一种户外增强现实系统的制作方法
【专利摘要】一种户外增强现实系统，包括计算设备、三维位置跟踪设备、显示设备和图像传感器，所述计算设备和显示设备合为一体，为一台笔记本电脑，所述户外增强现实系统还包括一移动支架，上述各器件安装在该移动支架上。本实用新型采用移动支架背负所有设备，减轻了用户负担，移动方便，另外，本实用新型采用笔记本电脑作为本实用新型的计算和显示设备，可供多人观察、便于分享。
【专利说明】一种户外增强现实系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及图像识别【技术领域】，特别涉及一种户外增强现实系统。
【背景技术】
[0002]增强现实(AR, Augmented Reality)是利用虚拟物体对真实场景进行现实增强的技术。增强现实基于摄像头等采集到的真实物理环境，通过将文本、二维图像、三维模型等虚拟生成的信息标注在显示屏所显示的真实物理环境中的物体上，从而实现对用户身处的现实物理环境的注释、说明，或者增强、强调现实环境的某些效果。
[0003]目前大部分的户外移动增强现实系统主要是由用户穿戴显示头盔、背负相关计算设备和传感设备如磁跟踪器等来实现的。其中，头盔中包含有显示设备和图像传感器单元。增强现实系统是通过头盔上面的图像传感器单元获取用户的视野图像，由背负的计算设备对所述视野图像进行图像分析处理，获得用户的位置和姿态信息，将虚拟的物体注册到视野图像上显示出来；或采用多个传感设备来获取用户的位置和姿态信息，计算设备结合目标的地理位置计算出其在显示设备上的成像坐标，并将虚拟的物体注册到视野图像上。
[0004]上述户外增强现实系统的实现方式存在以下不足:
[0005](I)用户需穿戴、背负比较复杂、沉重的设备，如头盔、各种数据线等，给用户的行走带来不便；
[0006](2)该方式得到的增强现实效果只能供一个人观察，不利于同他人交流，不具备共享性。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种搭建移动方便、可供多人观察、便于分享的户外增强现实系统。
[0008]解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:一种户外增强现实系统，包括计算设备、三维位置跟踪设备、显示设备和图像传感器，其特征在于，所述计算设备和显示设备合为一体，为一台笔记本电脑，所述户外增强现实系统还包括一移动支架，上述各器件安装在该移动支架上。
[0009]笔记本电脑通过图像传感器获取真实图像，并通过三维位置跟踪设备获取图像传感器的位置和姿态信息，用机器视觉技术对获取的位置和姿态信息加以辅助修正，再由笔记本电脑计算后，将虚拟的物体注册到笔记本电脑显示屏显示的真实图像中。
[0010]所述三维位置跟踪设备为惯性跟踪器。惯性跟踪器由3个互相垂直的陀螺仪和3个互相垂直的加速计组成，形成具有6自由度的惯性测量单元，惯性跟踪实时性好，且不易受环境因素干扰。
[0011]所述移动支架包括底面设有轮子的底座,竖向安装在底座上的伸缩杆,水平安装在伸缩杆上端、能水平旋转地支撑平台，所述笔记本电脑、图像传感器和惯性跟踪器设置在支撑平台上。[0012]所述图像传感器为一台摄像机，所述惯性跟踪器和摄像机通过一水平设置的转轴安装在支撑平台上。
[0013]本实用新型可以实现摄像机5个自由度地运动，通过轮子实现前后、左右方向地移动，通过伸缩杆实现上下方向地移动，通过支撑平台实现水平面内地转动，通过转轴实现纵向平面内地摆动。
[0014]所述伸缩杆包括升降支柱和固定在底座中部的固定支柱，所述固定支柱内部中空呈管状，所述升降支柱设置在固定支柱内部管腔中，升降支柱侧壁上竖向设有齿条，所述固定支柱上设有齿轮，所述齿轮与齿条相啮合，所述伸缩杆还包括一手轮，手轮与齿轮相连，旋转手轮带动齿轮转动，通过齿轮与齿条的配合结构，将齿轮的转动转化为升降支柱的升降运动，固定支柱的侧壁上还开有一螺孔，螺孔内安装有一具有外螺纹的定位螺钉，向内转动定位螺钉，使其前端挤压升降支柱，实现升降支柱的定位。
[0015]所述升降支柱的上端面上水平固定一轴承，支撑平台的底面竖直向下设有一安装轴，支撑平台通过该安装轴安装在升降支柱上的轴承上。
[0016]本实用新型具有如下有益效果:本实用新型采用移动支架背负所有设备，减轻了用户负担，移动方便，另外，本实用新型采用笔记本电脑作为本实用新型的计算和显示设备，可供多人观察、便于分享；本实用新型的移动支架结构简单，操作灵活，可以实现摄像机多自由度的拍摄，可以让多用户多角度的观看场景。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型具体实施例的立体图；
[0018]图2为本实用新型具体实施例的伸缩杆的局部剖视放大图。
【具体实施方式】
[0019]如图1、2所示，本实用新型具体实施例的户外增强现实系统，包括笔记本电脑2，与笔记本电脑2相连的惯性跟踪器7和摄像机8，及用于安装上述各器件的移动支架。本实用新型采用现在普及而且轻便的笔记本电脑2，同时完成增强现实系统的计算和显示功能，结构简单，搭建容易，还可供多人观察分享。
[0020]移动支架包括底面设有轮子15的底座6，竖向安装在底座6中部的伸缩杆，水平安装在伸缩杆上端、能水平旋转地支撑平台10，笔记本电脑2放置在支撑平台10上。惯性跟踪器7和摄像机8通过一水平设置的转轴I安装在支撑平台10上。如此，轮子15实现摄像机8前后、左右方向地移动，伸缩杆实现摄像机8上下方向地移动，旋转支撑平台10实现摄像机8水平转动，转轴I实现摄像机8纵向平面内上下摆动。
[0021]伸缩杆包括固定支柱14、升降支柱4、手轮12和定位螺钉5。固定支柱14内部中空呈管状，升降支柱4设置在固定支柱14的内部管腔中。升降支柱4侧壁上竖向设有齿条3，固定支柱4侧壁的一处向外凸起呈弧面19，使固定支柱4内侧该处形成一个截面呈半圆形的腔体，齿轮13安装在该半圆形腔体内，齿轮13与齿条14相啮合，手轮12的输出轴插入齿轮13的中心孔中。旋转手轮12带动齿轮13转动，通过齿轮13与齿条3的配合结构，将齿轮13的转动转化为升降支柱4的升降运动。固定支柱14的侧壁上开有一螺孔，定位螺钉5安装在该螺孔内，定位螺钉5具有外螺纹，向内转动定位螺钉5，在其前端挤压住升降支柱4时，可阻止升降支柱4的移动。
[0022]升降支柱4的上端面上水平固定一轴承，支撑平台10的底面竖直向下设有一安装轴，支撑平台10通过该安装轴安装在升降支柱4的轴承上。
[0023]惯性跟踪器7和摄像机8通过转轴I安装在支撑平台10上的具体结构为:惯性跟踪器7和摄像机8上下并排设置，两者固定在一块安装板9上，安装板9的背面左右两侧分别通过一半圆环形抱箍片18固定在转轴I上，支撑平台10上相对地设置有两个竖立的安装臂，转轴I支承在两安装臂之间，且一端穿出该端的安装臂设有螺纹，该螺纹上装有螺母16。转动螺母16，使转轴I与两安装臂间收紧或放松，从而实现转轴10的定位和转动。转轴I的另一端也穿出安装臂，设有一个端片17，用于阻止该端从安装臂上端的开孔松脱出去。此处，端片17和螺母16均呈四角星状。
【权利要求】
1.一种户外增强现实系统，包括计算设备、三维位置跟踪设备、显示设备和图像传感器，其特征在于，所述计算设备和显示设备合为一体，为一台笔记本电脑，所述户外增强现实系统还包括一移动支架，上述各器件安装在该移动支架上。
2.根据权利要求1所述的户外增强现实系统，其特征在于，所述三维位置跟踪设备为惯性跟踪器。
3.根据权利要求1或2所述的户外增强现实系统，其特征在于，所述移动支架包括底面设有轮子的底座，竖向安装在底座上的伸缩杆，水平安装在伸缩杆上端、能水平旋转地支撑平台，所述笔记本电脑、图像传感器和惯性跟踪器设置在支撑平台上。
4.根据权利要求3所述的户外增强现实系统，其特征在于，所述图像传感器为一台摄像机，所述惯性跟踪器和摄像机通过一水平设置的转轴安装在支撑平台上。
5.根据权利要求4所述的户外增强现实系统，其特征在于，所述伸缩杆包括升降支柱和固定在底座中部的固定支柱，所述固定支柱内部中空呈管状，所述升降支柱设置在固定支柱内部管腔中，升降支柱侧壁上竖向设有齿条，所述固定支柱上设有齿轮，所述齿轮与齿条相啮合，所述伸缩杆还包括一手轮，手轮与齿轮相连，旋转手轮带动齿轮转动，通过齿轮与齿条的配合结构，将齿轮的转动转化为升降支柱的升降运动，固定支柱的侧壁上还开有一螺孔，螺孔内安装有一具有外螺纹的定位螺钉，向内转动定位螺钉，使其前端挤压升降支柱，实现升降支柱的定位。
6.根据权利要求5所述的户外增强现实系统，其特征在于，所述升降支柱的上端面上水平固定一轴承，支撑平台的底面竖直向下设有一安装轴，支撑平台通过该安装轴安装在升降支柱上的轴承上。
【文档编号】G06T17/00GK203786778SQ201420037579
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】何汉武, 吴悦明, 王先元, 杨英 申请人:广东工业大学