用户间可直接互动的增强现实设备及其系统的制作方法

本实用新型涉及一种电子设备及其系统，特别是涉及一种用户间可直接互动的增强现实设备及其系统和方法。

背景技术：

增强现实(Augmented Reality，简称AR)，它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。目前增强现实设备和技术有代表性的是Microsoft HoloLens全息眼镜，可以投射新闻信息流，收看视频，查看天气，辅助3d建模，协助模拟登录火星场景，模拟游戏。很成功地将虚拟和现实结合起来，并实现了更佳的互动性。使用者可以很轻松地在现实场景中辨别出虚拟图像，并对其发号施令。还有一款很火爆的游戏Pokemon Go是由任天堂、Pokémon公司和谷歌Niantic Labs公司联合制作开发的现实增强(AR)宠物养成战斗类RPG角色扮演游戏(Role-playing game)手机游戏。Pokemon Go是一款对现实世界中出现的精灵进行探索捕捉、战斗以及交换的游戏。玩家可以通过智能手机在现实世界里发现精灵，进行抓捕和战斗。

上述的增强现实设备、系统及方法无论是Microsoft HoloLens全息眼镜还是任天堂、谷歌的Pokemon Go只能是用户自己参与到商家已经设计好的增强现实环境中或游戏中，用户不能扮演其中的角色来参与其中，用户与用户之间不能直接互动，不能扮演角色互相对战。现有技术中的增强现实游戏设备通常用户只能点击手机屏幕实现对角色的攻击，即使Pokemon Go提供了用手环来捕捉精灵，但不能在现实场景中用户与用户之间直接互动对战。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种用户间可直接互动的增强现实设备及其系统和方法，解决在现实场景中用户与用户之间不能直接互动的问题，采用在设备上不仅设置蓝牙模块、微处理器、电源模块还设置红外发射模块和红外接收模块的技术方案，系统内的设备通过蓝牙模块与手机蓝牙模块建立蓝牙通讯连接，手机通过移动通讯以及互联网与系统服务器建立通讯连接，设备通过红外发射模块和红外接收模块与系统内另一设备直接建立红外通讯连接，直接发送信息给该设备，直接接收该设备发来的信息。系统服务器根据用户的注册ID、用户的所在位置、用户手机摄像头采集的现实场景影像以及用户设备通过红外通讯接收到的和发送出的信息，产生增强现实影像、文字和声音，发送增强现实影像、文字和声音到用户手机端，用户手机端接收增强现实影像、文字和声音，叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景影像中显示及播放，达到利用增强现实技术实现在现实场景中用户与用户之间直接互动的目的。

一种用户间可直接互动的增强现实设备，包括蓝牙模块、微处理器、电源模块，其特征在于：

所述设备还包括至少一个红外发射模块或红外激光发射模块，至少一个红外接收模块或红外激光接收模块，所述红外发射模块或红外激光发射模块与微处理器的发射端口连接，所述红外接收模块或红外激光接收模块与微处理器的红外接收端口连接。

所述蓝牙模块与微处理器的蓝牙端口连接。

所述设备还包括按键、LED发光模块、振动马达、音频模块其中之一或其中之二或其中之三或全部。

所述按键为实体按键或触摸按键，与微处理器的按键端口连接。

所述LED发光模块与微处理器的发光驱动端口连接。

所述振动马达与微处理器的马达驱动端口连接。

所述音频模块与微处理器的音频端口连接。

所述设备为游戏手柄，在所述手柄上设置用于安装手机的支架，在手柄上安装红外发射模块或红外激光发射模块以及红外接收模块或红外激光接收模块，用户握住手柄处于向正前方射击状态时所述发射模块的发射方向以及接收模块的接收方向指向正前方，手柄内部安装有蓝牙模块、微处理器以及电源模块，在手柄位于手指的食指部位设置一击发按键。

所述设备为AR眼镜、头盔、手机壳盖、游戏装备、游戏操纵杆、遥控器、手环、手表、戒指、项链、胸章、臂章、配饰、其中之一，或将所述设备壳体贴在或夹在手机上，或将所述设备壳体贴在或夹在AR眼镜上。

一种用户间可直接互动的增强现实系统，包括上述设备、手机以及系统服务器，所述手机包括蓝牙模块、摄像头、显示屏、GPS定位模块、陀螺仪或加速度模块，其特征在于：

所述系统内的设备数量为N个，N≥2，每个设备配有一部手机，所述设备通过蓝牙模块与手机蓝牙模块建立蓝牙通讯连接，所述手机通过移动通讯以及互联网与系统服务器建立通讯连接。

所述设备通过红外发射模块和红外接收模块与系统内另一设备直接建立红外通讯连接，直接发送信息给该设备，直接接收该设备发来的信息。

所述系统还包括大设备，所述大设备包括两个或以上红外发射模块或红外激光发射模块，两个或以上红外接收模块或红外激光接收模块，安装在所述大设备的不同的位置和不同的角度，所述大设备包括蓝牙模块微处理器，与手机蓝牙通讯，所述手机至少具有GPS定位模块并能够与系统服务器通讯。

所述系统还包括无人机设备，所述无人机设备包括微处理器，还包括安装在无人机上的至少一个红外发射模块或红外激光发射模块，至少一个红外接收模块或红外激光接收模块，至少一个摄像头，GPS定位模块，与无人机遥控器通讯的无线通讯模块，分别与微处理器的相应端口连接。

所述无人机设备还包括云台，在所述云台上安装摄像头和红外发射模块或红外激光发射模块，由云台电机驱动云台及摄像头和红外发射模块或红外激光发射模块转动，所述云台电机驱动电路与微处理器连接。

所述无人机设备还包括独立的红外发射模块或红外激光发射模块安装云台，由独立云台电机驱动独立云台上的红外发射模块或红外激光发射模块转动，所述独立云台电机驱动电路与微处理器连接。

还包括无人机遥控器，所述无人机遥控器包括微处理器，还包括与无人机设备通讯的无线通讯模块，与系统服务器通讯的移动通讯模块，与手机连接的USB接口或WiFi模块或蓝牙模块，分别与微处理器的相应端口连接。

本实用新型提供了一种用户间可直接互动的增强现实设备及其系统和方法，解决了在现实场景中用户与用户之间不能直接互动的问题，采用在设备上不仅设置蓝牙模块、微处理器、电源模块还设置红外发射模块和红外接收模块的技术方案，系统内的设备通过蓝牙模块与手机蓝牙模块建立蓝牙通讯连接，手机通过移动通讯以及互联网与系统服务器建立通讯连接，设备通过红外发射模块和红外接收模块与系统内另一设备直接建立红外通讯连接，直接发送信息给该设备，直接接收该设备发来的信息。系统服务器根据用户的注册ID、用户的所在位置、用户手机摄像头采集的现实场景影像以及用户设备通过红外通讯接收到的和发送出的信息，产生增强现实影像、文字和声音，发送增强现实影像、文字和声音到用户手机端，用户手机端接收增强现实影像、文字和声音，叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景影像中显示及播放，达到利用增强现实技术实现在现实场景中用户与用户之间直接互动的目的。本实用新型架构简单，使用方便，给用户带来了舒适的体验，因此，本实用新型与现有技术相比具有显著的技术进步。

附图说明

图1是本实用新型设备的原理框图。

图2是本实用新型系统的原理框图。

图3是本实用新型两个用户设备和系统通讯的原理框图。

图4是本实用新型两个用户设备和系统实现增强现实的原理框图。

图5是本实用新型设备具有按键实施例的原理框图。

图6是本实用新型设备具有LED发光模块实施例的原理框图。

图7是本实用新型设备具有振动马达实施例的原理框图。

图8是本实用新型设备具有音频模块实施例的原理框图。

图9是本实用新型设备综合实施例的原理框图。

图10是本实用新型的流程图一。

图11是本实用新型的流程图二。

图12是本实用新型的流程图三。

图13是本实用新型的流程图四。

图14是本实用新型的流程图五。

图15是本实用新型设备结构的主视图。

图16是本实用新型设备结构的后视图。

图17是本实用新型设备结构的侧视图一。

图18是本实用新型设备结构的侧视图二。

图19是本实用新型设备手机支架折叠结构的主视图。

图20是本实用新型设备手机支架偏置结构的后视图一。

图21是本实用新型设备手机支架偏置结构的后视图二。

图22是本实用新型大设备的示意图。

图23是本实用新型设备系统示意图。

图24是本实用新型无人机设备和无人机遥控器以及系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种用户间可直接互动的增强现实设备，包括蓝牙模块101、微处理器102以及电源模块(因电源模块为电子设备必须配置的模块，属于现有技术，因此为简化描述图中未给出)，所述设备还包括至少一个红外发射模块或红外激光发射模块103，至少一个红外接收模块或红外激光接收模块104，所述红外发射模块或红外激光发射模块103与微处理器102的发射端口连接，所述红外接收模块或红外激光接收模块104与微处理器102的红外接收端口连接。所述蓝牙模块101与微处理器102的蓝牙端口连接。

如图5所示，所述设备还包括按，105，所述按键105为实体按键或触摸按键，与微处理器102的按键端口连接。

如图6所示，所述设备还包括LED发光模块106，所述LED发光模块106与微处理器102的发光驱动端口连接。

如图7所示，所述设备还包括振动马达107，所述振动马达107与微处理器102的马达驱动端口连接。

如图8所示，所述设备还包括音频模块108，所述音频模块108与微处理器102的音频端口连接。

如图9所示，所述设备包括按键、LED发光模块、振动马达、音频模块其中之一或其中之二或其中之三或全部。

如图3和图4所示，本实用新型的一种用户间可直接互动的增强现实系统，包括上述设备10、手机20以及系统服务器30，所述手机20包括蓝牙模块(安装在手机内部)、摄像头201、显示屏201、GPS定位模块(安装在手机内部)、陀螺仪或加速度模块(安装在手机内部)，其特征在于：

所述系统内的设备数量为N个，N≥2，每个设备配有一部手机，所述设备10通过蓝牙模块与手机20蓝牙模块建立蓝牙通讯连接，所述手机20通过移动通讯以及互联网与系统服务器30建立通讯连接。

所述设备10通过红外发射模块103和红外接收模块104与系统内另一设备10直接建立红外通讯连接，直接发送信息给该设备，直接接收该设备发米的信息。

如图10所示，一种用户间可直接互动的增强现实设备及其系统的方法，其特征在于：

步骤S100：手机摄像头采集现实场景影像实时显示在手机显示屏上，所采集的现实场景影像通过手机上传到系统服务器。

步骤S110：手机GPS定位模块定位用户位置并通过手机发送到服务器。

步骤S120：设备通过红外通讯发送信息给系统内另一设备。

步骤S130：设备通过红外通讯接收系统内另一设备发出的信息。

步骤S140：设备将信息通过蓝牙通讯发送到手机端。

步骤S150：手机端将信息发送到系统服务器。

步骤S160：系统服务器根据用户的注册ID、用户的所在位置、用户手机摄像头采集的现实场景影像以及用户设备通过红外通讯接收到的和发送出的信息，产生增强现实影像、文字和声音，发送增强现实影像、文字和声音到用户手机端，用户手机端接收增强现实影像、文字和声音，叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景影像中显示及播放。

步骤S170：或，将常用的游戏角色、装备及特效信息从系统服务器下载到手机客户端，手机端根据手机摄像头采集的现实场景影像以及用户设备通过红外通讯接收到的和发送出的信息，结合系统服务器发来的信息，产生增强现实影像、文字和声音，叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景影像中显示及播放。

如图11所示，步骤S200：根据系统用户在地图中的位置和用户所采集的现实场景影像中的人物的位置分析判断该人物是否为系统注册用户。

步骤S210：若是注册用户则根据该用户在系统中设置的角色调取该角色的增强现实角色，根据所采集的现实场景影像中该人物的大小、角度、动作、用户ID、用户的设备发出的红外信号，将所述的增强现实角色叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景中的人物加以覆盖。

步骤S220：或，若是注册用户则根据该用户在系统中设置的角色调取该角色的增强现实道具，根据所采集的现实场景影像中该人物的大小、角度、动作、用户ID、用户的设备发出的红外信号，将所述的增强现实道具叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景中的人物中被该人物持有。

步骤S230：或，若是注册用户则根据该用户在系统中设置的角色调取该角色的增强现实角色和道具，根据所采集的现实场景影像中该人物的大小、角度、动作、用户ID、用户的设备发出的红外信号，将所述的增强现实角色叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景中的人物加以覆盖以及将所述的增强现道具色叠加到手机显示屏所实时显示的现实场景中的人物中被该人物持有。

步骤S240：实时追踪该人物影像，角色或道具的增强现实影像的位置、大小、角度、动作随着人物影像的位置、大小、角度、动作的变化而变化。

如图12所示并结合图4，步骤S300：用户1的设备1瞄向另一用户2的设备2并发出攻击的红外信号，若用户2的设备2接收到该后红外信号则通过蓝牙通讯该信息发送到该用户2的手机端2。

步骤S310：手机端2根据规则分析判断该攻击信号是否为有效击中，若是，则显示播放被击中的增强现实信息，并将击中信息上传到系统服务器。

步骤S320：或，手机端2将击中信息上传到系统服务器，系统服务器根据规则分析判断该攻击信号是否为有效击中，若是，则发送给手机端2显示播放被击中的增强现实信息。

步骤S330：当攻击信号被判断为有效击中时，系统服务器同时向用户1的手机端1发送有效击中的信息并在手机端1显示播放击中增强现实信息。

如图13所示并结合图4，步骤S400：用户1的设备1瞄向另一用户2的设备2并发出攻击的红外信号，用户1的设备1将该攻击信号通过蓝牙发送到手机端1，手机端1调出用户1所使用的道具类型并将该道具在攻击时发出的声音和特效的增强现实影像和声音叠加到手机显示屏上显示播放。

步骤S410：用户1的手机端1上传该攻击信息给系统服务器，系统服务器将用户1的攻击信息发送给用户2的手机端2显示播放用户1向用户2攻击的声音和特效的增强现实影像和声音。

如图14所示，本实用新型还包括防作弊检测方法：步骤S500：所述设备的红外发射模块或红外激光发射模块间歇发送防作弊检测信号，红外接收模块或红外激光接收模块接收该信号，若在规定的时间内未收到该信号，则判断为该用户遮盖了红外接收模块或红外激光接收模块，发出提示信息到该用户的手机端提示用户及时处理，若在规定的时间内仍未处理，则将作弊信息通过手机端上传到系统服务器，系统服务器根据游戏规则做出相应处理，包括但不限于给用户警告、扣除用户经验值、扣除用户积分、终止此次游戏、锁定用户游戏中的至少一种。

本实用新型只是按上述步骤顺序描述了本实用新型的方法，所述的步骤顺序并不代表实际中一定要按上述步骤顺序，也可根据实际需要调整先后顺序。

本实用新型所述手机显示屏还包括AR眼镜中的显示屏，本实用新型为了简化描述采用了手机显示屏来概括。本实用新型所述的手机还包括平板电脑，只是为了简化描述采用手机来概括。本实用新型所述影像包括动态视频流，还包括静态图像。

如图15至图17所示，所述设备为游戏手柄10，在所述手柄10上设置用于安装手机20的支架21，在手柄10上安装红外发射模块或红外激光发射模块103以及红外接收模块或红外激光接收模块104，用户握住手柄处于向正前方射击状态时所述发射模块103的发射方向以及接收模块104的接收方向指向正前方，手柄10内部安装有蓝牙模块、微处理器以及电源模块，在手柄位于手指的食指部位设置一击发按键105。

在手柄10的侧面还设有功能按键105a，用于更换装备、弹药及角色。

如图17所示，在手柄10的侧面还设有更多的红外接收模块104a，以便当用户使用时手柄处于不同姿态不同角度时可以更好的接收来自其它用户设备在不同位置不同角度发来的红外信号。还可以在手柄的上端及后端甚至下端也安装红外接收模块，这样接收红外信号的范围更宽。

对于红外发射模块来说，为了使红外信号发射的距离更远信号更强，可安装两个或两个以上红外发射管。为了使红外线发射角度更窄更集中，达到模拟真实枪械射击目标更精准，可在红外发射模块前安装聚焦用的透镜。因此，采用红外激光模块的实施例比采用红外模块的实施例要更精准。此外，为了便于向周围的其它用户设备发送红外信息，还可参考红外接收模块的方式在手柄的侧面或其它位置安装多个红外发射模块。

如图18所示，为了实现更多的功能切换，可在手柄10侧面安装功能按键105b及105c，具体功能按键的数量和位置根据实际系统或游戏需要来选取。

如图19所示，为了减小手柄整体尺寸便于携带，还可在支架11上设置可折叠的手机支撑臂11a，这样在携带时可将手机支架的支撑臂11a折叠起来。

如图20所示，手柄10的手机支架11可向一侧偏置，这样可使手机镜头201与红外发射模块103处于同一垂直面，这样在手机屏幕上显示的射击十字线与射击发出的红外线偏离更小，弹着点与目标距离更近。

如图21所示，在手柄上端安装瞄准用的准星12，手柄10的手机支架11向一侧偏置的更多，使红外发射模块103的上端完全空出来，可用眼睛直接在手柄上端瞄准。

本实用新型所述设备为AR眼镜、头盔、手机壳盖、游戏装备、游戏操纵杆、遥控器、手环、手表、戒指、项链、胸章、臂章、配饰、其中之一，或将所述设备壳体贴在或夹在手机上，或将所述设备壳体贴在或夹在AR眼镜上。

采用本实用新型的增强现实游戏根据游戏设置可多人组队，敌我双方或三方共战。还可多人组成一个角色，如多人组成一个大精灵或一辆坦克，如组成坦克，每人担任担任坦克中不同操作手，在对手的增强现实画面中显示的是一辆画面逼真的坦克。

如图22所示，本实用新型的系统还包括大设备30，所述大设备30包括两个或以上红外发射模块或红外激光发射模块303，两个或以上红外接收模块或红外激光接收模块304，安装在所述大设备30的不同的位置和不同的角度，所述大设备30包括蓝牙模块微处理器，可与手机蓝牙通讯，所述手机至少具有GPS定位模块并能够与系统服务器50通讯。所述大设备作为相对独立的设备节点可由商家或游戏组织者安放在适当地方作为众多玩家用户攻击的对象。可根据系统或游戏需要将这些大设备安放在需要的位置，并赋予其角色。例如，放置在广场的塔台上，模拟一个游戏中的大精灵，可向不同的角度发射红外信号模拟向周围的玩家用户设备攻击，可接收来自周围玩家用户设备发来进攻的红外信号。根据大设备的特点可设计出多钟玩法，需要多个玩家用户齐力攻打才可将其打败。此外，大设备还可由用户携带，参与到互动游戏中。

所述大设备30还包括旋转电机机构306，其电机驱动电路与微处理器的电机驱动端口连接，根据游戏的情景和内容带动所述的多方位多角度的多个红外发射模块或红外激光发射模块和多个红外接收模块或红外激光接收模块旋转及停止。旋转电机机构为一个或两个或三个，形成一维、二维或三维的旋转方式。

在所述大设备30里设置一个手机插槽307，将手机插入及取出，与大设备成为一体，便于大设备在高处安装使用。

在所述大设备30上还可安装至少一个摄像头301，该摄像头利用手机摄像头或为独立的摄像头，采集拍摄大设备周围的场景信息，上传到系统服务器50。采用独立的摄像头方案时需将独立的摄像头与手机连接，或将本实用新型所需要的手机系统内的手机CPU电路、GPS定位模块、手机与系统服务器通讯的通讯模块安装在大设备内部，便于与摄像头连接。摄像头可由上述电机机构带动旋转，或采用独立的摄像头旋转机构带动。

如图22所示，本实用新型的系统还包括无人机设备40，所述无人机设备40包括微处理器，还包括安装在无人机上的至少一个红外发射模块或红外激光发射模块，至少一个红外接收模块或红外激光接收模块，至少一个摄像头，GPS定位模块，与无人机遥控器通讯的无线通讯模块，分别与微处理器的相应端口连接；

所述无人机设备还包括云台，在所述云台上安装摄像头和红外发射模块或红外激光发射模块，由云台电机驱动云台及摄像头和红外发射模块或红外激光发射模块转动，所述云台电机驱动电路与微处理器连接。

所述无人机设备还包括独立的红外发射模块或红外激光发射模块安装云台，由独立云台电机驱动独立云台上的红外发射模块或红外激光发射模块转动，所述独立云台电机驱动电路与微处理器连接。

在所述无人机机身不同位置安装多个红外接收模块或红外激光接收模块，以便更好的接收来自地面不同位置用户设备射来不同角度的红外攻击信号。

本实用新型的系统还包括无人机遥控器40Y，所述无人机遥控器40Y包括微处理器，还包括与无人机设备通讯的无线通讯模块，与系统服务器通讯的移动通讯模块，与手机连接的USB接口或WiFi模块或蓝牙模块，分别与微处理器的相应端口连接。

上述大设备和无人机设备在系统中与用户设备及系统服务器之间的工作方法与上述用户设备的方法相同或相近，因此，可参考上述用户设备在系统中的工作方法。由于大设备及无人机设备的加入，使得游戏体验更丰富更逼真，不仅可体验用户与用户之间直接互动，还可体验用户组队与大设备所扮演的大精灵大妖怪角色的战斗，体验用户组队对战无人机设备所扮演的敌机扫射、轰炸进攻。

本实用新型的设备及其系统和方法不仅可以应用在游戏上，还可应用在社交、交友、会议、展会、电商、实体店、商场、超市、酒店、宾馆、医院、学校、交通、旅游及体育比赛等领域，实现用户与用户之间及用户和商家之间的互动。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。