CN117008734B - 一种数字沙盘交互方法及基于ar的数字沙盘交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字沙盘技术领域，且公开了基于AR的数字沙盘交互系统，包括：承载体拍摄模块、焦距获取模块、数据处理模块、投影操作模块、景点信息采集模块、核心分析模块、数据传输模块、数据存储模块和AR佩戴模块；承载体拍摄模块：用于拍摄承载数字沙盘投影图像的承载体画面；焦距获取模块：用于获取承载体拍摄模块的焦距信息数据。能够采集每个景点的不同信息数据，可以得到每个景点的综合信息，游客通过佩戴AR佩戴设备，当看向数字沙盘上的某个景点的时候，此时该景点的综合信息即可显示在AR佩戴设备上，能够更好的与游客之间进行交互。并且方便游客能够更加全面的了解景区的每个景点，便于游客根据自身的实际情况选择符合的景点进行游览。

Description

一种数字沙盘交互方法及基于AR的数字沙盘交互系统

技术领域

本发明涉及数字沙盘技术领域，更具体的公开了一种数字沙盘交互方法及基于AR的数字沙盘交互系统。

背景技术

数字沙盘是通过声、光、电、图像、三维动画以及计算机程控技术，运用数字投影来实现，数字沙盘，可以充分体现区位特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。对参观者来说是一种全新的体验，并能产生强烈的共鸣，比传统的沙盘模型更直观。由于数字沙盘能够更加直观的将内容展现出现，因此，数字沙盘逐渐被应用到各行各业。随着现在旅游行业的快速发展，为了让游客能够更好的了解景区内每个景点的信息，通常会在景区的进入大厅中放置景区数字沙盘。通过游客观看数字沙盘从而能够了解景区内存在哪些景点。但目前景区内的数字沙盘与游客之间的交互性较低，游客只能看到数字沙盘所展现出来的固定信息，导致游客无法完全的了解景区内每个景点的具体情况。

发明内容

本发明主提供一种数字沙盘交互方法及基于AR的数字沙盘交互系统，能够解决目前景区内的数字沙盘与游客之间的交互性较低的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是基于AR的数字沙盘交互系统，包括：承载体拍摄模块、焦距获取模块、数据处理模块、投影操作模块、景点信息采集模块、核心分析模块、数据传输模块、数据存储模块和AR佩戴模块；

承载体拍摄模块：用于拍摄承载数字沙盘投影图像的承载体画面；

焦距获取模块：用于获取承载体拍摄模块的焦距信息数据；

数据处理模块：用于对承载体拍摄模块拍摄到的图像数据以及焦距获取模块获取到的焦距信息数据进行处理，并得到处理结果；

投影操作模块：用于根据数据处理模块得到的处理结果，对投影到承载体上的数字沙盘图像以及投影设备到承载体之间的间距进行调整；

景点信息采集模块：用于采集景区内每个景点的景点内容、每日游览量以及游览人员信息数据；

核心分析模块：用于对景点信息采集模块采集到的信息数据进行分析处理，从而能够得到每个景点综合信息数据；

数据传输模块：用于将核心分析模块得到的每个景点综合信息数据进行上传；

数据存储模块：用于接收来自数据传输模块的数据，并将数据传输模块传输的数据进行存储；

AR佩戴模块：用于与投影在承载体上的数字沙盘配合使用，能够显示出数字沙盘上每个景点的综合信息数据。

更进一步的，所述数据处理模块对数据进行处理的具体过程为：首先从承载体拍摄模块中获取到拍摄到的承载体图像数据，同时获取到承载体拍摄模块的教具信息数据；然后获取到承载体图像的长、宽数据，并获取投影设备距离承载体的初始距离；在对以上获取到的数据进行综合的处理，从而可以得到投影设备到承载体之间的距离参数和投影画面的调整参数：其中，D为投影设备到承载体之间的距离参数，/>为投影画面的调整参数，L、W分别为承载体画面的长、宽数据；/>为焦距信息数据，/>为投影设备距离承载体的初始距离，/>为调节系数：0.5-1。

更进一步的，所述投影操作模块包括：投影驱动模块、图像调节模块和明暗调节模块；

投影驱动模块：用于根据数据处理模块得到的投影设备到承载体之间的距离参数对投影设备与承载体之间的间距进行调节；

图像调节模块：用于根据数据处理模块得到的投影画面的调整参数对数字沙盘的投影图像进行调整；

明暗调节模块：用于实时采集外界的光线信息，并根据外界光线的强弱动态的调整投影图像的明暗。

更进一步的，所述景点信息采集模块包括：每日游览量获取模块、时间段浏览量获取模块、游览人员信息获取模块、景点内容获取模块；

每日游览量获取模块：用于获取每个景点每日的游客游览量信息数据；

时间段游览量获取模块：用于获取每个景点每日不同时间段的游客游览量信息数据；

游览人员信息获取模块：用于获取每个景点游览人员的年龄信息数据；

景点内容获取模块：用于获取每个景点的内容信息数据。

更进一步的，所述核心分析模块用于对近几月内景点信息采集模块采集到的数据进行分析处理，得到每个景点的综合信息数据；

能够根据每日游览量获取模块获取到的数据，得到每个景点的热度信息数据：其中，R为每个景点的热度信息数据，/>为每天的游览总量，为总月数；能够根据时间段游览量获取模块获取到的数据，得到每个景点集中的游览时间段信息数据：首先获取近几月每天每个游览时间段的游览总量信息数据以及当天的游览总量信息数据，若：/>则判断景点当天的游览集中在时间段t；其中，/>为每个时间段的游览总量；然后将每天集中游览时间段进行汇总，从中选出最小的时间点以及最大的时间点，并将两者结合，从而可以得到每个景点的集中游览时间段为/>；

能够根据游览人员信息获取模块获取到的数据，得到每个景点的合适的游览年龄段信息数据：首先根据每天游览人员的年龄信息数据得到的每个景点的综合游览年龄数据：其中，Y为每个景点的综合游览年龄数据，/>每天每个游览人员的年龄数据，/>为每天的游览总量，/>为总月数；然后根据/>即可得到每个景点的合适的游览年龄段信息数据；

能够根据景点内容获取模块获取到的数据，结合神经网络算法即可得到每个景点的综合概要信息数据。

更进一步的，所述AR佩戴模块包括：红外发射模块、看点检测模块、数据调取模块、同步显示模块；

红外发射模块：用于发出红外线，随着佩戴者头部的转动，从而可以指向数字沙盘上的景点；

看点检测模块：用于根据红外发射模块发出的红外线指向数字沙盘上的位置，从而可以判断佩戴者目前看向哪个景点；数据调取模块：用于根据看点检测模块检测出佩戴者看向的景点信息，从数据存储模块中调取出当前景点的综合信息数据；

同步显示模块：用于将数据调取模块调取出来的综合信息数据显示在佩戴者眼前。

更进一步的，所述看点检测模块具体的检测过程为：首先以承载台的任意一个角点作为坐标原点，并以该原点建立二维坐标系，同时以单位“1”作为间隔，从而可以得到二维坐标系上的坐标点；然后获取数字沙盘上的每个景点所对应的坐标数据；当红外发射模块发出的红外线指向数字沙盘上后，获取红外发射模块指向点的坐标数据；再将红外发射模块指向的坐标数据与数字沙盘上的每个景点所对应的坐标数据进行对比，能够与数字沙盘上的景点对应的坐标数据匹配后，判断佩戴者目前看向对应的景点，即可完成看点的检测。

根据本发明的另外一个方面，提供一种数字沙盘交互方法，其特征在于，该方法以上的基于AR的数字沙盘交互系统实现，具体包括以下步骤：

S1、根据承载体的大小以及外界光线的强度，自动的调整投影设备到承载体之间的距离、投影到承载体上数字沙盘的大小以及投影的明暗程度；

S2、采集每个景点的每日的游客游览量信息数据、每个景点每日不同时间段的游客游览量信息数据、每个景点游览人员的年龄信息数据以及每个景点的内容信息数据，并对以上采集到的数据进行综合分析，从而可以得到每个景点的综合信息数据；

S3、将得到的每个景点的综合信息数据上传到数据存储模块中进行存储；

S4、游客佩戴上AR佩戴模块后，当看向数字沙盘上的某个景点的时候，此时会在AR佩戴设备上显示出当前看向景点的综合信息数据。

本发明一种数字沙盘交互方法及基于AR的数字沙盘交互系统的有益效果为：能够根据数字沙盘的承载体的大小自动的调整投影设备到承载体之间的间距，同时能够自动的调整投影画面的大小，通过两者的结合，从而可以快速高效的将投影调节到位，并将数字沙盘投影到承载体上。另外，能够采集每个景点的不同信息数据，可以得到每个景点的综合信息，游客通过佩戴AR佩戴设备，当看向数字沙盘上的某个景点的时候，此时该景点的综合信息即可显示在AR佩戴设备上，能够更好的与游客之间进行交互。并且方便游客能够更加全面的了解景区的每个景点，便于游客根据自身的实际情况选择符合的景点进行游览，不仅可以使游览更加的高效，同时可以减小每个景点的人员承载压力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为系统原理示意图；

图2为方法流程示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的一个方面，如图1所示，提供了基于AR的数字沙盘交互系统，包括：

承载体拍摄模块：用于拍摄承载数字沙盘投影图像的承载体画面。该模块可为附着在投影设备上的高清摄像头。

焦距获取模块：用于获取承载体拍摄模块的焦距信息数据。

数据处理模块：用于对承载体拍摄模块拍摄到的图像数据以及焦距获取模块获取到的焦距信息数据进行处理：首先从承载体拍摄模块中获取到拍摄到的承载体图像数据，同时获取到承载体拍摄模块的教具信息数据；然后获取到承载体图像的长、宽数据，并获取投影设备距离承载体的初始距离；在对以上获取到的数据进行综合的处理，从而可以得到投影设备到承载体之间的距离参数和投影画面的调整参数：其中，D为投影设备到承载体之间的距离参数，/>为投影画面的调整参数，L、W分别为承载体画面的长、宽数据；/>为焦距信息数据，/>为投影设备距离承载体的初始距离，/>为调节系数：0.5-1。

投影操作模块：该模块通过投影驱动模块根据数据处理模块得到的投影设备到承载体之间的距离参数D对投影设备与承载体之间的间距进行调节；通过图像调节模块根据数据处理模块得到的投影画面的调整参数对数字沙盘的投影图像进行调整；通过明暗调节模块实时采集外界的光线信息，并根据外界光线的强弱动态的调整投影图像的明暗，当外界光线强度越高的时候，此时投影画面的明度越高，反之，当外界光线强度越低的时候，此时投影画面的明度越低。

景点信息采集模块：通过每日游览量获取模块、时间段浏览量获取模块、游览人员信息获取模块、景点内容获取模块分别采集每个景点每日的游客游览量信息数据、每个景点每日不同时间段的游客游览量信息数据、每个景点游览人员的年龄信息数据以及每个景点的内容信息数据。

核心分析模块：用于对景点信息采集模块采集到的信息数据进行分析处理。能够根据每日游览量获取模块获取到的数据，得到每个景点的热度信息数据：其中，R为每个景点的热度信息数据，/>为每天的游览总量，为总月数。

能够根据时间段游览量获取模块获取到的数据，得到每个景点集中的游览时间段信息数据：首先获取近3月每天每个游览时间段的游览总量信息数据以及当天的游览总量信息数据，若：则判断景点当天的游览集中在时间段t；其中，/>为每个时间段的游览总量；然后将每天集中游览时间段进行汇总，如，/>，/>，，...，从中选出最小的时间点以及最大的时间点，并将两者结合，从而可以得到每个景点的集中游览时间段为/>。例如最小的时间点为9:00，最大的时间点为15:00，则当前景点的集中游览时间为9:00-15:00。

能够根据游览人员信息获取模块获取到的数据，得到每个景点的合适的游览年龄段信息数据：首先根据每天游览人员的年龄信息数据得到的每个景点的综合游览年龄数据：其中，Y为每个景点的综合游览年龄数据，/>为每天每个游览人员的年龄数据，/>为每天的游览总量，/>为总月数；然后根据/>即可得到每个景点的合适的游览年龄段信息数据。

能够根据景点内容获取模块获取到的数据，结合神经网络算法即可得到每个景点的综合概要信息数据。例如，对于游乐场这样的静电，根据其景点内容，可以获得其景点的概要信息为儿童，同时可以获取该景点中具有代表性的图片作为该概要信息的辅助信息。

数据传输模块：用于将核心分析模块得到的每个景点综合信息数据进行上传。

数据存储模块：用于接收来自数据传输模块的数据，并将数据传输模块传输的数据进行存储。

AR佩戴模块：用于佩戴在游客的面部；通过红外发射模块发出红外线，随着佩戴者头部的转动，从而可以指向数字沙盘上的景点；再通过看点检测模块检测红外线指向数字沙盘上的位置，从而可以判断佩戴者目前看向哪个景点；然后通过数据调取模块调取看向景点的综合信息数据，包括：景点热度、集中游览时间段、合适年龄段以及景点信息概要；再通过同步显示模块将以上信息数据显示在AR佩戴模块上。

根据本发明的另一个方面，如图2所示，提供了一种数字沙盘交互方法，该方法基于以上的基于AR的数字沙盘交互系统实现，具体包括以下步骤：

第一步、根据承载体的大小以及外界光线的强度，自动的调整投影设备到承载体之间的距离、投影到承载体上数字沙盘的大小以及投影的明暗程度。

第二步、采集每个景点的每日的游客游览量信息数据、每个景点每日不同时间段的游客游览量信息数据、每个景点游览人员的年龄信息数据以及每个景点的内容信息数据，并对以上采集到的数据进行综合分析，从而可以得到每个景点的综合信息数据。

第三步、将得到的每个景点的综合信息数据上传到数据存储模块中进行存储。

第四步、游客佩戴上AR佩戴模块后，当看向数字沙盘上的某个景点的时候，此时会在AR佩戴设备上显示出当前看向景点的综合信息数据。

其中本文中出现的电器元件均为现实中存在的电器元件。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.基于AR的数字沙盘交互系统，其特征在于，包括：承载体拍摄模块、焦距获取模块、数据处理模块、投影操作模块、景点信息采集模块、核心分析模块、数据传输模块、数据存储模块和AR佩戴模块；

承载体拍摄模块：用于拍摄承载数字沙盘投影图像的承载体画面；

焦距获取模块：用于获取承载体拍摄模块的焦距信息数据；

数据处理模块：用于对承载体拍摄模块拍摄到的图像数据以及焦距获取模块获取到的焦距信息数据进行处理，并得到处理结果；其对数据进行处理的具体过程为：首先从承载体拍摄模块中获取到拍摄到的承载体图像数据，同时获取到承载体拍摄模块的教具信息数据；然后获取到承载体图像的长、宽数据，并获取投影设备距离承载体的初始距离；在对以上获取到的数据进行综合的处理，从而可以得到投影设备到承载体之间的距离参数和投影画面的调整参数：

2.其中，D为投影设备到承载体之间的距离参数，为投影画面的调整参数，L、W分别为承载体画面的长、宽数据；/>为焦距信息数据，/>为投影设备距离承载体的初始距离，/>为调节系数：0.5-1；

投影操作模块：用于根据数据处理模块得到的处理结果，对投影到承载体上的数字沙盘图像以及投影设备到承载体之间的间距进行调整；

景点信息采集模块：用于采集景区内每个景点的景点内容、每日游览量以及游览人员信息数据；

核心分析模块：用于对景点信息采集模块采集到的信息数据进行分析处理，从而能够得到每个景点综合信息数据；

数据传输模块：用于将核心分析模块得到的每个景点综合信息数据进行上传；

数据存储模块：用于接收来自数据传输模块的数据，并将数据传输模块传输的数据进行存储；

AR佩戴模块：用于与投影在承载体上的数字沙盘配合使用，能够显示出数字沙盘上每个景点的综合信息数据。

3.根据权利要求1所述的基于AR的数字沙盘交互系统，其特征在于：所述投影操作模块包括：投影驱动模块、图像调节模块和明暗调节模块；

投影驱动模块：用于根据数据处理模块得到的投影设备到承载体之间的距离参数对投影设备与承载体之间的间距进行调节；

图像调节模块：用于根据数据处理模块得到的投影画面的调整参数对数字沙盘的投影图像进行调整；

明暗调节模块：用于实时采集外界的光线信息，并根据外界光线的强弱动态的调整投影图像的明暗。

4.根据权利要求1所述的基于AR的数字沙盘交互系统，其特征在于：所述景点信息采集模块包括：每日游览量获取模块、时间段浏览量获取模块、游览人员信息获取模块、景点内容获取模块；

每日游览量获取模块：用于获取每个景点每日的游客游览量信息数据；

时间段游览量获取模块：用于获取每个景点每日不同时间段的游客游览量信息数据；

游览人员信息获取模块：用于获取每个景点游览人员的年龄信息数据；

景点内容获取模块：用于获取每个景点的内容信息数据。

5.根据权利要求3所述的基于AR的数字沙盘交互系统，其特征在于：所述核心分析模块用于对近几月内景点信息采集模块采集到的数据进行分析处理，得到每个景点的综合信息数据；

能够根据每日游览量获取模块获取到的数据，得到每个景点的热度信息数据：

6.其中，R为每个景点的热度信息数据，为每天的游览总量，/>为总月数；

能够根据时间段游览量获取模块获取到的数据，得到每个景点集中的游览时间段信息数据：首先获取近几月每天每个游览时间段的游览总量信息数据以及当天的游览总量信息数据，若：

7.则判断景点当天的游览集中在时间段t；其中，为每个时间段的游览总量；然后将每天集中游览时间段进行汇总，从中选出最小的时间点以及最大的时间点，并将两者结合，从而可以得到每个景点的集中游览时间段为/>；

能够根据游览人员信息获取模块获取到的数据，得到每个景点的合适的游览年龄段信息数据：首先根据每天游览人员的年龄信息数据得到的每个景点的综合游览年龄数据：

8.其中，Y为每个景点的综合游览年龄数据，为每天每个游览人员的年龄数据，/>为每天的游览总量，/>为总月数；然后根据/>即可得到每个景点的合适的游览年龄段信息数据；

能够根据景点内容获取模块获取到的数据，结合神经网络算法即可得到每个景点的综合概要信息数据。

9.根据权利要求1所述的基于AR的数字沙盘交互系统，其特征在于：所述AR佩戴模块包括：红外发射模块、看点检测模块、数据调取模块、同步显示模块；

红外发射模块：用于发出红外线，随着佩戴者头部的转动，从而可以指向数字沙盘上的景点；

看点检测模块：用于根据红外发射模块发出的红外线指向数字沙盘上的位置，从而可以判断佩戴者目前看向哪个景点；

数据调取模块：用于根据看点检测模块检测出佩戴者看向的景点信息，从数据存储模块中调取出当前景点的综合信息数据；

同步显示模块：用于将数据调取模块调取出来的综合信息数据显示在佩戴者眼前。

10.根据权利要求5所述的基于AR的数字沙盘交互系统，其特征在于：所述看点检测模块具体的检测过程为：首先以承载台的任意一个角点作为坐标原点，并以该原点建立二维坐标系，同时以单位“1”作为间隔，从而可以得到二维坐标系上的坐标点；然后获取数字沙盘上的每个景点所对应的坐标数据；当红外发射模块发出的红外线指向数字沙盘上后，获取红外发射模块指向点的坐标数据；再将红外发射模块指向的坐标数据与数字沙盘上的每个景点所对应的坐标数据进行对比，能够与数字沙盘上的景点对应的坐标数据匹配后，判断佩戴者目前看向对应的景点，即可完成看点的检测。

11.一种数字沙盘交互方法，其特征在于，该方法基于权利要去1-6任意一项所述的基于AR的数字沙盘交互系统实现，具体包括以下步骤：

S1、根据承载体的大小以及外界光线的强度，自动的调整投影设备到承载体之间的距离、投影到承载体上数字沙盘的大小以及投影的明暗程度；

S2、采集每个景点的每日的游客游览量信息数据、每个景点每日不同时间段的游客游览量信息数据、每个景点游览人员的年龄信息数据以及每个景点的内容信息数据，并对以上采集到的数据进行综合分析，从而可以得到每个景点的综合信息数据；

S3、将得到的每个景点的综合信息数据上传到数据存储模块中进行存储；

S4、游客佩戴上AR佩戴模块后，当看向数字沙盘上的某个景点的时候，此时会在AR佩戴设备上显示出当前看向景点的综合信息数据。