TWM562428U - 互動式擴增實境之顯示系統 - Google Patents

Abstract

本創作有關於一互動式擴增實境之顯示系統，其包含有一第一顯示裝置，係具有一資料庫模組、一繪畫模組、一動作處理模組以及一圖像傳輸模組，資料庫模組之圖像資料以一二維條碼表示；一第二顯示裝置，係電性連接第一顯示裝置，且具有一攝影模組以及一圖像轉換模組，透過攝影模組拍攝二維條碼，使圖像轉換模組讀取資料庫模組； 至少一投影裝置，係電性連接第一顯示裝置，使資料庫模組之圖像資料係被傳輸至投影裝置；一動作感測裝置，係電性連接第一顯示裝置；以及一掃描裝置，係電性連接第一顯示裝置，並對應投影裝置之位置設置。

Description

互動式擴增實境之顯示系統

本創作係有關於一種擴增實境之顯示系統，尤其係指一種將2D圖像轉成虛擬2D或3D影像，且能夠使畫面投影出來，提供人們與畫面進行互動之互動式擴增實境之顯示系統，不僅能將著色之圖像同步至投影畫面中，亦能直接與投影畫面進行動作上的互動。

按，以往實體圖像於卡片、畫布或是其他物件上皆以平面的方式呈現，民眾雖然可以看見圖像的樣式，卻無法看見圖像的3D立體態樣，其係由於實體物件的維度限制；在近年隨著科技的發展，也有將平面圖像轉換成3D立體圖像的技術出現，即為利用擴增實境(Augmented Reality)技術將平面圖像結合至現實世界之背景，並以3D態樣呈現。

中華民國新型專利公告號TW M505012「擴增實境影像顯示裝置」即係以卡片作為媒介物，而卡片上的特徵圖像為框體、圖形或人像，主要係將手機之攝影鏡頭對準媒介物之特徵圖像進行掃描，只要掃描到包含有特徵圖像之媒介物全部或其一部分，都立即使傳送裝置透過雲端擷取與擴境實境資料庫相對應之擴增實境數位檔案，並傳送回到手機顯示播放，使立體之特徵圖像顯示於手機上。又，中華民國發明專利公告號TW I549095「即時貼圖的三維影像產生方法」亦提供一種將平面圖像於手機中轉換成立體圖像之方法，其主要技術係利用攝影鏡頭偵測圖像中的角特徵點，再比對資料庫中的影像，以於手機中顯示出立體圖像，且立體圖像可以被轉動、縮放，以看到完整的圖像。

然而，前案專利係藉由偵測平面圖像的特徵點去進行圖像的辨識，再去選取對應的立體圖像於行動裝置中顯示，其僅能提供立體圖像的檢視，實際上並未有其他的互動功能，若能直接對呈現的立體圖像去進行動作上的互動，則在此擴增實境領域中，就可以有更廣泛的應用。爰此，如何提供一種能夠與擴增實境中的圖像有所互動，以達到其他功能應用的裝置，便成為本創作者思及之方向。

今，創作人即是鑑於上述現有之擴增實境顯示裝置於實際實施使用時仍具有多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本創作。

本創作主要目的為提供一種互動式擴增實境之顯示系統，其係提供將2D圖像於另一電子裝置上以虛擬2D或3D影像呈現，且改變2D圖像之色彩時，能夠同步變換3D影像之色彩；再者，此圖像能夠透過投影裝置投射，使人們能夠直接與投射畫面上的圖像進行互動，以拉動圖像，或是進行其他動作指令。

為了達到上述實施目的，本創作一種互動式擴增實境之顯示系統，其包含有一第一顯示裝置，係具有相互電性連接之一資料庫模組、一繪畫模組、一動作處理模組以及一圖像傳輸模組，資料庫模組之圖像資料以一二維條碼表示；一第二顯示裝置，係電性連接第一顯示裝置，且具有相互電性連接之一攝影模組以及一圖像轉換模組，透過攝影模組拍攝二維條碼，使圖像轉換模組讀取資料庫模組；至少一投影裝置，係電性連接第一顯示裝置，使資料庫模組之圖像資料係透過圖像傳輸模組被傳輸至投影裝置；一動作感測裝置，係電性連接第一顯示裝置；以及一掃描裝置，係電性連接第一顯示裝置，並對應投影裝置之位置設置。

於本創作之一實施例中，圖像傳輸模組係更新資料庫模組之圖像資料。

於本創作之一實施例中，動作感測裝置與掃描裝置係偵測人體與至少一投影裝置投射出之影像的互動行為，由動作處理模組接收動作感測裝置與掃描裝置所傳輸之訊號。

於本創作之一實施例中，第一顯示裝置為桌上型電腦、平板電腦或筆記型電腦其中之一。

於本創作之一實施例中，第二顯示裝置為智慧型手機或平板電腦其中之一。

另，本創作亦揭示一種互動式擴增實境之顯示系統，其包含有一實體圖像媒介，係具有一實體圖像與一對應實體圖像之二維條碼；一第一顯示裝置，係具有相互電性連接之一資料庫模組、一動作處理模組以及一圖像傳輸模組，資料庫模組係儲存對應該二維條碼之圖像資料；一第二顯示裝置，係電性連接第一顯示裝置，且具有相互電性連接之一攝影模組以及一圖像轉換模組，透過攝影模組拍攝二維條碼，使圖像轉換模組讀取資料庫模組；至少一投影裝置，係電性連接第一顯示裝置，資料庫模組之圖像資料係透過圖像傳輸模組被傳輸至投影裝置；一動作感測裝置，係電性連接第一顯示裝置；以及一掃描裝置，係電性連接第一顯示裝置，並對應投影裝置之位置設置。

於本創作另一實施例中，實體圖像媒介為可著色之紙張。

於本創作另一實施例中，圖像傳輸模組係更新資料庫模組之圖像資料。

於本創作另一實施例中，動作感測裝置與掃描裝置係偵測人體與至少一投影裝置投射出之影像的互動行為，由動作處理模組接收動作感測裝置與掃描裝置所傳輸之訊號。

於本創作另一實施例中，第一顯示裝置為桌上型電腦、平板電腦或筆記型電腦其中之一；第二顯示裝置為桌上型電腦、平板電腦、筆記型電腦、智慧型手機或平板電腦其中之一。

本創作之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本創作有更深入且具體之瞭解。

請參閱第一圖，本創作一種互動式擴增實境之顯示系統，其包含有一第一顯示裝置(1)，可例如為桌上型電腦、平板電腦或筆記型電腦其中之一，其具有相互電性連接之一資料庫模組(11)、一繪畫模組(12)、一動作處理模組(13)以及一圖像傳輸模組(14)，資料庫模組(11)之圖像資料以一二維條碼(111)表示；一第二顯示裝置(2)，可例如為智慧型手機或平板電腦其中之一，其電性連接第一顯示裝置(1)，且具有相互電性連接之一攝影模組(21)以及一圖像轉換模組(22)，透過攝影模組(21)拍攝二維條碼(111)，使圖像轉換模組(22)讀取資料庫模組(11)，而圖像傳輸模組(14)係會更新資料庫模組(11)之圖像資料；至少一投影裝置(3)，係電性連接第一顯示裝置(1)，使資料庫模組(11)之圖像資料係透過圖像傳輸模組(14)被傳輸至投影裝置(3)；一動作感測裝置(4)，係電性連接第一顯示裝置(1)；以及一掃描裝置(5)，係電性連接第一顯示裝置，並對應投影裝置(3)之位置設置，動作感測裝置(4)與掃描裝置(5)所接收之人體互動動作訊號會傳輸至動作處理模組(13)。

另，請參閱第五圖，本創作揭示另一種互動式擴增實境之顯示系統，其包含有一實體圖像媒介(6)，例如為可著色之紙張，其具有一實體圖像(61)與一對應該實體圖像(61)之二維條碼(62)；一第一顯示裝置(1)，可例如為桌上型電腦、平板電腦或筆記型電腦其中之一，其具有相互電性連接之一資料庫模組(11)、一動作處理模組(14)以及一圖像傳輸模組(14)，資料庫模組(11)係儲存對應二維條碼(62)之圖像資料，而圖像傳輸模組(14)係會更新資料庫模組(11)之圖像資料；一第二顯示裝置(2)，可例如為桌上型電腦、平板電腦、筆記型電腦、智慧型手機或平板電腦其中之一，其電性連接第一顯示裝置(1)，且具有相互電性連接之一攝影模組(21)以及一圖像轉換模組(22)，透過攝影模組(21)拍攝二維條碼(62)，使圖像轉換模組(22)讀取資料庫模組(11)；至少一投影裝置(3)，係電性連接第一顯示裝置(1)，資料庫模組(11)之圖像資料係透過圖像傳輸模組(14)被傳輸至投影裝置(3)；以及一動作感測裝置(4)，係電性連接第二顯示裝置(2)；以及一掃描裝置(5)，係電性連接第一顯示裝置，並對應投影裝置(3)之位置設置，動作感測裝置(4)與掃描裝置(5)所接收之人體互動動作訊號會傳輸至動作處理模組(13)。

藉此，投影裝置(3)係投影出一影像，且民眾可以直接與此影像進行互動，例如觸碰影像內之物件，使物件作出相對的反應，以達到擴增實境互動的目的。

此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本創作可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本創作之範圍。

請參閱第一圖，本創作之一實施例係可使用一台電腦作為第一顯示裝置(1)、一台智慧型手機作為第二顯示裝置(2)、至少一台投影機作為投影裝置(3)、而動作感測裝置(4)可使用美國Leap Motion公司所推出之leap motion controller，其中各個裝置間的連接係透過集線器(hub)來連接，由於第二顯示裝置(2)選用智慧型手機，因此，動作感測裝置(4)與掃描裝置(5)就建議直接與第一顯示裝置(1)連接，而動作處理模組(13)也建置於第一顯示裝置(1)之中。

實際操作時，首先，使用者可透過第一顯示裝置(1)從資料庫模組(11)中選取出一個線條繪製而成的電子圖像(15)，該電子圖像(15)會顯示於第一顯示裝置(1)上，並一併顯示出該電子圖像(15)的二維條碼(111)，如此，使用者可透過第二顯示裝置(2)的攝影模組(21)，即為攝影鏡頭，直接掃描第一顯示裝置(1)上的二維條碼(111)，第二顯示裝置(2)之圖像轉換模組(22)會透過二維條碼(111)的連結去讀取資料庫模組(11)之圖像的資料，以2D或3D的方式顯示於第二顯示裝置(2)的螢幕上，於是使用者就可以看到第一顯示裝置(1)上之平面電子圖像(15)的立體影像，如第二圖所示，亦可以僅顯示2D的影像，而於第二顯示裝置(2)上也可直接以觸控方式，透過螢幕轉動、縮放該影像。

再者，請參閱第三圖，第一顯示裝置(1)中提供有繪畫著色之功能，透過繪畫模組(12)可由使用者選擇色彩，將僅由線條建構而成的電子圖像(15)著色，在上色後，第二顯示裝置(2)再次以攝影模組(21)掃描第一顯示裝置(1)上的二維條碼(111)，所顯示的立體影像就會根據資料庫模組(11)之圖像資料與第一顯示裝置(1)的著色位置，使影像同步被上色，係在立體影像上增添不同的色彩，可讓使用者自行設計電子圖像(15)的色彩，且在第二顯示裝置(2)上預覽以立體影像呈現時之樣貌。

接續地，請參閱第四圖，當第二顯示裝置(2)以攝影模組(21)拍攝二維條碼(111)時，可選擇使第一顯示裝置(1)將資料庫模組(11)之圖像資料透過圖像傳輸模組(14)上傳至投影裝置(3)所投射之畫面上；以本創作實施例而言，若以魚作為電子圖像(15)，第一顯示裝置(1)則可以使投影裝置(3)投射出水族箱之背景，如此，魚的圖像被投射出來時，就可以搭配水族箱之背景，此時使用者若在第一顯示裝置(1)以繪圖模組變更電子圖像(15)之顏色，第二顯示裝置(2)再次以攝影模組(21)拍攝二維條碼(111)後，投影裝置(3)投射出的圖像亦會同時有色彩的變更。

為了與投影裝置(3)所投射出之影像產生互動，透過動作感測裝置(4)與掃描裝置(5)的設置，使連接於第一顯示裝置(1)的動作感測裝置(4)，其內建之攝影鏡頭與紅外線LED去感測使用者之手部動作，動作感測裝置(4)讓使用者可直接操控投影畫面中物件的動作，即係直接以手勢動作，將魚的投影圖像作拖曳、縮放、觸碰等行為，其不用實際碰觸投影畫面，即可讓動作處理模組(13)使投射之圖像產生對應的行為；而掃描裝置(5)係為一雷射掃描設備，係掃描投影裝置(3)所投射出之影像，並以多點偵測的方式，辨識範圍內的觸碰點，舉例而言，投影裝置(3)將影像投射於牆壁上，掃描裝置(5)則掃描牆壁上之投射範圍，其掃描距離一般可達到約10~12公尺，如此，當使用者去觸碰投影畫面中魚的圖像，掃描裝置(5)就會去偵測使用者所碰觸之位置，魚就會從原本的位置迴轉，且於該處泛起漣漪，如同現實中水被碰觸的感覺，此係藉由掃描裝置(5)去偵測人體觸碰投影畫面之點位，並由第一顯示裝置(1)建置的動作處理模組(13)去使投影圖像產生對應的行為，以達到互動之目的，增添娛樂的效果，其中拖曳、縮放、觸碰等行為所對應之動作並不僅限於上述使投影圖像放大縮小、移動或是泛起漣漪，係可由動作處理模組(13)依照使用環境去作需要的設定；以室內設計為例，即可透過繪畫模組(12)將傢俱著色，並以立體態樣呈現，且使用者透過動作感測裝置(4)或是掃描裝置(5)，能直接拖曳投影裝置(3)投射出之圖像至目標位置，達到簡單模擬佈置的功能，其係相當便利且人性化。

另，請參閱第五圖~第七圖，本創作另一實施例，係使用一台電腦作為第一顯示裝置(1)、至少一台投影機作為投影裝置(3)、美國Leap Motion公司所推出之leap motion controller作為動作感測裝置(4)，與前揭實施例裝置不同之處在於本實施例係使用紙張作為實體圖像媒介(6)，即係於紙張上印製有一實體圖像(61)與一對應該實體圖像(61)之二維條碼(62)，使用者即可直接在實體圖像媒介(6)上手工著色，由於實體圖像(61)並非呈現於電子設備上，因此第二顯示裝置(2)除了電腦本體，其外接之攝影模組(21)需可攝影實體圖像媒介(6)之實體圖像(61)以及二維條碼(62)，其中各個裝置間的連接係同樣透過集線器(hub)來連接。

如此，與前揭實施例實際操作不同之處，在於本實施例之使用者係以第二顯示裝置(2)之攝影模組(21)拍攝並掃描實體圖像媒介(6)之實體圖像(61)與二維條碼(62)，如第六圖所示，預覽攝影之畫面會顯示於第二顯示裝置(2)，確認對準後，即可於第二顯示裝置(2)按下拍攝鍵，根據二維條碼(62)，圖像轉換模組(22)會從第一顯示裝置(1)之資料庫模組(11)去讀取圖像資料，並轉換成2D或3D之影像顯示於第二顯示裝置(2)，再由圖像傳輸模組(14)將資料庫模組(11)所對應的圖像資料傳輸給投影裝置(3)投射；同樣地，當使用者對實體圖像(61)進行著色後，攝影模組(21)拍攝後會主動辨識實體圖像(61)之色彩，使第二顯示裝置(2)或投影裝置(3)所顯示之虛擬2D或3D影像也有色彩的變更。

由上述之實施說明可知，本創作與現有技術相較之下，本創作具有以下優點:

1. 本創作互動式擴增實境之顯示系統具有兩個顯示裝置，一個顯示裝置用於產生連接於資料庫模組的二維條碼，使另一個顯示裝置可以透過攝影辨識的方式，讀取二維條碼，令相對應的圖像以2D或3D態樣呈現，再讓圖像被投影裝置投射出去。

2. 本創作互動式擴增實境之顯示系統的顯示裝置有提供繪畫著色的功能，能將空白的圖像添加色彩，並同步更新資料庫裡的資料，使另一個顯示裝置與投影裝置所呈現之圖像的色彩也會隨之改變。

3. 本創作互動式擴增實境之顯示系統設置有動作感測裝置，搭配顯示裝置內的動作處理模組，透過感測人體的動作，使民眾能夠與投影影像上的圖像互動，進行拖曳、縮放、觸碰等行為，令圖像也產生對應該行為的反應，以達到互動的目的。

綜上所述，本創作之互動式擴增實境之顯示系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本創作亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本創作之較佳實施例，非為限定本創作之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本創作之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之設計範疇。

(1)‧‧‧第一顯示裝置
(11)‧‧‧資料庫模組

(111)‧‧‧二維條碼
(12)‧‧‧繪畫模組

(13)‧‧‧動作處理模組
(14)‧‧‧圖像傳輸模組

(15)‧‧‧電子圖像
(2)‧‧‧第二顯示裝置

(21)‧‧‧攝影模組
(22)‧‧‧圖像轉換模組

(3)‧‧‧投影裝置
(4)‧‧‧動作感測裝置

(5)‧‧‧掃描裝置
(6)‧‧‧實體圖像媒介

(61)‧‧‧實體圖像
(62)‧‧‧二維條碼

第一圖：本創作其較佳實施例之系統方塊圖。

第二圖：本創作其較佳實施例之圖像2D轉3D示意圖。

第三圖：本創作其較佳實施例之圖像著色示意圖。

第四圖：本創作其較佳實施例之互動示意圖。

第五圖：本創作另一實施例之系統方塊圖。

第六圖：本創作另一實施例之圖像攝影示意圖。

第七圖：本創作另一實施例之互動示意圖。

Claims (10)

1. 一種互動式擴增實境之顯示系統，其包含有： 一第一顯示裝置，係具有相互電性連接之一資料庫模組、一繪畫模組、一動作處理模組以及一圖像傳輸模組，該資料庫模組之圖像資料以一二維條碼表示； 一第二顯示裝置，係電性連接該第一顯示裝置，且具有相互電性連接之一攝影模組以及一圖像轉換模組，透過該攝影模組拍攝該二維條碼，使圖像轉換模組讀取該資料庫模組； 至少一投影裝置，係電性連接該第一顯示裝置，該資料庫模組之圖像資料係透過該圖像傳輸模組被傳輸至該投影裝置； 一動作感測裝置，係電性連接該第一顯示裝置；以及 一掃描裝置，係電性連接該第一顯示裝置，並對應該投影裝置之位置設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該圖像傳輸模組係更新該資料庫模組之圖像資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該動作感測裝置與該掃描裝置係偵測人體與該至少一投影裝置投射出之影像的互動行為，由該動作處理模組接收該動作感測裝置與該掃描裝置所傳輸之訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該第一顯示裝置為桌上型電腦、平板電腦或筆記型電腦其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該第二顯示裝置為智慧型手機或平板電腦其中之一。
6. 一種互動式擴增實境之顯示系統，其包含有： 一實體圖像媒介，係具有一實體圖像與一對應該實體圖像之二維條碼； 一第一顯示裝置，係具有相互電性連接之一資料庫模組、一動作處理模組、一圖像傳輸模組以及一圖像傳輸模組，該資料庫模組係儲存對應該二維條碼之圖像資料； 一第二顯示裝置，係電性連接該第一顯示裝置，且具有相互電性連接之一攝影模組以及一圖像轉換模組，透過該攝影模組拍攝該二維條碼，使圖像轉換模組讀取該資料庫模組； 至少一投影裝置，係電性連接該第一顯示裝置，該資料庫模組之圖像資料係透過該圖像傳輸模組被傳輸至該投影裝置； 一動作感測裝置，係電性連接該第一顯示裝置，；以及 一掃描裝置，係電性連接該第一顯示裝置，並對應該投影裝置之位置設置。
7. 如申請專利範圍第6項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該實體圖像媒介為可著色之紙張。
8. 如申請專利範圍第6項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該圖像傳輸模組係更新該資料庫模組之圖像資料。
9. 如申請專利範圍第6項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該動作感測裝置與該掃描裝置係偵測人體與該至少一投影裝置投射出之影像的互動行為，由該動作處理模組接收該動作感測裝置與該掃描裝置所傳輸之訊號。
10. 如申請專利範圍第6項所述一種互動式擴增實境之顯示系統，其中該第一顯示裝置為桌上型電腦、平板電腦或筆記型電腦其中之一；該第二顯示裝置為桌上型電腦、平板電腦、筆記型電腦、智慧型手機或平板電腦其中之一。