专利名称：激光导览系统及其运行方法
技术领域：
本发明属于ー种自动控制技术领域，也属于多媒体技术领域，具体是ー种利用影像摄取和分析控制技术实现对展品进行自动解说的设备。特别是ー种利用激光引导的激光导览系统。可用于各种展示展览和宣传教育场所。
背景技术：
近年来，随着人们闲暇时间和收入的增多，參观博物馆、科技馆等场所不仅成为时尚，而且成为人们学习、猎奇、寻根、休闲等方面精神生活的需要。而參观者的收效如何，很大程度上依赖于參观时讲解人员的讲解质量的高低。随着时代的发展和社会的进步，博物馆、纪念馆、科技馆等各种展馆的讲解事业进入了一个新的发展阶段，观众的精神文化需求在不断提高，渐渐不再需要简单的说教式讲解。纵观国内大多数博物馆、纪念馆、科技馆的讲解员，由于年龄、学识的差异或者客观环境和工作背景的特殊性，往往还在进行着简单重复性、机械性的劳动，只注重外表、外形，而内在知识沉淀积累不够，不能满足參观者对讲解内容精度和深度了解的需求。展览馆内，如何让參观者能在安静情况下參观并听到讲解员柔和而甜美的讲解，而不是以为自己走进了菜市场。诸如此类，在博物馆、科技馆以及行业的展会等等需要ー个人对很多人讲解而环境不是很安静的情况下，如何达到清晰的讲解和听取效果？因此，特别需要提出ー种方便地随机讲解展品的自动解说设备，省去了解说员的长期培训和解说员的辛劳解说工作，并且能够更方便地使參观者得到高水平的解说，提高展览和宣传教育的效果。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出ー种激光导览系统，该系统结构设计新颖，运行简便，成本低，能大大提高展览宣传的效果，増加參观的乐趣。本发明的目的是通过以下技术方案实现的激光导览系统，其特征是设有激光笔式的手持激光发生器、高清摄像装置、控制器和发声器，激光发生器单独设置，为小功率单束红色激光发生器；高清摄像装置为ー个或数个，它与所述控制器进行信号和控制连接；在控制器中设有CPU、图像采集模块、坐标-语音对应设置模块和激光图像识别点读模块，另外设有存储器、主板电路和电源；所述图像采集模块其结构实现的功能是收集摄像头所传输的每一帧图像的压缩编码，并将其还原为RGB三基色编码的图像以供后端模块处理；所述坐标-语音对应设置模块其结构实现的功能是进行图像中点读区域的设置及点读区域对应语音的设置，所述点读区域当收到激光笔的定点信号时如果激光光斑落在该区域中，该区域对应语音编码的语音就会被播放；所述激光图像识别点读模块是由激光起始信号传递模块、图像预处理模块、激光光斑查找模块、光斑坐标计算模块、坐标-语音对应模块和语音发声模块构成，结构实现的功能具体是该模块启动后，通过图像预处理模块从所述图像采集模块获取一幅图像，进行均值滤波处理后作为识别光斑的基准背景图像传输给激光光斑查找模块；然后图像预处理模块进入等待激光起始/終止状态；当用户开启激光笔上的激光开关时，所述图像预处理模块启动，获取当前图像，进行均值滤波处理作为待处理图像传输给激光光斑查找模块；激光光斑查找模块将待处理图像与基准背景图像相比较，根据激光光斑特征，找出待处理图像中符合设定光斑特征的图像区域并传递给光斑坐标计算模块；光斑坐标计算模块计算出此区域的中心点坐标并将其传递给坐标-语音对应模块；坐标-语音对应模块判断此中心点坐标是否处于坐标-语音对应设置模块所设置的点读区域，若是则查找对应语音，并将语音波形送至语音发声模块进行发声，完成一次点读操作；所述激光起始信号传递模块激光笔在按下激光开关时，通过无线传输方式同步传输一路持续的键盘信号到计算机，松开激光开关时此键盘信号传输停止，这一路键盘信号起始信号作为图像预处理模块的启动信号，键盘信号的終止信号作为点读的定点信号。本发明进ー步实施和完善补充方案是还设有内部网络，该内部网络与所述高清摄像机、控制器连通，并与互联网联通，通过互联网与远程计算机、控制器联通。所述激光发生器与控制器之间，控制器与发声器之间设有无线联通装置。所述激光笔分序号设置，并配备对应发声的耳机，进行多人同时收听単独的或不同的讲解。本激光导览系统的运行方法其特征是包括以下步骤I)设置摄像装置在展览现场设置一到数个高清摄像装置，设置摄像装置的个数和位置以能获取一个能显示出全场每件展品的全景清晰图片为准；2)录制音频将每个展品的音频信息录制成音频文件，存储于控制器的存储器里；3)形成展品分区图在上述第I)步获取的全景图上进行人エ按实际展品位置和大小进行分区，即用圆圈或方框标出每个展品在全景图中所在的位置和区域，并重新扫描后，将标出每件展品位置和区域的全景图输入控制器里，在控制器里实现全景图片中展品位置、大小分区和标注区号，即在控制器里形成展品位置分区图，作为判断要讲解展品位置的基准背景图像；4)操作导览激光发生器即激光首先打开激光发生器，让激光照射在要解说的展品上，然后关闭激光发生器；5)解说词通过发声器发出激光笔在按下激光开关时，通过无线传输方式同步传输一路持续的键盘信号到计算机，松开激光开关时此键盘信号传输停止，这一路键盘信号起始信号作为摄取图像的启动信号，键盘信号的終止信号作为点读的定点信号；摄像机获取当前图像后，进行均值滤波处理作为待处理图像，待处理图像与基准背景图像相比较，根据激光光斑特征，找出待处理图像中符合设定光斑特征的图像区域并计算出此区域的中心点坐标；判断此中心点坐标是否处于所设置的点读区域，若是则查找对应语音文件，并将语音波形送至语音发声器进行发声，完成一次激光导览解说操作；6)重复上述4)、5)步骤。本发明的有益效果本发明在运行时，展览工作人员或參观人员手持激光发射器，打开激光发射开关，可随意指向展示场地中任意ー个展品，当需要讲解其中ー个展品时，只要让激光停留在该展品上并关闭激光发射器即可。摄像头立刻把带激光指示位置的全景图摄取并传给控制器，控制器即刻从全景分区图中触定展品的区号，并调出相应的解说音频文件，通过发声器进行讲解。当展品位置进行变换或展品更换时，将全景图重新分区输入控制器，控制器重新分区标号，确定全景分区图即可。而且可以实现远程服务，对任何ー个地方的展区，只要确定了分区图通过网络传给当地的控制器即可。本发明具有以下诸多优点1、清晰即点即听受众点到就能听到，近乎零延迟的实时展示信息互动。2、精准高效检索知识信息零延时直接检索，真正做到“即点即读”;每个识别点对应独立的音频文件，避免信息错乱的现象出现；3、宇括海量信息近乎无限的信息收录空间供您使用。与此同时，灵活的信息掌控使得信息含量收放自如，内容准确性极高。4、复现循环展示突破检索顺序的限制。根据自身需求，所有的信息任您随点随读。5、支持多国语种支持全世界大部分语种的语音播放，实现信息无国界。6、兼具个体团组支持广域收听和个人收听两种模式，轻松应对不同展示场合的
需要7、开发周期短暂开发模式简洁，内容更新便利，对客户的需求反应极其敏捷。8、远程终端维护无论在全球任何地方，都能按照客户需求进行即时更新与维护，闻效灵活。9、超值性价比率与现行主流展示技术的资金投入相比颇为实惠，维护成本也非常低廉，物超所值。10、绿色环保エ艺电磁、辐射等各项技术指标均通过国家相关技术认证。硬件设备采用多种可降解材料打造，无对人体和自然环境的有害物排放。11、应用行业广泛任何需要进行信息有声化展示的领域皆可采用。12、技术模式多祥不受展示信息媒介的类型、环境、距离、外部结构和内容等方面的限制。
图1是本发明的结构与数据流的示意图；图2是本发明的像采集模块结构功能示意；图3是本发明的坐标——语音对应设置模块的结构功能示意图；图4是本发明的激光图像识别、点读模块的结构功能示意图；图5是本发明的图像预处理模块的结构功能示意图；图6是本发明的激光光斑查找模块的结构功能示意图；图7是本发明的光斑坐标计算模块的结构功能示意图；图8是本发明的坐标——语音对应模块的结构功能示意；图9是本发明的语音发声模块；图10是本发明的基准背景图像示意图；图11是本发明的硬件结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步说明，參见附图，激光导览系统，设置在ー个80平米的展厅里，设有激光笔4个、高清摄像头4个、控制器I个和无线音箱4个，激光笔为小功率单束红色激光发生器，激光识别点精确到5*5CM2 ；4个高清摄像头分别对准展厅的东、西、南、北四面，它与所述控制器进行信号和控制连接；在控制器中设有CPU、图像采集模块、坐标-语音对应设置模块和激光图像识别点读模块，另外设有存储器、主板电路和电源；所述图像采集模块其结构实现的功能是收集摄像头所传输的每一帧图像的压缩编码，并将其还原为RGB三基色编码的图像以供后端模块处理；所述坐标-语音对应设置模块其结构实现的功能是进行图像中点读区域的设置及点读区域对应语音的设置，所述点读区域当收到激光笔的定点信号时如果激光光斑落在该区域中，该区域对应语音编码的语音就会被播放；所述激光图像识别点读模块是由激光起始信号传递模块、图像预处理模块、激光光斑查找模块、光斑坐标计算模块、坐标-语音对应模块和语音发声模块构成，结构实现的功能具体是该模块启动后，通过图像预处理模块从所述图像采集模块获取一幅图像，进行均值滤波处理后作为识别光斑的基准背景图像传输给激光光斑查找模块；然后图像预处理模块进入等待激光起始/終止状态；当用户开启激光笔上的激光开关时，所述图像预处理模块启动，获取当前图像，进行均值滤波处理作为待处理图像传输给激光光斑查找模块；激光光斑查找模块将待处理图像与基准背景图像相比较，根据激光光斑特征，找出待处理图像中符合设定光斑特征的图像区域并传递给光斑坐标计算模块；光斑坐标计算模块计算出此区域的中心点坐标并将其传递给坐标-语音对应模块；坐标-语音对应模块判断此中心点坐标是否处于坐标-语音对应设置模块所设置的点读区域，若是则查找对应语音，并将语音波形送至语音发声模块进行发声，完成一次点读操作；所述激光起始信号传递模块激光笔在按下激光开关时，通过2. 4G无线传输方式同步传输一路持续的键盘信号到计算机，松开激光开关时此键盘信号传输停止，这一路键盘信号起始信号作为图像预处理模块的启动信号，键盘信号的終止信号作为点读的定点信号；还设有内部网络，该内部网络与所述高清摄像机、控制器连通，并与互联网联通，通过互联网与远程计算机、控制器联通。所述激光发生器与控制器之间，控制器与发声器之间设有无线联通装置。本激光导览系统的运行方法其特征是包括以下步骤I)设置摄像头和激光笔在展览现场设置4个高清摄像头，设置摄像头的个数和位置以能获取一个能显示出全场每件展品的全景清晰图片为准；激光笔为市售红光激光笔；2)录制音频将每个展品的音频信息录制成音频文件，存储于控制器的存储器里；3)形成展品分区图在上述第I)步获取的全景图上进行人エ按实际展品位置和大小进行分区，即用圆圈或方框标出每个展品在全景图中所在的位置和区域，并重新扫描后，将标出每件展品位置和区域的全景图输入控制器里，在控制器里实现全景图片中展品位置、大小分区和标注区号，本实例中共分出大小280个分区，对应现场280个展品，在控制器里形成展品位置分区图，作为判断要讲解展品位置的基准背景图像；4)操作导览激光发生器即激光笔首先打开激光笔，让激光照射在要解说的展品上，然后关闭激光笔；5)解说词通过发声器发出激光笔在按下激光开关时，通过无线传输方式同步传输一路持续的键盘信号到计算机，松开激光开关时此键盘信号传输停止，这一路键盘信号起始信号作为摄取图像的启动信号，键盘信号的終止信号作为点读的定点信号；摄像机获取当前图像后，进行均值滤波处理作为待处理图像，待处理图像与基准背景图像相比较，根据激光光斑特征，找出待处理图像中符合设定光斑特征的图像区域并计算出此区域的中心点坐标；判断此中心点坐标是否处于所设置的点读区域，若是则查找对应语音文件，并将语音波形送至语音发声器进行发声，完成一次激光导览解说操作。6)重复上述4)、5)步骤。本实施例在现场试用3个月，解说员只是做了一天简单的培训，有时不设解说员，让參观者自己拿激光笔随意看，收到很好的效果，參观者兴趣大増。
权利要求
1.一种激光导览系统，其特征是设有激光笔式的手持激光发生器、高清摄像装置、控制器和发声器，激光发生器单独设置，为小功率单束红色激光发生器；高清摄像装置为一个或数个，它与所述控制器进行信号和控制连接；在控制器中设有CPU、图像采集模块、坐标-语音对应设置模块和激光图像识别点读模块，另外设有存储器、主板电路和电源；所述图像采集模块其结构实现的功能是收集摄像头所传输的每一帧图像的压缩编码，并将其还原为RGB三基色编码的图像以供后端模块处理；所述坐标-语音对应设置模块其结构实现的功能是进行图像中点读区域的设置及点读区域对应语音的设置，所述点读区域当收到激光笔的定点信号时如果激光光斑落在该区域中，该区域对应语音编码的语音就会被播放；所述激光图像识别点读模块是由激光起始信号传递模块、图像预处理模块、激光光斑查找模块、光斑坐标计算模块、坐标-语音对应模块和语音发声模块构成，结构实现的功能具体是该模块启动后，通过图像预处理模块从所述图像采集模块获取一幅图像，进行均值滤波处理后作为识别光斑的基准背景图像传输给激光光斑查找模块；然后图像预处理模块进入等待激光起始/终止状态；当用户开启激光笔上的激光开关时，所述图像预处理模块启动，获取当前图像，进行均值滤波处理作为待处理图像传输给激光光斑查找模块；激光光斑查找模块将待处理图像与基准背景图像相比较，根据激光光斑特征，找出待处理图像中符合设定光斑特征的图像区域并传递给光斑坐标计算模块；光斑坐标计算模块计算出此区域的中心点坐标并将其传递给坐标-语音对应模块；坐标-语音对应模块判断此中心点坐标是否处于坐标-语音对应设置模块所设置的点读区域，若是则查找对应语音，并将语音波形送至语音发声模块进行发声，完成一次点读操作；所述激光起始信号传递模块:激光笔在按下激光开关时，通过无线传输方式同步传输一路持续的键盘信号到计算机，松开激光开关时此键盘信号传输停止，这一路键盘信号起始信号作为图像预处理模块的启动信号，键盘信号的终止信号作为点读的定点信号。
2.根据权利要求1所述的激光导览系统，其特征是还设有内部网络，该内部网络与所述高清摄像机、控制器连通，并与互联网联通，通过互联网与远程计算机、控制器联通。
3.根据权利要求1所述的激光导览系统，其特征是所述激光发生器与控制器之间，控制器与发声器之间设有无线联通装置。
4.根据权利要求1所述的激光导览系统，其特征是所述激光笔分序号设置，并配备对应发声的耳机，进行多人同时收听单独的或不同的讲解。
5.根据权利要求1、2、3、4中之一所述的激光导览系统，其特征是它的运行方法具有以下步骤1)设置摄像装置在展览现场设置一到数个高清摄像装置，设置摄像装置的个数和位置以能获取一个能显示出全场每件展品的全景清晰图片为准；2)录制音频将每个展品的音频信息录制成音频文件，存储于控制器的存储器里；3)形成展品分区图在上述第I)步获取的全景图上进行人工按实际展品位置和大小进行分区，即用圆圈或方框标出每个展品在全景图中所在的位置和区域，并重新扫描后，将标出每件展品位置和区域的全景图输入控制器里，在控制器里实现全景图片中展品位置、 大小分区和标注区号，即在控制器里形成展品位置分区图，作为判断要讲解展品位置的基准背景图像；4)操作导览激光发生器即激光首先打开激光发生器，让激光照射在要解说的展品上，然后关闭激光发生器；5) 解说词通过发声器发出激光笔在按下激光开关时，通过无线传输方式同步传输一路持续的键盘信号到计算机，松开激光开关时此键盘信号传输停止，这一路键盘信号起始信号作为摄取图像的启动信号，键盘信号的终止信号作为点读的定点信号；摄像机获取当前图像后，进行均值滤波处理作为待处理图像，待处理图像与基准背景图像相比较，根据激光光斑特征，找出待处理图像中符合设定光斑特征的图像区域并计算出此区域的中心点坐标；判断此中心点坐标是否处于所设置的点读区域，若是则查找对应语音文件，并将语音波形送至语音发声器进行发声，完成一次激光导览解说操作；6)重复上述4)、5)步骤。
全文摘要
本发明公开了一种激光导览系统，设有激光笔、高清摄像装置、控制器和发声器；在控制器中设有CPU、图像采集模块、坐标-语音对应设置模块和激光图像识别点读模块，另外设有存储器、主板电路和电源；还设有内部网络，该内部网络与所述高清摄像机、控制器连通，并与互联网联通，通过互联网与远程计算机、控制器联通。运行方法具有以下步骤1)设置摄像装置；2)录制音频；3)形成展品分区图；4)操作导览激光发生器即激光笔；5)解说词通过发声器发出。6)重复上述4)、5)步骤。本发明适用于各种展览馆、博物馆、展会，可自动解说；结构设计新颖，运行简便，成本低，能大大提高展览宣传的效果，增加参观的乐趣。
文档编号G09F27/00GK103021304SQ20121026969
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者高建源, 张阳 申请人:顿丽波