CN110764247A - 一种ar望远镜 - Google Patents

Abstract

一种AR望远镜，属于望远镜技术领域。轴承固定在箱体内的中部，主轴的下端与轴承相连接，云台固定在主轴的上端，上轴的下端与云台转动连接，望远镜固定在上轴的上端，望远镜上安装有旋转控制手柄，箱体的上部安装有触控显示屏，采集卡设置在箱体内的上部，主机、语音智能模块、集成电源和电源分别设置在箱体内的下部，箱体的外壁上安装有提手，三轴传感器安装在望远镜上，所述望远镜内安装有摄像头，摄像头用以实时采集所述望远镜对应的地点的图像信息；上轴和云台形成三轴转动机构，分别用于产生水平旋转，上下旋转的所有观看角度及屏幕上下翻转的角度。本发明具有跨时空体验，通过半球技术，非实时景物，模拟真实的实时观景体验的优点。

Description

一种AR望远镜

技术领域

本发明涉及一种AR望远镜，属于望远镜技术领域。

背景技术

随着文化旅游产业的快速发展，旅游人数连创新高，越来越成为了一个国家或地区经济新的增长点。在景区往往会架设传统的望远镜来供游客观看风景。但传统的望远镜还存在一些缺点，例如传统望远镜都是通过镜头用肉眼直接观看景观，体验相对较差，有些甚至不能变焦；时间限制，只能实时观看当时的景色；不能增加更多的虚拟信息及服务信息。

申请公布号为CN 110058398 A、申请公布日为2019年7月26日、名称为《一种VR望远镜》的发明专利申请，公开了一种较先进的望远镜，该专利申请的说明书中说到：望远镜利用AR技术实现了对景象添加对应的虚拟信息，用户可通过虚拟信息深入了解当前观察到的实景，提升了用户的体验；利用采集装置进行数据采集，获得摄像头三维轴向的变动数据，从而判断出摄像头移动的位置信息，将虚拟信息与位置信息同步；通过全景技术，用户可观看同一地点不同时间的景象；用户可通过触控显示屏对摄像头的焦距进行调整，进一步实现景象的拉近或推远。

但上述VR望远镜距离游人的需求还有不尽人意的地方，比如，还不具备对景物的拍照、保存、编辑、明信片样式加载，定时发送给自己或朋友等功能。尤其作为著名的旅游景点，总是给游客留下一定的遗憾。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种AR望远镜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种AR望远镜，包括：箱体、三轴传感器、望远镜、上轴、旋转控制手柄、云台、触控显示屏、主轴、采集卡、提手、轴承、主机、语音智能模块、集成电源和电源，轴承固定在箱体内的中部，主轴的下端与轴承相连接，云台固定在主轴的上端，上轴的下端与云台转动连接，望远镜固定在上轴的上端，望远镜上安装有旋转控制手柄，箱体的上部安装有触控显示屏，采集卡设置在箱体内的上部，主机、语音智能模块、集成电源和电源分别设置在箱体内的下部，箱体的外壁上安装有提手，三轴传感器安装在望远镜上，所述望远镜内安装有摄像头，摄像头用以实时采集所述望远镜对应的地点的图像信息；上轴和云台形成三轴转动机构，分别用于产生水平旋转，上下旋转的所有观看角度及屏幕上下翻转的角度，

主机分别连接摄像头及三轴传感器，将摄像头的信息通过视频采集的方式输入到计算机，同时利用三轴传感器的数据变化，运算图像信息的位置变化，并最终输出到触控显示屏，触控显示屏连接主机，在输出图像的同时，用触控的方式再次将新的命令传回主机，实现互动；语音智能模块实时分析语音指令，在数据库中比对后，给出相应回答，用户对着触控显示屏念出想要查看的景点，程序会自动给出相应坐标位置信息，并通过语音辅助的方式，告知用户向哪个方向旋转，三轴传感器将摄像头的垂直方向的角度变化，水平方向的角度变化，及其他角度变化的信息实时传入主机，精准定位摄像头的镜头角度；

触控显示屏的UI界面有天气及时间信息和地图信息，触控显示屏的UI界面有四季变化模块，触控显示屏上有变焦模块；时光邮局，程序具有拍照保存，编辑，明信片样式加载，定时发送功能。

本发明的望远镜使用了增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，增强现实技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。是一种可以将虚拟信息与实景结合，将更多的信息通过多媒体互动的方式展现的一种体验。

本发明的有益效果：

(1)利用AR技术实现了对景象添加对应的虚拟信息及动画，用户可通过虚拟信息深入了解当前观察到的实景，提升了用户的体验。

(2)所有功能都可以通过语音控制来实现操作，通过智能语音模块，实现人机交互。

(3)跨时空体验，通过半球技术，非实时景物，模拟真实的实时观景体验。

(4)利用三轴传感器获得摄像头三维轴向的变动数据，从而判断出摄像头移动的位置信息，将虚拟信息与位置信息同步。

(5)智能查找，用户可通过语音命令或屏幕搜索让望远镜给出指定地点的位置及坐标信息，并通过语音帮助来让用户轻松找到地点。

(6)时光邮局，通过小程序后台编辑，可以让用户对景物保存并定时发送给自己或好友，实现了虚拟时光邮局的功能。

(7)通过三轴传感器和全景技术，用户可观看同一地点不同时间的景象。

(8)用户可以随时观看当地景区天气及地理位置等信息。

附图说明

图1为本发明AR望远镜的整体结构示意图。

图2为望远镜1内设置有摄像头A和三轴传感器B的结构示意图。

图中的附图标记，1为望远镜，2为上轴，3为旋转控制手柄，4为云台，5为触控显示屏，6为主轴，7为采集卡，8为提手，9为轴承，10为主机，11为语音智能模块，12为集成电源，13为电源，A为摄像头，B为三轴传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1和图2所示，本实施例所涉及的一种AR望远镜，包括：箱体、三轴传感器、望远镜1、上轴2、旋转控制手柄3、云台4、触控显示屏5、主轴6、采集卡7、提手8、轴承9、主机10、语音智能模块11、集成电源12和电源13，轴承9固定在箱体内的中部，主轴6的下端与轴承9相连接，云台4固定在主轴6的上端，上轴2的下端与云台4转动连接，望远镜1固定在上轴2的上端，望远镜1上安装有旋转控制手柄3，箱体的上部安装有触控显示屏5，采集卡7设置在箱体内的上部，主机10、语音智能模块11、集成电源12和电源13分别设置在箱体内的下部，箱体的外壁上安装有提手8，三轴传感器安装在望远镜1上。上轴2和云台4形成三轴转动机构，分别用于产生水平旋转，上下旋转的所有观看角度及屏幕上下翻转的角度。

将摄像头设置于望远镜1的箱体之内，以使摄像头通过望远镜1的箱体的角度，对应位置的实时景象以形成相应的图像信息并实时传输给主机10，主机10接收到摄像头传输的图像信息后对其处理并通过触控显示屏5显示对应位置的实时景象。

用户可通过旋转控制手柄来调节望远镜1的角度，以观察不同地点的实时景象。通过旋转控制手柄可以使望远镜1上下转动或左右转动。由于摄像头设置于望远镜1内，摄像头的拍摄角度也会随望远镜1的转动而发生改变。

主机10内预存有多个虚拟信息，每一个虚拟信息都对应一个地点，虚拟信息可以包括对应的地点的图标信息、名称信息以及详细介绍信息。在本实施例中，需要将这些虚拟信息与摄像头采集的图像信息于触控显示屏5上一一对应，以便于用户获得该地点对应的虚拟信息。

主机10分别链接摄像头及三轴传感器，将摄像头的信息通过视频采集的方式输入到计算机，同时利用三轴传感器的数据变化，运算图像信息的位置变化，并最终输出到触控显示屏5。

触控显示屏5同样链接主机，在输出图现的同时，用触控的方式再次将新的命令传回主机10，实现互动。

语音智能模块11可实时分析语音指令，在数据库中比对后，给出相应回答。所有功能都可通过语音控制实现操作，解放双手。

辅助查找，在此引用中，用户可对着屏幕念出想要查看的景点，程序会自动给出相应坐标位置信息，并通过语音辅助的方式，告知用户向哪个方向旋转。

三轴传感器可将摄像头的垂直方向的角度变化(X轴变化)，水平方向的角度变化(Y轴变化)，及其他角度(Z轴)变化的信息实时传入主机10，精准定位摄像头的镜头角度。

触控显示屏5的屏幕UI界面有天气及时间信息，用户可以随时观看当地的天气变化及时间等信息。

触控显示屏5的屏幕UI界面有地图信息，用户可以点击观看目前所在的景区位置海拔信息及周边的其他内容信息。

跨时空体验，触控显示屏5的屏幕UI界面有四季变化模块，用户可以一键切换所在位置的四季景色或最美的景色并通过三轴传感器来实现模拟实时观看。

触控显示屏5上有变焦模块，用户通过点击调节摄像头的焦距，从而实现变焦的目的。

时光邮局，通过小程序后台编辑，时光邮局的程序具有拍照保存，编辑，明信片样式加载，定时发送等功能。用户可将望远镜的景物拍照保存，通过小程序，编辑，色彩饱和度，锐度，对比度，签名，添加祝福文字，再加入预装的明信片样式，用户可以选择特定时间发送给好友，实现了虚拟时光邮局的功能。

实施例AR望远镜的控制系统采用Unity开发，摄像头的上下转动及水平方向旋转都有三轴传感器识别。传感器由陀螺仪、加速器及定位器组成，因此可以判断出摄像头的XYZ三轴的运动姿态及角度，并将数据实时传回主机10，然后主机10将虚拟信息呈现在触控显示屏5上，通过与摄像头的运动角度匹配而达到在实景的内容上叠加等虚拟信息的效果。

所有功能都可以通过语音控制来实现操作，通过智能语音模块，实现人机交互；

将模块芯片连接主机，连接模块接口与程序接口，在语音输入后经过模块计算比对，给出相应结果后，将程序结果与语音结果对应链接。这样，在实际应用中，语音输入的命令会在程序已有的数据库中进行选择，从而实现程序中所有的结果都可以用语音命令来选择。

跨时空体验，通过半球技术，非实时景物，模拟真实的实时观景体验。

通过三轴传感器和全景技术，用户可观看同一地点不同时间的景象；

本实施例中运用全景技术，全景技术是使用相机环360度拍摄的一组或多组照片拼接成一个全景图像。全景虚拟现实(也称实景虚拟)是基于全景图像的真实场景虚拟现实技术，它通过计算机技术实现全方位互动式观看真实场景的还原展示。在播放插件的支持下，使用触控方式控制环视的方向，可左可右可近可远。

将预先拍摄多个地点的全景视频进行拼接融合，生成全景视频内容，将内容存储与主机内，在程序中将全景内容铺在一个虚拟的透明半球上。将半球的XYZ三轴与望远镜1的三轴同步，再通过三轴传感器的实时数据，实现用户同样在旋转控制手柄3的时候，却能实时观看虚拟的全景内容(如四季变化)，模拟真实的观看体验，仿佛真的穿越了时空。

智能查找，用户可通过语音命令或屏幕搜索让望远镜1给出指定地点的位置及坐标信息，并通过语音帮助来让用户轻松找到地点；

在交互界面中有搜索列表，如著名景点列表，用户可以点击选择后，程序根据景点所处的坐标位置与目前镜头所面对的位置进行比对，然后给出改变角度的帮助(如向右旋转，向上，再向右等)，屏幕也会有相应的画面提示。

用户可以随时观看当地景区天气及地理位置等信息。

地图信息，具体的，在程序的景点数据库中，植入相应景区的卫星地图及坐标信息。交互界面中会有地图信息的按键，用户通过点击后查阅。

天气预报，具体的，在程序中，通过定时通讯，链接服务器，读取当地天气信息，并实时显示在屏幕上。

在本实施例中，触控显示屏5上设有一倍率调节模块，用户通过倍率调节模块调节摄像头的焦距。

具体地，本实施例中，主机10通过系统软件与摄像头的底层算法链接，具体使用的系统软件为C#的WebCamera(网络摄像头)，控制摄像头的镜头是通过http协议实现的。用户可以通过滑动触控显示屏5上的倍率调节模块以实现摄像头的变焦。从而在用户不移动的情况下，就可以实现景象的拉近及推远，提升用户的体验感。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种AR望远镜，包括：箱体、三轴传感器、望远镜、上轴、旋转控制手柄、云台、触控显示屏、主轴、采集卡、提手、轴承、主机、语音智能模块、集成电源和电源，轴承固定在箱体内的中部，主轴的下端与轴承相连接，云台固定在主轴的上端，上轴的下端与云台转动连接，望远镜固定在上轴的上端，望远镜上安装有旋转控制手柄，其特征在于，箱体的上部安装有触控显示屏，采集卡设置在箱体内的上部，主机、语音智能模块、集成电源和电源分别设置在箱体内的下部，箱体的外壁上安装有提手，三轴传感器安装在望远镜上，所述望远镜内安装有摄像头，摄像头用以实时采集所述望远镜对应的地点的图像信息；上轴和云台形成三轴转动机构，分别用于产生水平旋转，上下旋转的所有观看角度及屏幕上下翻转的角度；

主机分别连接摄像头及三轴传感器，将摄像头的信息通过视频采集的方式输入到计算机，同时利用三轴传感器的数据变化，运算图像信息的位置变化，并最终输出到触控显示屏，触控显示屏连接主机，在输出图像的同时，用触控的方式再次将新的命令传回主机，实现互动；语音智能模块实时分析语音指令，在数据库中比对后，给出相应回答，用户对着触控显示屏念出想要查看的景点，程序会自动给出相应坐标位置信息，并通过语音辅助的方式，告知用户向哪个方向旋转，三轴传感器将摄像头的垂直方向的角度变化，水平方向的角度变化，及其他角度变化的信息实时传入主机，精准定位摄像头的镜头角度；

触控显示屏的UI界面有天气及时间信息和地图信息，触控显示屏的UI界面有四季变化模块，触控显示屏上有变焦模块；时光邮局，程序具有拍照保存，编辑，明信片样式加载，定时发送功能。

2.根据权利要求1所述的AR望远镜，其特征在于，触控显示屏上有变焦模块，用户通过点击调节摄像头的焦距，从而实现变焦的目的。

3.根据权利要求1所述的AR望远镜，其特征在于，主机通过系统软件与摄像头的底层算法链接，使用的系统软件为C#的WebCamera，控制摄像头的镜头是通过http协议实现的。

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