一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统的制作方法

本发明涉及校园教育装备管理技术领域，具体为一种基于ar技术的智慧校园教育装备管理系统。

背景技术：

增强现实技术(ar)是指通过多媒体技术、三维建模技术、实时视频控制技术、多传感器信息融合技术、实时跟踪及注册技术、场景融合技术等多种技术手段，将生成的虚拟信息融合到真实场景之中，使得虚拟增强信息和真实场景信息相互共存、相互补充、相互叠加。ar技术的应用特性，为服务智慧校园建设提供了一种新的思路，即利用大量有效数据进行可视化动态建模，并通过模拟改变虚拟校园的相关信息，优化现实校园建设策略，提升校园智慧化水平。从ar技术的视角来看，就是要求在智慧校园的建设过程中，通过智慧应用和服务，能够实现虚拟信息和真实环境的无缝融合，以提升用户的存在感，增强用户的直觉性，最终使情境性、沉浸性得到加强。

因此需要一种基于ar技术的智慧校园教育装备管理系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于ar技术的智慧校园教育装备管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于ar技术的智慧校园教育装备管理系统，包括客户端、信息管理服务器和显示平台，所述客户端包括注册与登陆模块、智能环境模块、智慧教学模块和图像采集模块。

所述智慧教学模块包含有三维建模技术和显示技术，所述三维建模技术包含有基于图像的虚拟智能校园建模和基于几何模型的虚拟智慧校园建模，所述显示技术包含有视频透视显示、光学透视显示、投影式显示和普通显示器显示。

所述智能环境模块包含有场景融合技术模块和人机交互技术模块，实时视频控制技术，多传感器信息融合技术。

所述智能环境模块建设智慧校园内容的技术步骤包括：

s1：通过实时视频控制技术对智慧校园真实环境采用音频、视频等多媒体技术手段进行实时监控，通过三维建模技术对真实环境理解、多维度环境交互理解和多媒体技术进行渲染输出使智慧性ar虚拟校园模型合成；

s2：通过实时跟踪及注册技术、场景融合技术、人机交互技术达到智慧校园真实环境和智慧性ar虚拟校园的正负反馈最终达到ar整合智慧校园的建设。

所述智慧教学模块构建基于ar技术的智慧教学主要步骤包括三维建模技术和显示技术两个方面的应用，构建步骤包括：

s1：三维建模技术根据对象的三维空间信息构造其立体模型，利用相关建模软件或编程语言生成该模型的图形显示，并对其进行各种操作和处理，基于图像的计算机三维建模可直接采用图像来实现复杂环境的模型创建，而利用全景技术和图像的插值及视图变换技术可在普通计算机上实现复杂场景的实时显示；基于几何模型的计算机三维建模是通过对物体的几何信息进行处理，涉及几何信息的数据结构以及构建、操纵数据结构的算法建模；

s2：显示技术实现虚拟信息与真实场景融合后显示虚实图像的技术，ar系统中的显示器可分为头盔显示器(采用视频透视显示、光学透视显示等技术)和非头盔显示器(采用投影式显示、普通显示器显示等技术)。

所述图像采集模块利用高端智能摄像机(即所谓的ar摄像机)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过实时视频控制技术——利用高端智能摄像机(即所谓的ar摄像机)，从不同的角度、方位拍摄视频素材；同时，结合摄像机的位置与朝向(即摄像机的姿态)，加上方位角、距离、位置等标注信息，来改善用户体验、增强交互能力，实时视频控制技术应用于智慧校园建设，主要是将现实智慧校园的实时视频与摄像机姿态、数字化标签等增强信息结合起来，使用户看到实时视频画面的同时，能够获得更多类型的全方位信息。

2、通过多传感器信息融合技术——主要表现为图像融合技术，它能够综合多源图像信息，经过提取与综合分析，获得对真实场景更为全面、准确的图像描述，使融合后的图像更符合人的视觉特性，以利于进一步的分析、理解等。

本发明，该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，多传感器信息融合技术应用于智慧校园建设，主要表现在像素层融合和特征层融合两个方面——实时视频控制技术是直接对真实校园原始图像中的每个像素点进行信息综合处理，是一种在基础数据层面进行的信息融合；多传感器信息融合技术则主要针对真实校园图像的主要特征信息(如边缘、形状、纹理等)进行信息综合处理，为生成虚拟校园提供参考；两者均可为增强现实虚拟校园提供更多的信息，最终共同形成对多维度智慧校园环境的理解。

附图说明

图1为本发明整体系统图；

图2为本发明ar整合智慧校园建设内容技术流程图；

图3为本发明ar技术智慧教学构建图。

图中：1-客户端、2-信息管理服务器、3-显示平台、4-注册与登陆模块、5-智能环境模块、6-智慧教学模块、7-图像采集模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种基于ar技术的智慧校园教育装备管理系统，包括客户端1、信息管理服务器2和显示平台3，客户端1包括注册与登陆模块4、智能环境模块5、智慧教学模块6和图像采集模块7。

智慧教学模块6包含有三维建模技术和显示技术，三维建模技术包含有基于图像的虚拟智能校园建模和基于几何模型的虚拟智慧校园建模，显示技术包含有视频透视显示、光学透视显示、投影式显示和普通显示器显示。

智能环境模块5包含有场景融合技术模块和人机交互技术模块，实时视频控制技术，多传感器信息融合技术。

智能环境模块5建设智慧校园内容的技术步骤包括：

s1：通过实时视频控制技术对智慧校园真实环境采用音频、视频等多媒体技术手段进行实时监控，通过三维建模技术对真实环境理解、多维度环境交互理解和多媒体技术进行渲染输出使智慧性ar虚拟校园模型合成；

s2：通过实时跟踪及注册技术、场景融合技术、人机交互技术达到智慧校园真实环境和智慧性ar虚拟校园的正负反馈最终达到ar整合智慧校园的建设。

智慧教学模块6构建基于ar技术的智慧教学主要步骤包括三维建模技术和显示技术两个方面的应用，构建步骤包括：

s1：三维建模技术根据对象的三维空间信息构造其立体模型，利用相关建模软件或编程语言生成该模型的图形显示，并对其进行各种操作和处理，基于图像的计算机三维建模可直接采用图像来实现复杂环境的模型创建，而利用全景技术和图像的插值及视图变换技术可在普通计算机上实现复杂场景的实时显示；基于几何模型的计算机三维建模是通过对物体的几何信息进行处理，涉及几何信息的数据结构以及构建、操纵数据结构的算法建模；

s2：显示技术实现虚拟信息与真实场景融合后显示虚实图像的技术，ar系统中的显示器可分为头盔显示器(采用视频透视显示、光学透视显示等技术)和非头盔显示器(采用投影式显示、普通显示器显示等技术)。

图像采集模块7利用高端智能摄像机(即所谓的ar摄像机)。

通过实时视频控制技术——利用高端智能摄像机(即所谓的ar摄像机)，从不同的角度、方位拍摄视频素材；同时，结合摄像机的位置与朝向(即摄像机的姿态)，加上方位角、距离、位置等标注信息，来改善用户体验、增强交互能力，实时视频控制技术应用于智慧校园建设，主要是将现实智慧校园的实时视频与摄像机姿态、数字化标签等增强信息结合起来，使用户看到实时视频画面的同时，能够获得更多类型的全方位信息。通过多传感器信息融合技术——主要表现为图像融合技术，它能够综合多源图像信息，经过提取与综合分析，获得对真实场景更为全面、准确的图像描述，使融合后的图像更符合人的视觉特性，以利于进一步的分析、理解等。

实施例：智慧体验主要表现在对增强现实虚拟校园的真实感受，以及与智能环境的互动。为了获得实时的真实体验，不仅需要准确跟踪、定位虚实场景，对相关辅助参数(如阴影、光照等)进行真实渲染，还需考虑与融合环境的自然互动，并对相关指令做出实时反馈——这就需要运用ar渲染技术、场景融合技术和人机交互技术，以从真正意义上提升智慧校园的深度体验感。基于ar技术虚拟智慧校园的真实体验，首先必须对虚拟校园环境模型进行真实渲染：一方面，可以运用实时渲染技术，对包括位置、法向、颜色、纹理坐标、顶点的权重等在内的图形数据进行实时计算和输出；另一方面，可以引入虚拟植入渲染引擎，将这些实时计算和输出的数据，结合虚拟的光源、透视效果以及实时绘制的3d虚拟物体，予以实时渲染并加载到视频信号之。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。