专利名称：具有普适计算的放大现实可视化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有普适计算的放大现实可视化系统。更特别的，本发明涉及一种系统， 该系统为用户获得用于个体移动、空间和地理定位的数据和信息，实时获取数据和信息或 将数据和信息存储在某些存储设备上，所述用户可以是在城市中移动的专业人士、业余爱 好者或视障者，他们需要利用无线通信技术、通过城市和/或建筑物内的大气与对象和/或 建筑物发生交互作用。
当显示器与头部支撑件脱离并被放置在桌面和/或基座上、或者被拿在手里时，所述系 统仍可用于产生电子书。
背景技术：
头戴可^L化系统，通常称为"头戴显示器"(HMD),最初用于军事用途，实时地给飞 行员提供关于飞行、武器控制、雷达管制和战斗数据等变量的军事信息。所述HMD系统 广泛地应用于军事和航天工业。
随着无线通信和移动通信时代的到来，以前只能在物理数据库如计算^f几和图书馆中获 得的信息，如今已可利用特定的通信协议如蓝牙、Zigbee或WiFi等、通过无线射频(RF) 来获得。这种通过RF进行的通信开创了新一代的通信系统和新的信息文化，这一新的信 息文化的人机界面(MMI)与现有的不同，特别是用RF通信取代了有线通信。
因此，对象和人之间的通信可以无需用电线将所述对象和人物理连接起来而实现。
可以监测习惯和惯例、并将监测结果发送到特定场所和/或对象，从而对某些必需函数 进行预测、以满足人类的需要，例如调节空调、启动汽车马达、或者调节安乐椅等。
此外，射频识别(RFID)系统的使用变得越来越频繁。这些RFID系统提供载有关于 例如对象、场所、环境、某件家具或物件等目标物的信息的RF信号，当需要的时候，提 供关于不同变量的数据，例如空间定位、温度、产品和服务的有效性，等等。
在用于移动电话的RFID系统和RF系统的基础上，可获得嵌入在不同环境和产品中 的许多触点或芯片的数据和信息，形成互联点广域网，所述互联点之间彼此通信、并提供
在任何时间或用户所在地均可被访问和/或咨询的信息。例如，可使位于吧台内的一台简单 的咖啡机具有一个芯片，该芯片将使在某一时刻经过吧台前的人通过RF获得有用信息。
这种由用于移动电话和RFID互联的RF设备产生的整个信息网络为人类提供有用的 信息和数据，该信息网络的特点是普适计算。例如，通过RFID系统的信息，某个经过图 书馆门前的人可以通过数据接收系统接收到关于该图书馆所获新书的信息。该信息可由例 如图书馆的RFID系统发送，该RFID系统可设于图书馆建筑物的入口处、人行道或其它 公共场所。或者，也可通过移动电话服务来接收关于图书馆文化活动的图片、文本、视频 等。
因此，可在带有普适计算的放大现实中应用上述系统，通过视觉计算、图形计算/虚拟 现实的应用、文本和图片的重叠等，使个人在现实世界所拥有的视域中的数据和信息的量 增加。现有技术中与这种技术类似的已知设备为人眼跟踪(EyeTracks)系统。该人眼跟 踪系统在工业中用于产生、而不是提供、模拟的虚拟计算环境的有用信息，但是，当所述 人眼跟踪系统用作放大的现实系统时，由于所述系统不提供RF接口和/或移动电话，因此 不能提供用于图片重叠处理接口的系统。
一些人眼跟踪系统被用于帮助弱视者，使其可以观察聚焦于设在平面物体上的摄像机 的对象，如图片和文本，而不能得到其它信息。
现有技术中的已知系统不能满足移动或活动于城市环境中的正常人或视障者的使用 需求。除了所述摄像机获得的信息外，这种系统不能为用户提供任何其它信息。这种系统 只能进行非自动的调焦和定位。
因此，现有技术中没有提供具有普适计算的头戴可视化系统(HMD),该系统可被视 障者或正常人用作类似于人眼跟踪系统的用途。
现有技术中的系统没有将普适计算和在城市和建筑物环境中的移动性相结合，或者说 现有技术中没有提供这样的系统生成关于环境、蜂窝信息、带RFID或数据库的对象的 有用信息，将比用户实际看到的更多的信息置入用户的视域中。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的缺点，提供了一种设计，该设计包括头戴可视化系统 (HMD ),该系统可被视障者或正常人当作人眼跟踪系统来使用。
本发明的目的之一是提供一种放大现实的可视化系统，该系统具有普适计算和在城市
和建筑物环境中的活动性，该系统可提供关于所述环境、蜂窝信息、RFID对象或数据库 的有用信息，为用户提供位于他的视域中的、比他实际看到的更多的信息。
本发明的另 一 目的是提供生成电子书的系统，将对象数字化，使文本和/或图片呈现在 显示器上、就像一本真的书一样，与所述头戴可视化系统(HMD)不同的是，这种生成电 子书的系统将有用信息呈现于用户的眼前。
以下结合附图和实施例来对本发明进行详细说明
图1为所述头戴可视化系统的实施例的正面透视图； 图2为所述头戴可视化系统的实施例的背面透视图； 图3为所述电子书系统的实施例的透视图。
具体实施例方式
本发明涉及戴在视障者或正常人的头部的系统。
如图1所示，本发明的带普适计算的放大现实可视化系统包括
-用于连接头部的支撑件1;
-超声传感器2;
-近程图像捕获装置3和远程图像捕荻装置4;
-图像放大装置；
-被捕获信息的可视化装置5;
-所述图像捕获装置的键控装置6;和
-信息接收装置7。
由图1可以看出，所述超声传感器2设在所述系统的前方，可以辨识用户与对象之间
的距离，从而使用户在对象与对象周围的城市环境之间自由通行。
根据图1所示的优选实施例，本发明提供了一种通信系统，该通信系统通过无线通信
和射频(RF )通信协议，识别RFID通信信号，从而识别对象和/或获得用户所在环境的信 息。图1所示的系统可利用数据、音频和视频通信系统、通过RF信号如移动电话来接收信息。
如图1所示，通过所述信息接收装置7，使得位于用户眼睛前方的显示器5可以对由 RFID系统提供、所述信息接收装置捕获的数据，或者由移动电话系统的RF接收、所述信 息接收装置捕获的信息，进行数字化处理并传送给显示器，在显示器中，所述数据或信息 被摄像系统重叠或集成为图像和/或数字化信息。这是本发明的一个重要优点，即将信息 接收装置与图像数据获取装置合为一体，为用户提供比他通过摄像系统所看到的信息更多 的信息。
所有这些集成信息及其在TFT显示器中的可用性使得具有普适计算的放大现实可视 化系统得以形成。
本发明为正常人增加了可获得的信息量，为视障者提供便利帮助他们移动、避开障 碍物，即使这些障碍物位于他们的视域或触及范围之外。
所述远程图像捕获装置4为一远程摄像机，该摄像机具有开放式摄影视角，这使得用 户可以避开障碍物、在城市和建筑物中移动。根据本发明的优选实施例，所述摄像机4具 有伺服控制的光学系统，该光学系统通过所述超声传感器2发出的信号进行自动调节，可 对直至约50厘米的近距离对象进行自动聚焦，所述超声传感器2可感知6 ~ 600厘米距离 内的障碍物，600厘米为其最大感知距离。所述自动聚焦伺服控制系统为带有绝对式编码 器的C.C.马达，所述绝对式编码器用于调节所述光学系统的镜头。
根据本发明的优选实施例，所迷近程图像捕获装置3为一小角摄像机，该小角摄像机 用于对象的读取和观察，可将捕获的书籍或图片的图像放大，所迷小角摄像机相当于一个 自动电子放大镜，该自动电子放大镜带有由电子系统控制的放大调节器，所述电子系统可 通过旋转一个三位旋钮来使所述C.C.马达反转，从而移动摄像机，使摄像机靠近或远离所 述图片或文本，从而调节放大倍数。这种带有自动放大倍数调节器的系统在市面上没有出 售，市面上只有带手动调节器的简单设备。
根据本发明的优选实施例，所述摄像机3和4均具有RCA (莲花插座)插口 ，用于 TFT显示器5的信号的自动转换。如图2所示，所述显示器5具有两个带操作选择的视频 输入口 8,这使得用户在任何时候均可以观察到他想要观察的远程或近程对象。根据所述
优选实施例，可视化装置5的所述操作选择装置是手动的。但这种选择也可通过声音识别 系统来实现，这会给用户带来更大的灵活性和活动自由。这种系统还可通过解读与用户脸 部肌肉或任何其它肌肉的运动相关的电-生物信号来实现。
根据本发明的另一实施例，如图3所示，显示器5可与所述头部支撑件脱离而用作电 子书生成系统，该系统可用来阅读文本和可4见化图纸。
所述数字化电子书生成系统包括邻近的摄像机3和可视化装置5，该可视化装置5可 自动聚焦、以先将图片和/或文本可视化，然后将它们数字化。数字化图像被传送给所述可 视化装置5，以调定的放大倍数显示出来。
所述电子书生成系统与回复闪光系统(retro- flashlight system)具有类似之处，所述 回复闪光系统通过光学系统复制图像和/或文本，以实现对文本和/或图片的阅读和可视化。
以上是本发明的具体实施方式
，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的 精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围 之内。
权利要求
1. 带普适计算的放大现实可视化系统，其特征在于，包括-用于连接头部的支撑件(1)；-超声传感器(2)；-近程图像捕获装置(3)和远程图像捕获装置(4)；-图像放大装置；-被捕获信息的可视化装置(5)；-所述图像捕获装置的键控装置(6)；和-信息接收装置(7)，通过该信息接收装置(7)，使得在所述被捕获信息的可视化装置(5)中，由射频识别系统提供、所述信息接收装置捕获的数据，或者由移动电话系统射频接收、所述信息接收装置捕获的信息，被数字化处理并传送给所述可视化装置(5)，在该可视化装置(5)中，所述数据或信息被所述图像捕获装置重叠或集成为图像和/或数字化信息，为用户提供比他从所述图像捕获装置实际看到的更多的信息。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述远程图像捕获装置(4)为远程摄像 机，该摄像机具有开放式摄影视角，这使得用户可以避开障碍物、在城市和建筑 物中移动。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述远程图像捕获装置(4)具有伺 服控制的光学系统，可对直至约50厘米的近距离对象进行自动聚焦；所述远程图 像捕获装置(4)通过所述超声传感器(2)发出的信号进行自动调节。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于所述超声传感器(2)可感知6 600厘 米距离内的障碍物，其最大感知距离为600厘米。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于所述自动聚焦的伺服控制的光学系统为 带有绝对式编码器的C.C.马达，所述绝对式编码器用于调节所述光学系统的镜头。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述近程图像捕获装置(3 )为小角摄像 机，该小角摄像机带有由电子系统控制的放大调节器，所述电子系统可通过旋转 三位旋钮来使所述C.C.马达反转、从而移动所述小角摄像机，使摄像机靠近或远 离所述图片，从而调节放大倍数。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述近程图像捕获装置(3)和所述远程 图像捕获装置(4)具有用于所述可视化装置(5)信号的自动转换的RCA插口。
8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述被捕获信息的可视化装置(5)具有 两个带操作选择的视频输入口 (8),这使得用户在任何时候均可以观察到他想要 观察的远程或近程对象。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于所述可视化装置(5 )对其要进行可视化 的障碍物的选择可通过声音识别系统来实现，该声音识别系统通过解读与用户脸部肌肉或任何其它肌肉的运动相关的电-生物信号来实现；所述选择也可通过手动 方式来实现。
10. 带普适计算的放大显示可视化系统，其特征在于，包括- 远程图像捕获装置(4);- 被捕获信息的可视化装置(5 ),该可视化装置(5 )可在图像数字化之前自动调焦 使图像显现，数字化图像被传送给所述可视化装置(5),并根据调定的放大倍数 显示出来。
11. 如权利要求10所述的系统，其特征在于所述近程图像捕获装置(3 )为小角摄 像机，该小角摄像机带有由电子系统控制的放大调节器，所述电子系统可通过旋 转三位旋钮来使所述C.C.马达反转、从而移动所述小角摄像机，以使摄像机靠近 或远离所述图片或文本，从而调节放大倍数。
12. 如权利要求10所述的系统，其特征在于所述近程图像捕获装置(3)具有用于 所述可视化装置(5 )信号的自动转换的RCA插口 。
全文摘要
本发明涉及带普适计算的头戴式现实可视化系统，该系统包括用于连接头部的支撑件(1)；超声传感器(2)；近程图像捕获装置(3)和远程图像捕获装置(4)；图像放大装置；被捕获信息的可视化装置(5)；所述图像捕获装置的键控装置(6)；和信息接收装置(7)，该装置通过蜂窝信息或RFID对象从环境中获得信息，获得的这些信息与用户实时看到的信息一起加入在用户的视域中。
文档编号G02B27/01GK101389997SQ200680052260
公开日2009年3月18日 申请日期2006年12月12日 优先权日2005年12月12日
发明者维格纳·R·桑托斯, 里卡多·尤拉斯, 阿娜·L·H·利马 申请人:圣保罗联邦大学