基于增强现实技术的点读教学系统的制作方法

本实用新型涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种基于增强现实技术的点读教学系统。

背景技术：

增强现实技术(AR)是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，是虚拟现实研究的一个重要分支。概括地说，增强现实技术是借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中并不存在的虚拟对象，并将虚拟对象准确地“嵌入”到真实环境中，然后通过显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，将虚拟的信息应用到真实世界，从而呈现给用户一个效果逼真的新环境，以实现对现实的增强。例如，AR技术可将原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(诸如视觉信息、声音、味道或触觉)等，通过科学技术模拟仿真后再叠加到现实世界被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。

现有的AR立体教材一般基于智能手机或平板电脑，通过摄像头扫描教材上的图片内容，提取图片特征，并查找相对应的三维模型，将现实图片与三维模型叠加、渲染后输出。体验感更强，增强感官刺激，提升学习效率。

中国专利CN201420410347.9提供了一种基于增强现实技术的手持式阅览设备，其通过在圆形本体正反两面分别设置摄像头和液晶屏幕，手持圆形本体对显示物体和图片进行扫描，并将虚拟显示图像通过液晶屏幕进行显示。以上装置，受到手持的影响，液晶屏幕尺寸一般设计不会太大，人体长时间盯着较小的屏幕进行观察，会对视觉造成伤害；此外，采用以上设备进行阅读时，眼睛—AR设备—被扫描物体三者需处于一条直线上，现实中，人们阅读时，视线与书桌上的书本往往垂直或者呈一定夹角，将以上设备用于AR立体教材的阅读时极为不便。

此外，目前的AR立体教材内容的市场中，大部分产品采用一本教材一个APP的定制制作模式，但在这个信息更新速度极快的时代，因为定制模式的制作周期长、内容更新速度慢等问题，使得AR立体教材的使用极其不便。在一个APP的开发过程中，必不可少的要经过产品设计、研发、测试几大阶段，整体开发周期长，人力资源投入大，使得产品成本过高，并且更新困难，学习者不能学习到最新技术，是现有AR立体教材市场的主要矛盾。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种方便阅读、保护视力的基于增强现实技术的点读教学系统。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种基于增强现实技术的点读教学系统，其包括手持扫描杆和智能眼镜，手持扫描杆包括摄像头、水平杆件和手持杆件，水平杆件与手持杆件连接且二者呈120°～160°夹角，摄像头嵌入水平杆件底部表面，智能眼镜包括镜架、显示屏、处理器、存储器和通信模块，显示屏固定在镜架上，其中，

摄像头，与通信模块信号连接，采集实时图像；

处理器，分别与通信模块、显示屏和存储器信号连接，接收实时图像，并提取图像特征，根据图像特征查询三维图像模型，并将三维图像模型与实时图像叠加、渲染后发送给显示屏进行显示；

存储器，存储图像特征以及相对应的三维图像模型。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述水平杆件与手持杆件铰连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述水平杆件底部表面设置有两圆凸台。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述手持扫描杆还包括凸透镜，水平杆件上下表面开设有通槽，凸透镜嵌入通槽内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述通信模块为Wi-Fi模块或蓝牙模块。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述手持扫描杆还包括亮度传感器和辅助背光源，辅助背光源嵌入水平杆件底部表面，所述亮度传感器检测所述手持扫描杆的环境光强度，辅助背光源在环境光强度不足时提供辅助背光。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括云服务平台和开发用户端，其中，

开发用户端，供开发图像特征以及相对应的三维图像模型；

云服务平台，分别与智能眼镜和开发用户端信号连接，存储图像特征以及相对应的三维图像模型。

本实用新型的基于增强现实技术的点读教学系统相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过在手持扫描杆上设置摄像头，配合智能眼镜，AR立体教材与人体视线可以设置为不在一条直线上，方便坐在书桌面前阅读，与现有的阅读习惯相一致，成像大小和角度可以通过智能眼镜进行调节，保护视力；

(2)通过设置云服务平台和开发用户端，方便开发者与用户进行信息交互，并将新开发的教材内容即时发送到云服务平台，缩短产品开发周期，便于信息共享，防止APP重复开发。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于增强现实技术的点读教学系统的结构框图；

图2为本实用新型基于增强现实技术的点读教学系统的手持扫描杆部分的正剖视图；

图3为本实用新型基于增强现实技术的点读教学系统的智能眼镜部分的立体图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型的基于增强现实技术的点读教学系统，其包括手持扫描杆1、智能眼镜2、云服务平台3和开发用户端4。

手持扫描杆1，用于扫描AR立体教材上的内容。其包括摄像头11、水平杆件12、手持杆件13、圆凸台14、凸透镜15、通槽16、亮度传感器17和辅助背光源18。

水平杆件12，用于固定摄像头11，与手持杆件13连接且二者呈120°～160°夹角。具体的，所述水平杆件12与手持杆件13铰连接，方便根据不同操作者进行调节。

摄像头11嵌入水平杆件12底部表面。通过握紧手持杆件13进行拖动，即可对AR立体教材上的内容进行扫描。为了防止摄像头11抖动，影响画质，所述水平杆件12底部表面设置有两圆凸台14，方便支撑在书本上。为了防止水平杆件12遮挡视线，方便实时观察扫描的内容，水平杆件12上下表面开设有通槽16，凸透镜15嵌入通槽16内。为了提高图像采集的清晰度，手持扫描杆1还包括亮度传感器17和辅助背光源18，辅助背光源18嵌入水平杆件12底部表面，所述亮度传感器18检测所述手持扫描杆1的环境光强度，辅助背光源18在环境光强度不足时提供辅助背光。

智能眼镜2，可采用现有技术，其包括镜架21、显示屏22、处理器23、存储器24和通信模块25。

显示屏22固定在镜架21上，方便对准眼睛直接成像。

摄像头11与通信模块25信号连接，采集实时图像。具体的，可采用Wi-Fi模块或蓝牙模块进行通信。

处理器23，分别与通信模块25、显示屏22和存储器24信号连接，接收实时图像，并提取图像特征，根据图像特征查询三维图像模型，并将三维图像模型与实时图像叠加、渲染后发送给显示屏22进行显示；

存储器24，存储图像特征以及相对应的三维图像模型。

开发用户端4，供开发图像特征以及相对应的三维图像模型。在开发用户端4可嵌入开发管理软件，一方面，可以实时获取用户需求和反馈的改进信息，辅助研发；另一方面，用于制作AR立体教材，包括图像特征以及相对应的三维图像模型，以及声音、图片、视频等多媒体素材，并在云服务平台3即时更新。如此，可节省开发过程中的大量环节，缩短产品研发周期。

云服务平台3，分别与智能眼镜2和开发用户端4信号连接，存储AR立体教材，包括图像特征以及相对应的三维图像模型，以及声音、图片、视频等多媒体素材。此外，根据学习者和讲师的身份设置，可以赋予其不同权限，讲师可以查阅学习者学习情况，并对AR教材内容进行控制。所有AR立体教材内容素材进行集中管理，有效的通过判断使用者权限查阅相关素材，避免呈现资源占用过大现象，并且可以便捷的进行跨学科学习。此外，可根据具体教材内容制作考核以及实训操作流程检测，并可计算分数上传，让讲师可以第一时间获取学习者的学习程度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。