CN113485552A - 一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能博物馆展示技术领域，公开了一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端，利用图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并通过无线WIFI或其他形式将采集到的图像传送到指定的数据库中；利用透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息；利用RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度；通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标。本发明能够实现智慧博物馆数字化文物虚实结合展示效果，有利于吸引游客深入了解文物所蕴含的历史文化，提高博物馆管理效率。

Description

一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端

技术领域

本发明属于智能博物馆展示技术领域，尤其涉及一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端。

背景技术

目前，博物馆是藏有各式各样代表自然和人类文化遗产的实物的场所，是为公众提供知识、教育和欣赏的文化教育机构。陈列展览是博物馆最基本的产品，国内很多博物馆追求声、光、电甚至3D等效果，但是对于文物所承载的历史文化却缺乏展示。

现阶段博物馆展示藏品通常将文物放置于透明的玻璃框中，为了方便游客快速了解此文物的信息，一般在玻璃柜上张贴介绍该文物的纸质标签。但是，上述技术方案都是静态的，缺乏与游客的互动，很难吸引游客驻足详细阅读这些枯燥的文字，游客往往是一晃而过。因此，有必要设计一种装置，既能满足游客全方位、多角度的观赏藏品，又能实现游客与虚拟文物的互动，从而吸引游客主动驻足了解关于此文物的详细信息及其所承载的历史文化。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有文物信息展示一般为纸质标签，纸质标签只能展示简短的文字简介，不能直观地通过文物图片、视频等展示；现有文物展示柜一般采用透明玻璃展柜，不能实时监测展示柜中文物所处环境指标；现有文物展示装置缺乏与游客的互动，部分博物馆使用AR展示，但是AR展示的弊端是屏幕小且操作复杂，不适用于广泛使用。因此，需要一种新的智慧博物馆文物虚实结合展示方法、装置，可以多样化展示文物信息，实时监测文物所处环境状态，可以实现游客与文物的互动并操作简单，可广泛推广。

解决以上问题及缺陷的难度为：要实现对文物信息的多样化展示需要解决文物信息融合展示的问题，需要将文物的文字简介、图片、视频、音频以及3D模型等二维和三维信息融合展示到用户面前；要实现文物展示柜监测当前展示柜中文物所处的环境状态，需要借助传感器等硬件设备；要实现可操作性强的游客与文物互动方式，需要使用最新的人工智能技术以及深度摄像机等设备，使得游客可以通过变换手势来控制虚拟文物3D模型的大小及展示角度。

解决以上问题及缺陷的意义为：将博物馆由传统的文物展览方式向新型智能化文物展览方式转变，有利于促进智慧博物馆的发展，有利于实现对文物信息的多样化展示，有利于更好地保护文物，防止文物受到二次损坏，有利于吸引更多的游客前来欣赏文物，更好地与文物近距离互动，让更多的游客感受中国上下五千年的历史文化、感受中华文化的博大精深，源远流长。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端。

本发明是这样实现的，一种文物虚实结合展示方法，所述文物虚实结合展示方法包括：

步骤一，图像采集模块利用图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并通过无线WIFI或其他形式将采集到的图像传送到指定的数据库中，对采集到的文物图像进行特征提取，在数据库中利用图像检索算法，将提取的图像特征与数据库中已有图像特征进行特征比对。

步骤二，文物信息展示模块利用透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息，有利于游客快速、直观、准确地了解到文物的详细信息及其所蕴含的历史文化背景；

步骤三，游客与虚拟文物交互模块利用RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法提取图像特征，并对特征进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度，进而增强游客与虚拟文物的互动，有利于吸引更多的游客驻足了解文物，体会文物背后所蕴藏的历史文化，有利于中国文化的传播；

步骤四，驱动控制模块通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制。驱动装置可以监测当前展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度、污染气体浓度等，当环境监测指标出现异常时，相关工作人员可以及时作出调整处理，防止文物受到二次损坏。

进一步，所述图像采集器安装在展示柜顶部正中间。

进一步，所述透明LCD多点触摸显示屏固定在展示柜正前方侧，获取该文物的详细信息，包括文物的简介、历史背景、视频及音频。

进一步，所述RGBD摄像机安装在展示柜正前方上侧，实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度，进而增强游客与虚拟文物的互动，吸引更多的游客参观文物，详细了解文物及其所承载的历史文化底蕴。

进一步，所述驱动设备进行数据读取存储、数据处理、显示和交互控制、通信以及监测文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等功能，驱动设备内含有一个数据库，用于存储所有文物的相关信息。

进一步，所述驱动设备接收图像采集器采集到的文物图像，并负责在数据库中查找该文物的相关信息并将其展示在透明LCD多点触摸显示屏上。

进一步，所述驱动设备可以对当前展示柜文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等指标进行监测，并实时动态地将环境监测数据展示在透明LCD多点触摸显示屏上。

进一步，所述控制设备包括总电源控制开关、显示器电源开关、照明控制开关以及报警器。

进一步，所述总电源开关控制整个装置的供电，显示屏电源开关控制透明LCD多点触摸显示屏的电源开关、照明控制开关控制整个装置的照明装置；报警器内部装有传感器，当整个装置受到剧烈撞击或异常时间超过管理员设置的时间，装置就会通过透明LCD显示屏的高对比度闪烁提醒相关工作人员及时处理。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

图像采集模块利用图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并将采集到的图像传送到指定的数据库中，检索数据库中已经存储的文物的相关信息；

文物信息展示模块利用透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息；

游客与虚拟文物交互模块利用RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度；

驱动控制模块通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述文物虚实结合展示方法

本发明的另一目的在于提供一种实施所述文物虚实结合展示方法的文物虚实结合展示系统，所述文物虚实结合展示系统包括：

通过图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并通过无线WIFI或其他形式将采集到的图像传送到指定的数据库中的图像采集模块；

通过透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息的文物信息展示模块；

通过RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度，进而增强游客与虚拟文物的互动的游客与虚拟文物交互模块；

通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标的驱动控制模块。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明首次将AR、基于手势的交互、图像检索技术和文物展柜结合，构建了一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端，能够实现让游客全方位、多角度地观赏文物，并通过轻触透明LCD多点触摸显示屏了解文物的简介、历史背景、视频、音频等信息，另外还可以实现游客与虚拟文物的交互，游客可以通过变换手势来控制虚拟文物3D模型的大小及展示角度。本发明的原型装置已经在多家博物馆试用，反馈表明本发明有利于吸引目标用户更深入地了解文物及其所承载的历史文化底蕴，促进文化的交流、传播。

同时本发明通过图像采集器实时采集展示柜中文物图像，将其传送到指定数据库中查找该文物相关信息，游客通过轻触显示屏将文物相关信息展示在显示屏上，同时，也可实现游客与虚拟文物的互动，游客面对RGBD深度摄像头做出不同手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度；另外，本发明文物展示装置可实现对文物保存环境的温度、湿度、光强度及有害气体浓度的监测，保证文物处于适宜的环境中，防止文物受到二次损坏。所述装置方便游客快速获取文物信息，有利于吸引更多游客欣赏文物并了解其所蕴含的历史文化。

附图说明

图1是本发明实施例提供的文物虚实结合展示系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的总电源开关、显示器电源开关和照明控制开关结构示意图。

图3是本发明实施例提供的文物虚实结合展示功能模块结构示意图。

图4是本发明实施例提供的文物虚实结合展示方法流程图。

图中：100、展示柜；110、底座控制箱；120、透明LCD多点触摸显示屏；130、图像采集器；140、RGBD摄像机；150、驱动装置；160、报警器；170、安全锁；180、总电源开关；181、显示器电源开关；182、照明控制开关；210、图像采集模块；220、文物信息展示模块；230、游客与虚拟文物交互模块；240、驱动控制模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种文物虚实结合展示方法、系统、计算机设备及终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供的文物虚实结合展示系统业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的文物虚实结合展示系统仅仅是一个具体实施例而已。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的文物虚实结合展示系统中展示柜100正前方侧安装有透明LCD多点触摸显示屏120，展示柜100顶部正中间安装有图像采集器130；展示柜100正前方上侧安装有RGBD摄像机140，展示柜100下方安装有底座控制箱110，底座控制箱110外部安装有安全锁170，底座控制箱110用于安放驱动装置150和控制装置。展示柜100用于安装展示的文物，保护内部文物不被损坏，展示柜100正前方侧安装有透明LCD多点触摸显示屏120，透明LCD多点触摸显示屏120用于展示文物详细信息，实现文物虚实结合展示；展示柜其他侧均使用透明玻璃材质，方便游客直观清晰地观赏文物；展示柜顶部正中间安装有图像采集器130，用于实时采集文物图像；展示柜正前方上侧安装有RGBD摄像机140，用于实时捕获游客做出的手势，实现游客与虚拟文物的交互；展示柜下方安装有底座控制箱110，底座控制箱110外部安装有安全锁170，底座控制箱110用于安放电子设备，提高装置的稳定性，底座控制箱110内部安装有驱动装置150和控制装置，底座控制箱110内的驱动装置具有数据读取存储、数据处理、显示和交互控制、通信以及监测文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等功能；底座控制箱110内的控制装置用于控制整个装置的供电，包括整个装置的总电源开关180、显示器电源开关181、照明控制开关182，另外，控制装置还包括报警器160，用于提高装置的安全可靠性。

如图3所示，底座控制箱110内部安装有驱动装置150，底座控制箱110安装有报警器160；底座控制箱110后侧设置有总电源开关180、显示器电源开关181和照明控制开关182。

底座控制箱110内部安装有驱动装置150和控制装置，底座控制箱110内的驱动装置150具有数据读取存储、数据处理、显示和交互控制、通信等功能，同时驱动装置150中还装有环境监测设备，可对当前展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等进行监测，并实时将环境数据展示在透明的LCD多点触摸显示屏上；底座控制箱110内的控制装置用于控制整个装置的供电，包括整个装置的总电源开关180、显示器电源开关181、照明控制开关182，另外，控制装置还包括报警器160，用于提高装置的安全可靠性。

如图3所示，本发明实施例提供的文物虚实结合展示系统功能模块划分为：图像采集模块210、文物信息展示模块220、游客与虚拟文物交互模块230、驱动控制模块240。

图像采集模块210主要由展示柜100顶部安装的图像采集器140来实时采集展示柜中文物图像，并通过无线WIFI或其他形式将采集到的图像传送到指定的数据库中，采用图像检索算法检索数据库中已经存储的文物信息，通过将采集到的图片与数据库中的图片进行图像特征比对，查找到采集到的图片中文物所对应的详细信息。

文物信息展示模块220主要由展示柜100正前方侧的透明LCD多点触摸显示屏120来实现，游客通过轻触屏幕或鼠标点击即可获取该文物的详细信息，主要包括文物的简介、历史背景、视频及音频。

游客与虚拟文物交互模块上230，主要由展示柜100正前方上侧安装的RGBD摄像机140实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度，进而增强了游客与虚拟文物的互动，有利于吸引更多的游客参观文物，详细了解文物及其所承载的历史文化底蕴。

驱动控制模块240，主要有驱动设备150和控制设备，驱动设备150具有数据读取存储、数据处理、显示和交互控制、通信以及对当前展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等进行监测等功能，驱动设备150内含有一个数据库，用于存储所有文物的相关信息，驱动设备150用于接收图像采集器130采集到的文物图像，并负责通过图像检索算法，将采集到的文物图片数据与数据库中已经存储的数据进行比对，在数据库中查找到该文物的相关信息并将其展示在透明LCD多点触摸显示屏120上；所述驱动设备用于接收RGBD深度摄像机140采集到的游客手势的RGB图像和深度图像，并利用深度学习图像识别算法对图像进行处理，以确定游客所做出的手势类别，进而控制透明LCD多点触摸显示屏120上显示的虚拟文物3D模型的大小及展示角度。

所述驱动设备150用于实时监测当前展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等进行监测，并将监测数据实时动态地展示在透明LCD多点触摸显示屏上，当监测到展示柜中文物所处环境的某一项指标异常并且异常时间超过管理员设置的时间，装置就会通过透明LCD显示屏的高对比度闪烁提醒相关工作人员及时处理。

所述控制设备主要包括总电源控制开关180、显示器电源开关181、照明控制开关182以及报警器160；总电源开关180负责控制整个装置的供电，显示屏电源开关181控制透明LCD多点触摸显示屏120的电源开关、照明控制开关182控制整个装置的照明装置；另外，报警器160内部装有传感器，当整个装置受到剧烈撞击，报警器160会发出警报声以提醒相关工作人员及时处理。

如图4所示，本发明实施例提供的文物虚实结合展示方法，包括：

S101：图像采集模块利用图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并通过无线WIFI或其他形式将采集到的图像传送到指定的数据库中，以便检索数据库中已经存储的该文物的相关信息。

S102：文物信息展示模块利用透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息；

S103：游客与虚拟文物交互模块利用RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度，进而增强游客与虚拟文物的互动；

S104：驱动控制模块通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标。

本发明的工作原理为：展示柜100用于安装展示的文物，保护内部文物不被损坏，展示柜100正前方侧安装有透明LCD多点触摸显示屏120，透明LCD多点触摸显示屏120用于展示文物详细信息，实现文物虚实结合展示；展示柜其他侧均使用透明玻璃材质，方便游客直观清晰地观赏文物；展示柜顶部正中间安装有图像采集器130，用于实时采集文物图像；展示柜正前方上侧安装有RGBD摄像机140，用于实时捕获游客做出的手势，实现游客与虚拟文物的交互；展示柜下方安装有底座控制箱110，底座控制箱110外部安装有安全锁170，底座控制箱110用于安放电子设备，提高装置的稳定性，底座控制箱110内部安装有驱动装置150和控制装置，底座控制箱110内的驱动装置具有数据读取存储、数据处理、显示和交互控制、通信以及以及对当前展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度以及有害气体浓度等进行监测等功能；底座控制箱110内的控制装置用于控制整个装置的供电，包括整个装置的总电源开关180、显示器电源开关181、照明控制开关182，另外，控制装置还包括报警器160，用于提高装置的安全可靠性。

本发明技术方案突破了传统的技术方案，提出一种新的文物虚实结合展示方案：

本发明的技术方案与现有技术的对比：

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述文物虚实结合展示方法包括：

图像采集模块利用图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并将采集到的图像传送到指定的数据库中，检索数据库中已经存储的文物的相关信息；

文物信息展示模块利用透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息；

游客与虚拟文物交互模块利用RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度；

驱动控制模块通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标。

2.如权利要求1所述文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述图像采集器安装在展示柜顶部正中间。

3.如权利要求1所述文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述透明LCD多点触摸显示屏固定在展示柜正前方侧，获取该文物的详细信息，包括文物的简介、历史背景、视频及音频。

4.如权利要求1所述文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述RGBD摄像机安装在展示柜正前方上侧，实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度。

5.如权利要求1所述文文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述驱动设备进行数据读取存储、数据处理、显示和交互控制、通信以及对展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度、污染气体浓度的指标进行监测，驱动设备内含有一个数据库，用于存储所有文物的相关信息。

6.如权利要求1所述文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述驱动设备接收图像采集器采集到的文物图像，并负责在数据库中查找文物的相关信息并将其展示在透明LCD多点触摸显示屏上。

7.如权利要求1所述文物虚实结合展示方法，其特征在于，所述驱动设备对展示柜中文物所处环境的温度、湿度、光强度、污染气体浓度的指标进行监测，并将环境监测数据显示在透明LCD多点触摸显示屏上；

所述控制设备包括总电源控制开关、显示器电源开关、照明控制开关以及报警器；

所述总电源开关控制整个装置的供电，显示屏电源开关控制透明LCD多点触摸显示屏的电源开关、照明控制开关控制整个装置的照明装置；报警器内部装有传感器，当整个装置受到剧烈撞击或者某一项环境指标异常时间超过管理员设置的时间，装置就会通过透明LCD显示屏的高对比度闪烁提醒相关工作人员及时处理。

8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

图像采集模块利用图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并将采集到的图像传送到指定的数据库中，检索数据库中已经存储的文物的相关信息；

文物信息展示模块利用透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息；

游客与虚拟文物交互模块利用RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度；

驱动控制模块通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标。

9.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现权利要求1～7任意一项所述文物虚实结合展示方法。

10.一种实施权利要求1～7任意一项所述文物虚实结合展示方法的文物虚实结合展示系统，其特征在于，所述文物虚实结合展示系统包括：

通过图像采集器实时采集展示柜中文物图像，并通过无线WIFI或其他形式将采集到的图像传送到指定的数据库中的图像采集模块；

通过透明LCD多点触摸显示屏进行展示文物的详细信息的文物信息展示模块；

通过RGBD摄像机实时捕获游客做出的指定手势图像，通过深度学习图像识别算法进行分析，使得游客通过做出不同的手势来控制显示屏上虚拟文物3D模型的大小及展示角度，进而增强游客与虚拟文物的互动的游客与虚拟文物交互的模块；

通过驱动设备和控制设备，对整体装置进行操作控制以及监测文物保存的各项环境指标的驱动控制模块。

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