一种基于增强现实技术的数字化教育装置的制作方法

本实用新型属于多媒体互动教学设备技术领域，具体涉及一种基于增强现实技术的数字化教育装置。

背景技术：

增强现实技术是近年来的科研热门方向之一，作为新兴的人机接口和仿真工具受到的关注日益广泛，是虚拟现实研究的一个重要分支。增强现实技术具有以下几个特点：1)真实世界和虚拟世界能相互叠加；2)具有实时交互性；3)在三维空间中定位虚拟物体。

目前市面上的增强现实技术学习产品多属于认知类，如现有主流的多媒体教学装置包括早教机、点读笔、点读机、电子书、识字卡片、电脑教育软件等，由于人类大脑记忆图像比记忆文字更容易记住，动态的图像比静态的容易记住，因此图像在学习中的比例越来越大，而上述多媒体教学装置包含的图像部分以二维静态图片或者固定视频的方式呈现，使用过程中存在如下缺陷：趣味性低，难以提高儿童的学习兴趣；缺乏老师和儿童共同互动的部分，不能让老师和儿童很好的联动起来；采用二维静态图片或者固定视频的方式呈现，缺乏互动性，在使用过程中存在一定的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于增强现实技术的数字化教育装置，解决了现有增强现实学习产品在使用过程中，趣味性低下、互动性差等问题。

本实用新型一种基于增强现实技术的数字化教育装置所采用的技术方案是，包括顶部连接有摄像头的壳体，壳体表面设置有显示屏，显示屏两侧分布有扬声器，壳体内部还设置有信息处理装置，信息处理装置通过导线与壳体外部的输入控制装置相连接。

本实用新型的特征还在于，

信息处理装置为酷睿i5-四核-3.0GHz型号的处理器，具体包括依次连接的识别模块、三维渲染模块和数据收集模块，三维渲染模块还连接有交互模块。

输入控制装置为遥控器，具体为带飞鼠功能的无线输入遥控器。

交互模块通过导线与遥控器相连接，识别模块通过导线连接摄像头，数据收集模块通过导线还分别连接有显示屏和扬声器。

摄像头为720P高清USB摄像头。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种基于增强现实技术的数字化教育装置通过采用将带有标识信息的实体教具放入摄像头的可视范围内，识别模块分析获取得到视频中的标识信息和三维空间信息，然后通过数据收集模块进行匹配，最后将交互视频等呈现在显示屏和扬声器上，让用户在显示屏上看到真实世界中不存在的虚拟物体，带来进一步的感官上的体验，从而提高教学效果；用户可以随意移动实体教具，本装置会自动跟踪实体教具的位置变化并实时同步给虚拟环境，克服了现有的产品趣味性低下、互动性差等问题，有很好的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型一种基于增强现实技术的数字化教育装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于增强现实技术的数字化教育装置的电路模块图。

图中，1.壳体，2.显示屏，3.扬声器，4.摄像头，5.导线，6.处理器，7.遥控器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种基于增强现实技术的数字化教育装置，如图1所示，包括顶部连接有摄像头4的壳体1，壳体1表面设置有显示屏2，显示屏2两侧分布有扬声器3，壳体1内部还设置有信息处理装置，信息处理装置通过导线5与壳体1外部的输入控制装置相连接。

信息处理装置为酷睿i5-四核-3.0GHz型号的处理器6，具体包括依次连接的识别模块、三维渲染模块和数据收集模块，三维渲染模块还连接有交互模块。

输入控制装置为遥控器7，具体为带飞鼠功能的无线输入遥控器，通过无线网络与信息处理装置相连接，方便用户远程操作。

如图2所示，交互模块通过导线5与遥控器7相连接，识别模块通过导线5连接摄像头4，数据收集模块通过导线5还分别连接有显示屏2和扬声器3。

摄像头4为720P高清USB摄像头。

其中，识别模块用于分析摄像头4拍摄的视频、并获取视频图像中包含的标识信息，传输给三维渲染模块；

交互模块用于从输入控制装置即遥控器7获取用户输入指令，根据获取的指令传输给三维渲染模块，使操作者能进行远程操作；

三维渲染模块用于渲染虚拟的三维模型及其他虚拟环境，通过从识别模块中获取的标识信息，或者交互模块中获得指令信息，进行对应的三维模型及环境渲染，即将三维模型动画放在对应的三维空间位置上渲染，并跟摄像头4拍摄的视频图像进行合成；

数据收集模块用于收集用户在教学过程中使用遥控器7或者摄像头4采集到的信息以及各教学模块中对应的状态信息。

本实用新型的工作过程：接通电源，启动摄像头4，使用实体教具在摄像头4的可视范围内演示，然后将摄像头4采集到带有标识信息演示视频传输至处理器6，此时识别模块将信息传输给三维渲染模块，经过三维渲染模块渲染后并与数据收集模块进行匹配，显示屏2上会出现交互动画等，扬声器3传输出声音进行配合；操作者还可通过使用遥控器7直接进行输入指令传输至处理器6，处理器6内通过交互模块、三维渲染模块和数据收集模块处理后，显示屏2上会出现交互动画等，扬声器3传输出声音进行配合。

本实用新型通过将带有标识信息的实体教具放入摄像头4的可视范围内，识别模块分析获取得到视频中的标识信息和三维空间信息，然后通过数据收集模块进行匹配，交互视频等呈现在显示屏2和扬声器3上，让用户可以在显示屏2上看到真实世界中不存在的虚拟物体，带来进一步的感官上的体验，从而提高教学效果；用户可以随意移动实体教具，本装置会自动跟踪实体教具的位置变化并实时同步给虚拟环境，克服了现有的产品趣味性低下、互动性差等问题，有很好的使用价值。