一种基于全息投影技术的AR动态绘本交互装置及其交互方式的制作方法

一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置及其交互方式
技术领域
1.本发明涉及交互装置领域，具体涉及一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置，更具体涉及一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置及其交互方式。


背景技术：

2.全息投影，属于3d技术的一种，原指利用干涉原理记录并再现物体真实的三维图像的技术，基于全息投影的ar动态绘本是一种具备全息投影功能的ar动态绘本，而交互装置则是可以实现人机交互的装置，因投影的内容，需要人为控制，因此交互装置是整个基于全息投影的ar动态绘本必要结构；
3.但是现有的基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置在使用时存在着一定的不足之处有待改善，首先，现有的基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置不方便收纳，当交互装置无需使用的时候，不方便对其进行收纳，在展览的时候，存在着磕碰、撞击、进水、灰尘等不安全现象，实用性较差；其次，现有的基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置不具备语音交互功能和体感交互功能，功能性差。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置，可以有效解决背景技术中：现有的基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置不方便收纳，当交互装置无需使用的时候，不方便对其进行收纳，在展览的时候，存在着磕碰、撞击、进水、灰尘等不安全现象，实用性较差；其次，现有的基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置不具备语音交互功能和体感交互功能，功能性差的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置，包括底座，所述底座的上表面居中位置开设有透明窗口，所述底座的上部位于透明窗口的外侧设有透明膜，所述底座的一侧居中靠近顶部位置嵌入安装有体感摄像头，所述底座的前表面开设有凹槽，所述凹槽的内部设有壳体，所述壳体的顶部嵌入安装有触摸屏，所述壳体的前部靠近底部一侧位置设有绘写笔收纳盒，所述壳体的前部位于绘写笔收纳盒的上方位置开设有把手槽，所述壳体的前部位于绘写笔收纳盒的一侧位置嵌入安装有ar扫描摄像头，所述壳体与底座之间设有收纳机构，所述底座的内部通过支撑腿固定安装有固定架，所述固定架的内侧固定安装有全息投影仪；
7.所述壳体的内部设有pcb板，所述pcb板上安装有cpu、蓝牙模块、wifi模块、ar扫描模块、电源模块、感测模块、储存模块、语音交互模块和功放。
8.作为本发明的进一步方案，所述收纳机构包括有收纳盒、轴座、连接轴、轴杆、第一橡胶墩、第二橡胶墩和挡块，所述收纳盒固定安装在底座的内部靠近前部位置，所述轴座固定安装在底座的内部位于收纳盒的底部位置，所述轴杆的一端通过连接轴与轴座转动连接，所述轴杆的另一端与壳体固定连接，所述第一橡胶墩和第二橡胶墩固定安装在收纳盒
的内部后部位置，所述挡块固定安装在壳体的后部顶部位置。
9.作为本发明的进一步方案，所述挡块的形状为l字形，所述壳体的形状为三角形，所述收纳盒与壳体呈对称设置，所述绘写笔收纳盒的前部通过合页连接有盖板。
10.作为本发明的进一步方案，所述cpu与蓝牙模块、wifi模块、ar扫描模块、电源模块、感测模块、储存模块、语音交互模块和功放通电连接，所述pcb板的外部通电连接有串口、喇叭和声筒。
11.作为本发明的进一步方案，所述ar扫描摄像头与ar扫描模块通电连接，所述体感摄像头与感测模块通电连接，所述喇叭与功放通电连接；
12.所述pcb板用于承载各个模块，为各个模块提供电路系统；
13.所述蓝牙模块用于与全息投影仪蓝牙连接；
14.所述wifi模块用于连接外部局域网；
15.所述ar扫描模块用于配合ar扫描摄像头扫描并且处理图片、文字；
16.所述电源模块用于为各个模块供电，驱动工作；
17.所述感测模块用于处理体感摄像头拍摄画面；
18.所述储存模块用于储存图像、文字、视频等信息。
19.作为本发明的进一步方案，所述语音交互模块包括语音采集单元、音频编解器单元、识别单元、特征分析单元和执行单元。
20.作为本发明的进一步方案，所述语音交互模块具体处理步骤如下：
21.s1：声筒将语音信号输送至语音交互模块，语音采集单元采集语音信号；
22.s2：音频编解码器单元将采集的音频信号解码为数字信号；
23.s3：识别单元对解码后的数字信号进行识别；
24.s4：特征分析单元分析信号命令，然后通过执行单元传递至cpu，cpu控制其他模块工作，同时通过功放推动喇叭交互音频信号，通过触摸屏交互视频信号。
25.一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的交互方式，该交互方式具体包括以下步骤：
26.步骤一：通过触摸屏利用cpu的软件程序进行绘写，绘写内容通过蓝牙模块或者串口发送至全息投影仪，全息投影仪配合透明窗口和透明膜进行全息投影；
27.步骤二：通过ar扫描摄像头对产品图片、文字进行扫描，通过ar扫描模块配合cpu处理进行全息投影，感测模块配合体感摄像头拍摄使用者身体动，通过cpu处理发送至全息投影仪全息投影，进行体感交互动作，使用户扮演产生虚拟形象，用户角色扮演同绘本其他角色进行语音互动、体感互动；
28.步骤三：通过声筒发送音频至语音交互模块，通过语音交互模块处理音频信号进行音频交互，声筒将语音信号输送至语音交互模块，语音采集单元采集语音信号，音频编解码器单元将采集的音频信号解码为数字信号，识别单元对解码后的数字信号进行识别，特征分析单元分析信号命令，然后通过执行单元传递至cpu，cpu控制其他模块工作，同时通过功放推动喇叭交互音频信号，通过触摸屏7交互视频信号；
29.步骤四：当使用结束后，可以利用收纳机构对壳体进行收纳，操作时，将绘写笔收纳盒前部的盖板打开，然后绘写笔放置到绘写笔收纳盒的内部，然后利用把手槽推动壳体，壳体通过轴杆配合连接轴转动，使得壳体翻转被收进到收纳盒的内部，壳体的背部接触第
一橡胶墩和第二橡胶墩，此时壳体保持向底座内侧倾斜六十度的位置靠在收纳盒的内部；
30.步骤五：当需要再次使用的时候，手持把手槽，将壳体拉动凹槽的前部，挡块与凹槽的边框接触，形成限位效果，使得壳体伸出凹槽即可进行使用。
31.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
32.通过设置收纳机构，利用把手槽推动壳体，壳体通过轴杆配合连接轴转动，使得壳体翻转被收进到收纳盒的内部，壳体的背部接触第一橡胶墩和第二橡胶墩，此时壳体保持向底座内侧倾斜六十度的位置靠在收纳盒的内部，能够方便将壳体收纳至底座的内部，避免壳体在不使用的时候收到撞击、灰尘、水等现象破坏，安全性更高，而且收纳后壳体保持水平方向六十度倾斜靠在第一橡胶墩和第二橡胶墩的前部，使得壳体在收纳的时候无需使用固定结构进行稳定，结构更加简单，维护更加便捷，并且第一橡胶墩和第二橡胶墩能够缓冲收纳壳体时对壳体造成的冲击力；
33.通过设置绘写笔收纳盒，绘写笔收纳盒的前部通过合页连接有盖板，人们在使用时，可以将绘写笔放置到绘写笔收纳盒内，通过盖板密封，使得绘写笔的收纳更加方便、快捷；
34.通过设置ar扫描摄像头配合ar扫描模块，能够实现扫描外部图案、文字，然后发送至全息投影仪进行全息投影，使得整个交互装置的功能性得到了有效的提升；
35.通过设置语音交互模块、感测模块配合体感摄像头，实现了语音交互功能和体感交互功能，配合触摸屏和ar扫描摄像头，使得整个交互装置具备声、光、扫描、绘写等多种交互方式，实用性等到了更大的提高。
附图说明
36.图1为本发明一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的整体结构示意图；
37.图2为本发明一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的底座内部结构侧视图；
38.图3为本发明一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的壳体收纳演示图；
39.图4为本发明一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的壳体内部系统框图；
40.图5为本发明一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的语音交互模块系统框图。
41.图中：1、底座；2、透明窗口；3、透明膜；4、体感摄像头；5、凹槽；6、壳体；7、触摸屏；8、绘写笔收纳盒；9、把手槽；10、ar扫描摄像头；11、收纳机构；12、收纳盒；13、轴座；14、连接轴；15、轴杆；16、第一橡胶墩；17、第二橡胶墩；18、挡块；19、支撑腿；20、固定架；21、全息投影仪。
具体实施方式
42.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
43.如图1
‑
5所示，一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置，包括底座1，底座1的上表面居中位置开设有透明窗口2，底座1的上部位于透明窗口2的外侧设有透明膜3，底
座1的一侧居中靠近顶部位置嵌入安装有体感摄像头4，底座1的前表面开设有凹槽5，凹槽5的内部设有壳体6，壳体6的顶部嵌入安装有触摸屏7，壳体6的前部靠近底部一侧位置设有绘写笔收纳盒8，壳体6的前部位于绘写笔收纳盒8的上方位置开设有把手槽9，壳体6的前部位于绘写笔收纳盒8的一侧位置嵌入安装有ar扫描摄像头10，壳体6与底座1之间设有收纳机构11，底座1的内部通过支撑腿19固定安装有固定架20，固定架20的内侧固定安装有全息投影仪21；
44.壳体6的内部设有pcb板，pcb板上安装有cpu、蓝牙模块、wifi模块、ar扫描模块、电源模块、感测模块、储存模块、语音交互模块和功放。
45.收纳机构11包括有收纳盒12、轴座13、连接轴14、轴杆15、第一橡胶墩16、第二橡胶墩17和挡块18，收纳盒12固定安装在底座1的内部靠近前部位置，轴座13固定安装在底座1的内部位于收纳盒12的底部位置，轴杆15的一端通过连接轴14与轴座13转动连接，轴杆15的另一端与壳体6固定连接，第一橡胶墩16和第二橡胶墩17固定安装在收纳盒12的内部后部位置，挡块18固定安装在壳体6的后部顶部位置。
46.挡块18的形状为l字形，壳体6的形状为三角形，收纳盒12与壳体6呈对称设置，绘写笔收纳盒8的前部通过合页连接有盖板。
47.cpu与蓝牙模块、wifi模块、ar扫描模块、电源模块、感测模块、储存模块、语音交互模块和功放通电连接，pcb板的外部通电连接有串口、喇叭和声筒。
48.ar扫描摄像头10与ar扫描模块通电连接，体感摄像头4与感测模块通电连接，喇叭与功放通电连接；
49.pcb板用于承载各个模块，为各个模块提供电路系统；
50.蓝牙模块用于与全息投影仪21蓝牙连接；
51.wifi模块用于连接外部局域网；
52.ar扫描模块用于配合ar扫描摄像头10扫描并且处理图片、文字；
53.电源模块用于为各个模块供电，驱动工作；
54.感测模块用于处理体感摄像头4拍摄画面；
55.储存模块用于储存图像、文字、视频等信息。
56.语音交互模块包括语音采集单元、音频编解器单元、识别单元、特征分析单元和执行单元。
57.语音交互模块具体处理步骤如下：
58.s1：声筒将语音信号输送至语音交互模块，语音采集单元采集语音信号；
59.s2：音频编解码器单元将采集的音频信号解码为数字信号；
60.s3：识别单元对解码后的数字信号进行识别；
61.s4：特征分析单元分析信号命令，然后通过执行单元传递至cpu，cpu控制其他模块工作，同时通过功放推动喇叭交互音频信号，通过触摸屏7交互视频信号。
62.一种基于全息投影技术的ar动态绘本交互装置的交互方式，该交互方式具体包括以下步骤：
63.步骤一：通过触摸屏7利用cpu的软件程序进行绘写，绘写内容通过蓝牙模块或者串口发送至全息投影仪21，全息投影仪21配合透明窗口2和透明膜3进行全息投影；
64.步骤二：通过ar扫描摄像头10对产品图片、文字进行扫描，通过ar扫描模块配合
cpu处理进行全息投影，感测模块配合体感摄像头4拍摄使用者身体动，通过cpu处理发送至全息投影仪21全息投影，进行体感交互动作，使用户扮演产生虚拟形象，用户角色扮演同绘本其他角色进行语音互动、体感互动；
65.步骤三：通过声筒发送音频至语音交互模块，通过语音交互模块处理音频信号进行音频交互，声筒将语音信号输送至语音交互模块，语音采集单元采集语音信号，音频编解码器单元将采集的音频信号解码为数字信号，识别单元对解码后的数字信号进行识别，特征分析单元分析信号命令，然后通过执行单元传递至cpu，cpu控制其他模块工作，同时通过功放推动喇叭交互音频信号，通过触摸屏7交互视频信号；
66.步骤四：当使用结束后，可以利用收纳机构11对壳体6进行收纳，操作时，将绘写笔收纳盒8前部的盖板打开，然后绘写笔放置到绘写笔收纳盒8的内部，然后利用把手槽9推动壳体6，壳体6通过轴杆15配合连接轴14转动，使得壳体6翻转被收进到收纳盒12的内部，壳体6的背部接触第一橡胶墩16和第二橡胶墩17，此时壳体6保持向底座1内侧倾斜六十度的位置靠在收纳盒12的内部；
67.步骤五：当需要再次使用的时候，手持把手槽9，将壳体6拉动凹槽5的前部，挡块18与凹槽5的边框接触，形成限位效果，使得壳体6伸出凹槽5即可进行使用。
68.本发明通过设置收纳机构11，利用把手槽9推动壳体6，壳体6通过轴杆15配合连接轴14转动，使得壳体6翻转被收进到收纳盒12的内部，壳体6的背部接触第一橡胶墩16和第二橡胶墩17，此时壳体6保持向底座1内侧倾斜六十度的位置靠在收纳盒12的内部，能够方便将壳体6收纳至底座1的内部，避免壳体6在不使用的时候收到撞击、灰尘、水等现象破坏，安全性更高，而且收纳后壳体6保持水平方向六十度倾斜靠在第一橡胶墩16和第二橡胶墩17的前部，使得壳体6在收纳的时候无需使用固定结构进行稳定，结构更加简单，维护更加便捷，并且第一橡胶墩16和第二橡胶墩17能够缓冲收纳壳体6时对壳体6造成的冲击力；通过设置绘写笔收纳盒8，绘写笔收纳盒8的前部通过合页连接有盖板，人们在使用时，可以将绘写笔放置到绘写笔收纳盒8内，通过盖板密封，使得绘写笔的收纳更加方便、快捷；通过设置ar扫描摄像头10配合ar扫描模块，能够实现扫描外部图案、文字，然后发送至全息投影仪21进行全息投影，使得整个交互装置的功能性得到了有效的提升；通过设置语音交互模块，实现了语音交互功能，让整个交互装置的交互方式更加全面，配合体感摄像头4、触摸屏7和ar扫描摄像头10，使得整个交互装置具备声、光、扫描、绘写等多种交互方式，实用性等到了更大的提高。
69.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。