CN109979014A - 扩增实境应用产生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种扩增实境应用产生系统及方法。该方法包括：撷取一影像讯号，辨识与追踪影像讯号的图像或标记以得到图像或标记位置资讯，辨识与追踪影像讯号中使用者的姿态以得到姿态种类资讯或姿态位置资讯，解析影像讯号及姿态种类资讯或姿态位置资讯以产生相对应的人机互动资讯，依据人机互动资讯提供至少一编辑元件以编辑扩增实境应用的互动内容，进而以叠合方式将扩增实境应用的互动内容显示于实境影像上。
Description
技术领域
本发明关于一种扩增实境(AR)的技术，特别是指一种扩增实境应用产生系统及方法。
背景技术
扩增实境(Augmented Reality；AR)为一种结合实体与虚拟技术来观察现实环境的方式，且扩增实境技术已经广泛应用于电玩游戏、环境导览及商业应用等。
同时，扩增实境可以利用影像辨识技术来侦测与追踪影像中的现实物件，并利用三维(3D)技术将预设的虚拟物件与现实物件结合以显示于荧幕中。
然而，悉知技术的扩增实境仅能显示已录制好的多媒体物件，但荧幕中的影像物件仅能供使用者或观看者观赏，却无法对影像物件或扩增实境应用的内容进行互动或编辑。
因此，如何解决上述悉知技术的缺点，实已成为本领域技术人员的一大课题。
发明内容
本发明提供一种扩增实境应用产生系统及方法，其可供使用者对扩增实境应用的内容进行互动或编辑。
本发明中扩增实境应用产生系统包括：一讯号撷取模块，其撷取至少一影像讯号；一图像辨识追踪模块，其辨识与追踪讯号撷取模块所撷取的影像讯号的图像或标记以得到影像讯号的图像或标记位置资讯；一姿态辨识追踪模块，其辨识与追踪讯号撷取模块所撷取的影像讯号中使用者的姿态以得到使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯；一人机互动解析模块，其解析讯号撷取模块所撷取的影像讯号及姿态辨识追踪模块所取得的使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯，以产生相对应的人机互动资讯；一扩增实境编辑模块，其依据人机互动解析模块的人机互动资讯提供至少一编辑元件，以供使用者用编辑元件编辑一扩增实境应用的互动内容；以及一扩增实境显示模块，其以叠合方式将使用者用编辑元件所编辑的扩增实境应用的互动内容显示于实境影像上。
本发明中扩增实境应用产生方法包括：撷取至少一影像讯号；辨识与追踪影像讯号的图像或标记以得到影像讯号的图像或标记位置资讯；辨识与追踪影像讯号中使用者的姿态以得到使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯；解析影像讯号及使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯，以产生相对应的人机互动资讯；依据人机互动资讯提供至少一编辑元件，以供使用者用编辑元件编辑一扩增实境应用的互动内容；以及以叠合方式将使用者用编辑元件所编辑的扩增实境应用的互动内容显示于实境影像上。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明。在以下描述内容中将部分阐述本发明的额外特征及优点，且此等特征及优点将部分自所述描述内容显而易见，或可借由对本发明的实践习得。本发明的特征及优点借助于在权利要求范围中特别指出的元件及组合来认识到并达到。应理解，前文一般描述与以下详细描述两者均仅为例示性及解释性的，且不欲约束本发明所主张的范围。
附图说明
图1绘示本发明中扩增实境应用产生系统的架构图；
图2绘示本发明中扩增实境应用产生方法的流程图；
图3A至图3C绘示本发明的扩增实境应用产生系统及方法的一实施例示意图；以及
图4A至图4C绘示本发明的扩增实境应用产生系统及方法的另一实施例示意图。
符号说明：
1 扩增实境应用产生系统
10 讯号撷取模块
11 影讯撷取单元
12 音讯撷取单元
20 图像辨识追踪模块
30 姿态辨识追踪模块
40 人机互动解析模块
50 空间定位模块
60 扩增实境编辑模块
70 扩增实境显示模块
80 资讯储存模块
A 使用者
A1 手势
A2 语音
B 智能型眼镜装置
C 桌子
D 图标
E 编辑元件
F 物体
S1至S8 步骤。
具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效，也可借由其他不同的具体实施例加以施行或应用。
图1绘示本发明中扩增实境应用产生系统1的架构图(请一并参阅图3A至图4C)。如图1所示，扩增实境应用产生系统1包括一讯号撷取模块10、一图像辨识追踪模块20、一姿态辨识追踪模块30、一人机互动解析模块40、一空间定位模块50、一扩增实境编辑模块60、一扩增实境显示模块70及/或一资讯储存模块80。
讯号撷取模块10可撷取如图3A至图4C所示使用者A当下环境或空间中至少包括影像讯号的外部讯号，且讯号撷取模块10可连接或整合于使用者A配戴的智能型眼镜装置B。外部讯号可包括使用者A当下环境或空间中的影像讯号(环境影像)或其深度资讯，也可包括使用者A的影像讯号(如姿态或手势A1)或声音讯号(如语音A2)。同时，讯号撷取模块10可具有一影讯撷取单元11与一音讯撷取单元12，影讯撷取单元11可撷取影像讯号及其深度资讯，而音讯撷取单元12可撷取外部讯号的声音讯号。
图像辨识追踪模块20可辨识与追踪讯号撷取模块10(或影讯撷取单元11)的影像讯号的图像或标记以得到影像讯号的图像或标记位置资讯，其中，图像或标记的图像特征点资讯可为特定或预先定义的图像特征点资讯。
图像辨识追踪模块20可透过下列演算法的一者辨识与追踪图像或标记的图像特征点资讯：尺度不变特征转换(Scale-Invariant Feature Transform；SIFT)演算法、加速强健特征(Speeded Up Robust Features；SURF)演算法、加速分段特征测试(Featuresfrom Accelerated Segment Test；FAST)演算法、二元强健独立基础特征(Binary RobustIndependent Elementary Features；BRIEF)演算法、或具方向性BRIEF(ORiented BRIEF；ORB)演算法。
姿态辨识追踪模块30可辨识与追踪讯号撷取模块10(影讯撷取单元11)所撷取的影像讯号中有关使用者A的姿态(如图3A至图4C的使用者A的手势A1)，以得到使用者A的姿态种类资讯或姿态位置资讯。使用者A的姿态可为使用者A的特定姿态，如使用者A的手抓取、手握拳或手开掌等姿态。
人机互动解析模块40可解析讯号撷取模块10所撷取的外部讯号(如影像讯号或其深度资讯或声音讯号)、及姿态辨识追踪模块30所取得的使用者A的姿态种类资讯或姿态位置资讯以产生相对应的人机互动资讯。例如，人机互动解析模块40可解析各种人机互动意涵，透过解析外部讯号或姿态种类资讯，了解使用者A传达表示的互动意义并产生相对应的人机互动资讯。
人机互动资讯可得知使用者A与虚拟的编辑元件E的互动意义，具体表示例如可得知：某编辑元件E的虚拟玩具熊模型正被使用者抓取，某编辑元件E的虚拟玩具熊模型已被使用者A放开，某编辑元件E的虚拟玩具熊模型已被使用者A点选，或某编辑元件的虚拟键盘中某个按键已被使用者A点选。
空间定位模块50可依据影像讯号的图像或标记位置资讯、或使用者A的姿态位置资讯分别产生相对应的三维空间定位资讯，且三维空间定位资讯可以矩阵数据方式表示或储存。
扩增实境编辑模块60可依据人机互动解析模块40的人机互动资讯提供如图3B或图4B所示至少一编辑元件E，以供使用者A用编辑元件E编辑一扩增实境应用的互动内容。
具体而言，扩增实境编辑模块60可提供使用者透过多种人机互动选择不同的编辑元件E，并对编辑元件E的视觉呈现与互动方式进行编辑，且编辑元件E可为二维(2D)图像、三维(3D)模型、影片或声音讯号。同时，扩增实境编辑模块60编辑扩增实境应用的互动内容可包括：对编辑元件E的位置、顺序、大小、角度或控制方式进行设定、调整或组合。又，编辑元件E可提供一虚拟键盘，以供使用者A透过虚拟键盘输入资讯(如文字、符号、数字、图案等)。
扩增实境显示模块70(如荧幕或可连接或整合于使用者A配戴的智能型眼镜装置B)可以叠合方式将使用者A用编辑元件E所编辑的扩增实境应用的互动内容显示于使用者A当下的实境影像上。具体而言，扩增实境显示模块70可以叠合方式呈现扩增实境影像，并依照不同的三维空间定位资讯叠合显示使用者A所编辑的扩增实境应用的互动内容于使用者A当下的实境影像上。
资讯储存模块80可将已由扩增实境编辑模块60所编辑且由扩增实境显示模块70所显示的扩增实境应用的互动内容以档案方式记录或储存。
图2绘示本发明中扩增实境应用产生方法的流程图，其可应用于如图3A至图4C所示使用者A配戴的智能型眼镜装置B。同时，图2的扩增实境应用产生方法的主要技术内容如下，其余技术内容如同上述图1的扩增实境应用产生系统所载，于此不再重复叙述。
在图2的步骤S1中，由图1的一讯号撷取模块10撷取使用者当下至少包括影像讯号(环境影像)的外部讯号，也可撷取影像讯号的深度资讯或外部讯号的声音讯号。
在图2的步骤S2中，由图1的一图像辨识追踪模块20辨识与追踪影像讯号的图像或标记以得到影像讯号的图像或标记位置资讯。例如，可透过下列演算法的一者辨识与追踪图像或标记的图像特征点资讯：尺度不变特征转换(SIFT)演算法、加速强健特征(SURF)演算法、加速分段特征测试(FAST)演算法、二元强健独立基础特征(BRIEF)演算法、或具方向性BRIEF(ORB)演算法。
在图2的步骤S3中，由图1的一姿态辨识追踪模块30辨识与追踪讯号撷取模块10所撷取的影像讯号中使用者A(见图3A至图4C)的姿态(如手势)，以得到使用者A的姿态种类资讯或姿态位置资讯。
在图2的步骤S4中，由图1的一空间定位模块50依据影像讯号的图像或标记位置资讯、或使用者A的姿态位置资讯产生相对应的三维空间定位资讯，且三维空间定位资讯可以矩阵数据方式表示或储存。
在图2的步骤S5中，由图1的一人机互动解析模块40解析讯号撷取模块10所撷取的影像讯号(外部讯号)、及姿态辨识追踪模块30所取得的使用者A的姿态种类资讯或姿态位置资讯，以产生相对应的人机互动资讯。
在图2的步骤S6中，由图1的一扩增实境编辑模块60依据人机互动解析模块40的人机互动资讯提供至少一虚拟的编辑元件E(见图3A至图4C)，以供使用者A用编辑元件E编辑一扩增实境应用的互动内容。
例如，扩增实境编辑模块60可提供使用者A透过多种人机互动选择不同的编辑元件E，并对编辑元件E的视觉呈现与互动方式进行编辑，且编辑元件E可为二维(2D)图像、三维(3D)模型、影片或声音讯号。而且，扩增实境编辑模块60编辑扩增实境应用的互动内容可包括：对编辑元件E的位置、顺序、大小、角度或控制方式进行设定、调整或组合。或者，编辑元件E可提供一虚拟键盘(图未示)，以供使用者A透过虚拟键盘输入资讯。
在图2的步骤S7中，由图1的一扩增实境显示模块70以叠合方式将使用者A用编辑元件E所编辑的扩增实境应用的互动内容显示于实境影像上。
在图2的步骤S8中，由图1的一资讯储存模块80将已编辑的扩增实境应用的互动内容以档案方式记录或储存。
图3A至图3C绘示本发明的扩增实境应用产生系统及方法的一实施例示意图。
如图3A所示，戴有一智能型眼镜装置B的使用者A在一空间内，空间有一张桌子C，且桌子C上放有特定的图标D(即标记)。当使用者A所视范围包含图标D(标记)后，扩增实境应用产生系统的图像辨识追踪模块与空间定位模块即可对图标D进行辨识与追踪以得到三维空间定位资讯，使用者A并可透过扩增实境编辑模块开始编辑扩增实境应用的互动内容。
如图3B所示，扩增实境应用产生系统的扩增实境编辑模块可提供或显示多个虚拟的编辑元件E(如玩具球、玩具熊、汽车等)供使用者A编辑或使用。同时，使用者A可透过各种姿态(如手势A1)或语音A2进行控制以选择想要的编辑元件E(如玩具熊、汽车)，并将编辑元件E放置到想要的位置上(如图3C所示)。
另外，使用者A所视范围内也可不需要任何的特定物件，并透过例如同步定位与地图建构技术(Simultaneous Localization And Mapping；SLAM)动态对当前影像作三维空间的识别与定位。
图4A至图4C绘示本发明的扩增实境应用产生系统及方法的另一实施例示意图。
如图4A所示，戴有一智能型眼镜装置B的使用者A在一空间内，空间有一张桌子C，且桌子C上放有特定的物体F(如特定的花瓶物体等，即图像、标记或其图像特征点资讯)。当使用者A所视范围包含物体F(图像、标记或其图像特征点资讯)后，扩增实境应用产生系统的图像辨识追踪模块与空间定位模块即可对物体F进行辨识与追踪以得到三维空间定位资讯，使用者A并可透过扩增实境编辑模块开始编辑扩增实境应用的互动内容。
如图4B所示，扩增实境应用产生系统的扩增实境编辑模块可提供或显示多个虚拟的编辑元件E(如虚拟花)供使用者A编辑或使用。同时，使用者A可透过各种姿态(如手势A1)或语音A2进行控制以选择想要的编辑元件E(如第一款式的虚拟花)，并将编辑元件E放置到想要的位置上(图4C所示)。
另外，在上述图3A至图3C的实施例或图4A至图4C的实施例中，使用者A可在此空间内任意活动变换位置，但因使用者A的位置与角度不同，自然使用者A看到的扩增实境的影像位置与角度也随之改变。
使用者A也可透过如手势A1或语音A2控制等人机互动方式来与扩增实境应用产生系统互动。例如，透过语音告知扩增实境应用产生系统的扩增实境编辑模块显示更多的编辑元件E，透过辨识到手碰触到扩增实境画面中的某一编辑元件E以得知编辑元件E被点选，透过辨识到两手往外拉伸的动作以对被点选的编辑元件E作放大，透过语音A2告知显示出虚拟键盘，以手势A1触碰虚拟键盘或语音A2控制的方式得知输入按键的内容。以上的互动方式均可在沉浸式环境下，也可无须任何的实体接触。
由上可知，本发明的扩增实境应用产生系统及方法中，主要是结合扩增实境技术或进一步搭配智能型眼镜装置，并借由撷取与辨识使用者当下的影像讯号(环境影像)或声音讯号等外部讯号，让使用者在当下现实环境中以沉浸式方式动态编辑扩增实境应用，以使扩增实境应用的编辑更为直觉与方便。而且，使用者可透过简单、直观或快速的人机互动控制方式，如姿态(手势)或语音控制，动态地编辑使用者专属或客制化的扩增实境应用与互动，方便整个编辑与操作过程。同时，该编辑与操作的结果可以档案的方式记录或储存，并提供扩增实境应用程序载入该档案，以实现使用者于编辑时所希望的扩增实境应用的方式。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理、特点及其功效，并非用以限制本发明的可实施范畴，任何所属领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为权利要求书所涵盖。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (20)
1.一种扩增实境应用产生系统，其特征为，该系统包括：
一讯号撷取模块，其撷取至少一影像讯号；
一图像辨识追踪模块，其辨识与追踪该讯号撷取模块所撷取的该影像讯号的图像或标记以得到该影像讯号的图像或标记位置资讯；
一姿态辨识追踪模块，其辨识与追踪该讯号撷取模块所撷取的该影像讯号中使用者的姿态，以得到该使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯；
一人机互动解析模块，其解析该讯号撷取模块所撷取的该影像讯号及该姿态辨识追踪模块所取得的该使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯，以产生相对应的人机互动资讯；
一扩增实境编辑模块，其依据该人机互动解析模块的该人机互动资讯提供至少一编辑元件，以供该使用者用该编辑元件编辑一扩增实境应用的互动内容；以及
一扩增实境显示模块，其以叠合方式将该使用者用该编辑元件所编辑的该扩增实境应用的互动内容显示于实境影像上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该讯号撷取模块或该扩增实境显示模块连接或整合于该使用者所配戴的智能型眼镜装置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该讯号撷取模块具有一影讯撷取单元与一音讯撷取单元，该影讯撷取单元撷取该影像讯号及其深度资讯，且该音讯撷取单元撷取声音讯号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该图像辨识追踪模块透过下列演算法的一者辨识与追踪该图像或该标记的图像特征点资讯：尺度不变特征转换(SIFT)演算法、加速强健特征(SURF)演算法、加速分段特征测试(FAST)演算法、二元强健独立基础特征(BRIEF)演算法、或具方向性BRIEF(ORB)演算法。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该扩增实境编辑模块提供该使用者透过多种人机互动选择不同的编辑元件，以对该编辑元件的视觉呈现与互动方式进行编辑，而该编辑元件为二维(2D)图像、三维(3D)模型、影片或声音讯号。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该扩增实境编辑模块编辑该扩增实境应用的互动内容包括对该编辑元件的位置、顺序、大小、角度或控制方式进行设定、调整或组合。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该编辑元件提供一虚拟键盘，以供该使用者透过该虚拟键盘输入资讯。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该系统还包括一空间定位模块，其依据该影像讯号的图像或标记位置资讯、或该使用者的姿态位置资讯产生相对应的三维空间定位资讯。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征为，该三维空间定位资讯以矩阵数据方式表示或储存。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征为，该系统还包括一资讯储存模块，其将已编辑的该扩增实境应用的互动内容以档案方式记录或储存。
11.一种扩增实境应用产生方法，其特征为，该方法包括：
撷取至少一影像讯号；
辨识与追踪该影像讯号的图像或标记以得到该影像讯号的图像或标记位置资讯；
辨识与追踪该影像讯号中使用者的姿态以得到该使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯；
解析该影像讯号及该使用者的姿态种类资讯或姿态位置资讯，以产生相对应的人机互动资讯；
依据该人机互动资讯提供至少一编辑元件，以供该使用者用该编辑元件编辑一扩增实境应用的互动内容；以及
以叠合方式将该使用者用该编辑元件所编辑的该扩增实境应用的互动内容显示于实境影像上。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该方法应用于该使用者所配戴的智能型眼镜装置。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该方法还包括撷取该影像讯号的深度资讯、或声音讯号。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该方法还包括透过下列演算法的一者辨识与追踪该图像或该标记的图像特征点资讯：尺度不变特征转换(SIFT)演算法、加速强健特征(SURF)演算法、加速分段特征测试(FAST)演算法、二元强健独立基础特征(BRIEF)演算法、或具方向性BRIEF(ORB)演算法。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该方法还包括提供该使用者透过多种人机互动选择不同的编辑元件，以对该编辑元件的视觉呈现与互动方式进行编辑，而该编辑元件为二维(2D)图像、三维(3D)模型、影片或声音讯号。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征为，编辑该扩增实境应用的互动内容包括对该编辑元件的位置、顺序、大小、角度或控制方式进行设定、调整或组合。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该编辑元件提供一虚拟键盘，以供该使用者透过该虚拟键盘输入资讯。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该方法还包括依据该影像讯号的图像或标记位置资讯、或该使用者的姿态位置资讯产生相对应的三维空间定位资讯。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征为，该三维空间定位资讯以矩阵数据方式表示或储存。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征为，该方法还包括将已编辑的该扩增实境应用的互动内容以档案方式记录或储存。
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