CN110599886A - 一种混合现实的数字沙盘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合现实的数字沙盘系统，包括：显示屏、沙盘模型、主控计算机、MR头盔，其中，所述沙盘模型、主控计算机通过、显示屏依次相连，所述MR头盔上安装有摄像组件及GPS定位芯片，所述主控计算机将沙盘模型的内容进行模拟，并将其传输到显示屏上进行显示，所述GPS定位芯片将所有观察者的当前位置反馈给主控计算机，以及通过摄像组件拍摄到的场景画面发送给主控计算机，所述主控计算机对接收的位置信息及场景画面进行处理后，发送给其他观察者的MR头盔。本发明解决了现有技术中沙盘系统体验性较差、观赏性不高的问题，使用头戴式混合现实眼镜作为虚拟场景游览设备，不仅能够总览全局进行全局规划，也可进入局部进行通视性检验。

Description

一种混合现实的数字沙盘系统

技术领域

本发明涉及模型设备技术领域，尤其涉及一种混合现实的数字沙盘系统。

背景技术

在国民经济产业体系中，房地产业是归属于第三产业的一个重要产业部门，在国民经济中占有重要的地位。房地产是社会生产与生活的基本载体，房地产业的发展能促进和带动相关产业的兴起和发展，还有利于优化产业结构，实现产业升级。在房地产项目营销推广过程中，常使用建筑沙盘模型展示楼盘，建筑沙盘模型可以较为直观清晰地反映楼盘布局、楼盘周围环境等宏观外貌，但是，目前的建筑沙盘模型功能单一，演示效果欠佳，已不能满足目前的多样化演示需求。

专利号为201620312021.1公开了一种电子沙盘，包括沙盘透明玻璃罩、下壳体、底座、三维成像显示屏和大型LED灯，所述下壳体的顶部设有玻璃罩支架，所述沙盘透明玻璃罩安装在玻璃罩支架上，所述玻璃罩支架的内部设置有大型LED灯灯座，所述三维成像显示屏安装在下壳体的上方，所述大型LED灯安装在大型LED灯灯座上，所述小型LED灯灯座上设置有小型LED灯，所述底座安装在下壳体的底部。本实用新型维成像显示屏与沙盘透明玻璃罩的相互配合，实现了三维虚拟成像的模拟沙盘环境，全程无水参与，清洁和使用更为方便形象；过程中，旋转投影仪与聚光显像灯的一对一互动连接，使得全部模拟过程中，投影成像的目标与聚光目标一致，并配以音响解说，实用性强。

但是，由于成像原理以及系统结构设计的局限性，不能很好的实时操控沙盘中的物体，只能全局纵览，不能身临其境，在体验上也有很大的不足，通视性判断有很大的弊端，路程实景游览、行进时间计算根本只能依靠想象和经验，在沙盘系统的实用性上具有明显的弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合现实的数字沙盘系统，能够解决现有技术中沙盘系统体验性较差、观赏性不高的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种混合现实的数字沙盘系统，包括，显示屏、沙盘模型、主控计算机、MR头盔，其中，所述主控计算机通过信号线连接所述触摸显示屏，所述MR头盔通过信号线连接所述沙盘模型及主控计算机，所述MR头盔上安装有摄像组件及GPS定位芯片，所述主控计算机将沙盘模型的内容进行模拟，并将其传输到显示屏上进行显示，所述GPS定位芯片将所有观察者的当前位置反馈给主控计算机，以及通过摄像组件拍摄到的场景画面发送给主控计算机，所述主控计算机对接收的位置信息及场景画面精细处理后，发送给MR头盔，操作员通过佩戴所述MR头盔观察沙盘模型的内容及对应的场景画面。

进一步地，所述主控计算机位于所述沙盘模型下方，所述显示屏位于沙盘模型上方。

进一步地，所述沙盘模型包括基座、建筑模型、水池子模型、灯光组件及激光笔，其中，

所述建筑模型包括水池子模型和楼盘子模型，所述楼盘子模型中开设有多个户型房间，所述水池子模型和所述楼盘子模型分别设在所述基座上；

所述水池子模型包括水箱、水泵、进水管道和回水管道，所述水箱设在所述基座下方，所述水泵设在所述水箱内，所述水泵通过所述进水管道与所述水池子模型的入水口连通，所述水池子模型的出水口通过所述回水管道与所述水箱连通；

所述灯光组件包括多个LED灯组、与所述LED灯组数量相等的激光信号接收器以及供电电路，所述LED灯组与所述激光信号接收器分别与供电电路连接，所述供电电路与所述主控计算机连接；

所述LED灯组与所述激光信号接收器一一对应的安装在每个户型房间内，各所述激光信号接收器分别与所述主控计算机连接并与所述激光笔相适配。

进一步地，所述系统还包括与所述主控计算机相连接的环幕投影组件，所述环幕投影组件包括环幕播放机、边缘融合机、环幕投影机及环幕，所述的环幕播放机、边缘融合机、环幕投影机依次连接，所述的环幕播放机与所述控制主机连接，所述的环幕投影机的放映镜头正对环幕。

进一步地，所述水池子模型还包括分别与所述控制主机连接的进水电磁阀和排水电磁阀，所述进水电磁阀设在所述水池子模型的入水口处，所述排水电磁阀设在所述水池子模型的出水口处。

进一步地，所述显示屏为大型嵌入式触摸显示屏。

与现有技术相比，本发明提供的混合现实的数字沙盘系统，使用头戴式混合现实眼镜作为虚拟场景游览设备，进行局部虚拟场景模拟行进，不仅能够总览全局进行全局规划，也可进入局部进行通视性检验，同时可以模拟行进；此外，沙盘模型通过逼真的搭建，能够明显提高其演示功能及演示效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中所述的混合现实的数字沙盘系统的原理图；

图2为本发明实施例中的沙盘模型的原理图；

图3为图2中的使用操作的原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本实施例提供的混合现实的数字沙盘系统，包括，主控计算机1、沙盘模型2、显示屏3、MR头盔，其中，所述显示屏3安装在沙盘模型2上方，所述显示屏3可以为大型的嵌入式触摸式液晶显示屏，所述主控计算机1通过信号线连接所述触摸显示屏3，所述沙盘模型2、主控计算机1、显示屏3依次相连。所述主控计算机1将沙盘模型2的内容进行模拟，并将其传输到显示屏上3进行显示。

所述MR头盔通过信号线连接所述沙盘模型2及主控计算机1，或者为无线连接模式，所述MR头盔上安装有摄像组件及GPS定位芯片，所述GPS定位芯片将所有观察者的当前位置反馈给主控计算机，以及通过摄像组件拍摄到的场景画面(包括其它观察者及当前的沙盘模型画面)发送给主控计算机，所述主控计算机1对接收的位置信息及场景画面进行处理后，发送给其他观察者的MR头盔，观察者通过佩戴所述MR头盔观察沙盘模型的内容及对应的场景画面。由于用户佩戴的为MR头盔，增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。MR系统具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。在基于计算机显示器的AR实现方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。它虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。头盔式显示器(Head-mounted displays,简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中，用以增强用户的视觉沉浸感。

沙盘内容通过各观察者的摄像组件捕捉到发送给主控计算机1，由于由众多观察者，其所处的位置、观察角度不同，经过计算机处理后，将所接收的场景画面精细3D动态模拟，输出到显示屏3上进行动态展示，而当需要进实际场景深入体验式观看时，其他观察者通过佩戴在头上的MR眼镜可进入虚拟现实场景进行直观的游览体验，通过MR眼镜可进行多角度观察。本发明提供的混合现实的数字沙盘系统，使用头戴式混合现实眼镜作为虚拟场景游览设备，进行局部虚拟场景模拟行进，不仅能够总览全局进行全局规划，也可进入局部进行通视性检验，同时可以模拟行进。

参照图2、图3，本实施例提供的沙盘系统，由基座、建筑模型、水池子模型、灯光组件、激光笔5和主控计算机1；其中，建筑模型包括水池子模型和楼盘子模型，楼盘子模型中开设有多个户型房间，水池子模型和楼盘子模型分别设在基座上；水池子模型包括水箱、水泵21、进水管道和回水管道，水箱设在基座下方，水泵21设在水箱内，水泵21通过进水管道与水池子模型的入水口连通，水池子模型的出水口通过回水管道与水箱连通；灯光组件包括多个LED灯组33、与LED灯组33数量相等的激光信号接收器32以及供电电路31，LED灯组33与激光信号接收器32分别与供电电路31连接，供电电路31与主控计算机1连接；LED灯组33与激光信号接收器32一一对应的安装在每个户型房间内，各激光信号接收器32分别与主控计算机1连接并与激光笔5相适配。

本实施例提供的沙盘模型系统中，由基座、建筑模型、水池子模型、灯光组件、激光笔5和主控计算机1五部分构成，建筑模型包括水池子模型和楼盘子模型，水池子模型包括水箱、水泵21、进水管道和回水管道，通过将水箱设在基座下方，且水箱、进水管道、水池子模型、回水管道依次连通组成环形回路，这样就可利用水泵21将水箱中的水泵入水池子模型，同时水池子模型中的水依靠自身引力通过回水管道回流至回水箱，从而通过水循环的设计提高其观赏性。另外，灯光组件包括与多个LED灯组33、多个激光信号接收器32以及供电电路31，LED灯组33和激光信号接收器32一一对应的安装在每个楼盘子模型中的户型房间内，由于各激光信号接收器32均与主控计算机1连接且与激光笔5相适配，因此通过激光笔5照射任一房间，对应的激光信号接收器32在接收到激光时，由主控计算机1控制供电电路31点亮对应户型房间的LED灯组33，进而增加沙盘模型系统的演示功能、提高其演示效果。

较佳地，请继续参阅图2，上述实施例中的水池子模型还包括分别与主控计算机1连接的进水电磁阀22和排水电磁阀23，进水电磁阀22设在水池子模型的入水口处，排水电磁阀23设在水池子模型的出水口处。具体实施时，通过控制进水电磁阀22和排水电磁阀23的开关状态可实现对水池子模型中的水量进行精准控制，例如，增大进水电磁阀22的开量，减少或保持进水电磁阀22的开量，实现加大水池子模型中水量的效果。

作为改进，水箱中设有过滤网，过滤网在竖直方向上设置，具有一定的高度。该过滤网将水箱分为第一区域和第二区域，水泵21放在第一区域中，过滤网用于将回水管道排出的水过滤，以避免杂质流入第一区域中造成水泵21的损坏。进一步地，上述实施例中水箱的侧壁上安装有水位传感器，水位传感器24与主控计算机1连接。水位传感器24用于对水箱中的水位进行监控，并在水位低于阈值时向主控计算机1输出告警信号，使得主控计算机1能够及时关停进水电磁阀22和排水电磁阀23，避免水泵21因水位过低而被烧坏。

优选地，请接着参阅图2，上述实施例中的沙盘模型系统还包括与主控计算机1连接的环幕投影组件，环幕投影组件包括环幕播放机41、边缘融合机42、环幕投影机43，环幕播放机41、边缘融合机42、环幕投影机43依次相连，环幕播放机41与主控计算机1连接，环幕投影机43的放映镜头正对环幕。示例性地，环幕播放机41可以为EASYVIS VIPM3000型播放机，边缘融合机42可以为HTCK—GPS系列边缘融合机。通过环幕投影组件的设置，能够进一步的提高沙盘模型系统的显示效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种混合现实的数字沙盘系统，其特征在于，所述系统包括：显示屏、沙盘模型、主控计算机、MR头盔，其中，所述主控计算机通过信号线连接所述触摸显示屏，所述MR头盔通过信号线连接所述沙盘模型及主控计算机，所述MR头盔上安装有摄像组件及GPS定位芯片，所述主控计算机将沙盘模型的内容进行模拟，并将其传输到显示屏上进行显示，所述GPS定位芯片将所有观察者的当前位置反馈给主控计算机，以及通过摄像组件拍摄到的场景画面发送给主控计算机，所述主控计算机对接收的位置信息及场景画面进行处理后，发送给其他观察者的MR头盔，操作员通过佩戴所述MR头盔观察沙盘模型的内容及对应的场景画面。

2.根据权利要求1所述的混合现实的数字沙盘系统，其特征在于，所述主控计算机位于所述沙盘模型下方，所述显示屏位于沙盘模型上方。

3.根据权利要求1所述的混合现实的数字沙盘系统，其特征在于，所述沙盘模型包括基座、建筑模型、水池子模型、灯光组件及激光笔，其中，

所述建筑模型包括水池子模型和楼盘子模型，所述楼盘子模型中开设有多个户型房间，所述水池子模型和所述楼盘子模型分别设在所述基座上；

所述水池子模型包括水箱、水泵、进水管道和回水管道，所述水箱设在所述基座下方，所述水泵设在所述水箱内，所述水泵通过所述进水管道与所述水池子模型的入水口连通，所述水池子模型的出水口通过所述回水管道与所述水箱连通；

所述灯光组件包括多个LED灯组、与所述LED灯组数量相等的激光信号接收器以及供电电路，所述LED灯组与所述激光信号接收器分别与供电电路连接，所述供电电路与所述主控计算机连接；

所述LED灯组与所述激光信号接收器一一对应的安装在每个户型房间内，各所述激光信号接收器分别与所述主控计算机连接并与所述激光笔相适配。

4.根据权利要求1所述的混合现实的数字沙盘系统，其特征在于，所述系统还包括与所述主控计算机相连接的环幕投影组件，所述环幕投影组件包括环幕播放机、边缘融合机、环幕投影机及环幕，所述的环幕播放机、边缘融合机、环幕投影机依次连接，所述的环幕播放机与所述控制主机连接，所述的环幕投影机的放映镜头正对环幕。

5.根据权利要求3所述的混合现实的数字沙盘系统，其特征在于，所述水池子模型还包括分别与所述控制主机连接的进水电磁阀和排水电磁阀，所述进水电磁阀设在所述水池子模型的入水口处，所述排水电磁阀设在所述水池子模型的出水口处。

6.根据权利要求1所述的混合现实的数字沙盘系统，其特征在于，所述显示屏为大型嵌入式触摸显示屏。