通讯单元的输入端电连接，所述无线通讯单元将编码的音视频数据、环境参数上行消息、位置上行消息实时无线上传至所述平台部分；所述无线通讯单元无线接收所述平台部分下发的交互消息，并通过所述人机交互接口输出该交互消息；

所述平台部分包括VR场景构建系统、交互系统、场景服务系统、宽带无线网络系统；

所述VR场景构建系统基于前端部分的各个立体成像全高清摄像头节点所提供的全景立体成像场景画面数据，将每个节点所在位置作为预定视点，拼接获得该预定视点处的全景立体场景画面，并且结合传感器节点提供的环境参数数据，构建场景环境还原控制量，将全景立体场景画面和场景环境还原控制量作为节点关联记录文件，存储于该系统的场景数据库内；

所述交互系统获得便携式前端盒子采集并上传的半全景立体场景画面，并且获得所述便携式前端盒子上传的环境参数上行消息和位置上行消息，根据环境参数生成对应的携带者环境还原控制量，根据位置生成携带者的行进路径，将半全景立体场景画面以及携带者环境还原控制量、行进路径编辑为与便携式前端盒子的携带者对应的携带者关联记录文件，记录到所述场景数据库；

所述场景服务系统用于实现便携式前端盒子与VR交互终端部分之间的场景的共享以及消息交流，并且用于进行VR交互终端部分使用者置身虚拟现实场景中的拍照；

所述宽带无线网络系统用于提供覆盖旅游景区部分或者全部区域的宽带无线网络；所述VR交互终端部分接入该宽带无线网络，从而实现与平台部分的双向数据通信；

所述VR交互终端部分包括VR头套显示设备、座椅式VR设备、蓝牙模块和用户手机。

2.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述VR场景构建系统具体包括：圆柱面投影变换模块、场景画面拼接模块、场景环境还原模块、链接模块以及场景数据库；所述圆柱面投影变换模块对每个立体成像全高清摄像头节点拍摄的场景画面执行投影变换，映射为圆柱形面场景图像；场景画面拼接模块对于相互具有一定重叠的圆柱形面场景画面进行拼接处理，从而在圆柱形面坐标系下的全景立体场景画面；所述场景环境还原模块获得与每个立体成像全高清摄像头节点所在的真实旅游场景相匹配的环境参数数据，并且根据环境参数数据构造构建场景环境还原控制量；所述链接模块用于生成保存同一个真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面以及场景环境还原控制量的节点关联记录文件，并且生成各个立体成像全高清摄像头节点所在的真实旅游场景的节点关联记录文件相互之间的访问链接路径，从而实现在各个节点所在真实旅游场景之间的切换；所述场景数据库用于保存同一个真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面以及场景环境还原控制量的节点关联记录文件。

3.根据权利要求2所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述场景画面拼接模块采用基于区域的匹配算法，对于两幅相邻的圆柱形面场景画面，通过计算像素值的相似性度量，搜索相似性度量满足阈值条件的图像区域作为具有高相似度像素值分布的图像区域，从而确定两幅圆柱形面场景画面的拼接位置。

4.根据权利要求3所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述交互系统根据携带者的行进路径，将所述携带者关联记录文件插入到节点之间的访问链接路径之中，从而在两个立体成像全高清摄像头节点真实旅游场景对应的全景立体成像场景画面之间呈现便携式前端盒子提供的半全景立体场景画面作为过渡。

5.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述场景服务系统包括场景共享模块，所述场景共享模块包括配对功能、消息收发功能以及场景共享功能；所述配对功能实现便携式前端盒子与VR交互终端部分之间登记配对；所述消息收发功能实现在配对的便携式前端盒子与VR交互终端部分之间相互收发多媒体形式的消息；所述场景共享功能由场景共享模块向VR交互终端部分传输便携式前端盒子对应的携带者关联记录文件。

6.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述场景服务系统包括场景介入拍照模块,用于将VR交互终端部分采集的用户个人图像叠加在全景立体成像场景画面或者半全景立体成像场景画面之上，生成虚拟现实旅游场景照片，并且将所述虚拟现实旅游场景照片发送给VR交互终端部分。

7.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述VR头套显示设备由游客用户随身携带，且所述座椅式VR设备设置在旅游景点的固定场所。

8.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述座椅式VR设备设置的体验仓内具有温度调节装置、湿度调节装置、喷气装置以及震动装置。

9.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述环境数据传感器集群的传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器。

10.根据权利要求1所述的一种面向智慧旅游实现场景构建的游客服务平台，其特征在于：所述便携式前端盒子的传感器模组包括：温度传感器、湿度传感器、风力传感器、震动传感器和光照强度传感器。