专利名称：一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备及实现方法
技术领域：
本发明属于旅游教学设备技术领域，特别涉及一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备及实现方法。
背景技术：
随着现代信息技术的迅猛发展，以计算机技术为代表的高科技正成为本世纪最重要的基础设施之一。上世纪90年代以来，网络技术、数字影像、多媒体图形、图像技术以及影像拼接显示技术的发展与商业化应用已成为IT产业进步的枢纽，正是基于对科技创新的执着和对新时期旅游管理，特别是导游专业教学实训方式、方法的不断钻研与实践，本发明提出了一种旅游实训实验室解决方案。该旅游实训实验室解决方案，是以三维实景技术为核心，结合当今先进的图像仿真显示技术、拼接图像边缘融合技术、自动追踪录播技术、计算机网络及多媒体技术而研发的模拟导游教学实训的专门解决方案。其核心特点就是将导游教学和实训所需要的各种真实场景在实验室中还原和再现，让教师和学生通过软硬件搭建起来的模拟仿真环境完成导游专业的各种教学和训练。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备及实现方法， 用以改善教学实训环境，提高导游教学实训水平，有效降低导游教学及实训成本，资源库随意添加，教学实训不受时空限制。一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，该旅游资源教育设备包括有数据采集交通组件，它是用以设置下述的图像摄录组件的可移动载体；图像摄录组件，它是设置在前述的数据采集交通组件上，用以对与旅游教学目的相关联的目标对象进行摄录的功能结构，至少包括摄像头和数据传输结构；图像融合组件，它是对应着前述的图像摄录组件所设置的，用以将前述的图像摄录组件摄录的图像数据，进行拼接融合的功能结构；教育节点组件，它是对应着前述的图像融合组件所设置的，用以对经由前述的图像融合组件融合后的图像数据设置与旅游教学相关联的教学组件的功能结构。进一步，所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，还具有如下技术特征所述的数据采集交通组件，是包括独轮单车、双轮单车、摩托车、汽车、船、气垫船、 飞行器中至少其一的可直接移动的载体。所述的数据采集交通组件，是包括头盔在内的间接移动的载体。所述的图像融合组件，包括有主图数据模块和延伸图数据模块，其中相邻的主图像数据中的延伸图数据模块用以将交叉后重叠的图像数据相互剪切掉。对应着所述的图像融合组件，设置有用以通过图像上的变化差异性以及图像之间的连贯性来评价数据融合的效果的图像效果评价模块。所述的教育节点组件，设置有可供选择的流媒体数据库，包括多媒体数据模块、视频数据模块、音频数据模块、图片数据模块、文本数据模块中至少其一。对应着教育节点组件，设置有共享模块，该共享模块包括有成功案例共享组件，以及不良问题处理共享组件。其中的成功案例共享组件，包括有与目标景点相关联的景点讲述、教授、实训模式，以及对应的关联问题的有效解决方式。其中的不良问题处理共享组件， 包括有与目标景点相关联的常见问题的决绝方式，以及可能出现的状况的应对措施。对应着教育节点组件，设置有针对具体旅游景点能够统计参观者的数量及对应客源地的客源统计模块。对应着教育节点组件，设置有包括模拟导游库的模拟导游实景训练库和包括有导游影音文件库、导游基础知识库、导游考试库、导游趣味讲解资料库、教师课件库及学生作业库的辅助训练文件库。对应着所述的模拟导游实景训练库和辅助训练文件库，所述的教育节点组件，包括有模拟导游训练主模块，该模块包括有全景图浏览及控制区子模块、导游图显示区子模块、参考导游词区子模块、摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块。一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，该方法包括有如下步骤步骤1，利用图像摄录组件对与旅游教学目的相关联的目标对象进行拍摄；步骤2，利用图像融合组件将步骤1拍摄的图像数据进行拼接融合；步骤3，针对步骤2融合的图像数据，插入对应的教育节点组件。进一步，所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，还具有如下技术特征步骤2，与目标对象的相关联的主图像数据在进行拼接时，关联的延伸数据会发生重叠交叉，把边缘叠加的重叠部分剪切掉。步骤3，所插入的教育节点组件，包括有包括模拟导游库的模拟导游实景训练库和包括有导游影音文件库、导游基础知识库、导游考试库、导游趣味讲解资料库、教师课件库及学生作业库的辅助训练文件库。步骤3，所插入的教育节点组件为包括有全景图浏览及控制区子模块、导游图显示区子模块、参考导游词区子模块、摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块的模拟导游训练主模块。步骤3，所插入的教育节点组件为包括多媒体数据模块、视频数据模块、音频数据模块、图片数据模块、文本数据模块中至少其一的可供选择的流媒体数据库。步骤3，对应着教育节点组件，设置有包括有成功案例共享组件，以及不良问题处理共享组件共享模块。本发明的优点在于与传统的旅游资源教育设备相比较，本发明所述的旅游资源教育设备，包括有可移动的数据采集交通组件，及设置在数据采集交通组件上用以对目标景点进行图像摄录的图像摄录组件，以及用以将摄录的图像数据进行图像融合的图像融合组件，以及针对旅游景点插入教学资源的教育节点组件。利用图像摄录组件对与旅游教学目的相关联的目标对象进行拍摄，利用图像融合组件将拍摄的图像数据进行拼接融合，针对融合的图像数据插入对应的教育节点组件。该旅游资源教育设备，能够改善教学实训环境，提高导游教学实训水平；有效降低导游教学及实训成本；保证学生人身安全，降低管理风险；资源库随意添加，教学实训不受时空限制。
下面结合附图对本发明进行更详细的说明。图1是本发明所述的旅游资源教育设备的实现方法的流程图。图2是本发明所述的旅游资源教育设备进行旅游资源信息采集时，一种实施例的示意图。图3是本发明所述的旅游资源教育设备进行模拟导游训练时，一种实施例的演示图。
具体实施例方式下面参照附图，结合具体实施例对本发明做进一步的说明。首先对本发明所述的旅游资源教育设备的原理框图，对该旅游资源教育设备做一个整体介绍。本发明所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备及实现方法，主要包括有数据采集交通组件、设置在数据采集交通组件上的图像摄录组件、对采集的图像进行拼接融合的图像融合组件，以及针对旅游景点插入教学资源的教育节点组件。(1)数据采集交通组件，它是用以设置所述的图像摄录组件的可移动载体。该数据采集交通组件包括可直接移动的载体和间接移动的载体，其中，所述的可直接移动的载体包括独轮单车、双轮单车、摩托车、汽车、船、气垫船、飞行器中至少其一；所述的间接移动的载体，包括头盔、移动终端等在内。(2)图像摄录组件，它是设置在前述的数据采集交通组件上，用以对与旅游教学目的相关联的目标对象进行摄录的功能结构。该图像摄录组件至少包括摄像头和数据传输结构。对应着摄像头，还包括有用于设置摄像头的支撑结构。作为距离而非限定，在该支撑结构上设置有个五个全向的摄像头和一个指向上空的摄像头，从而可以拍摄球面全景的 75%。利用数据传输结构将所摄录的图像数据或视频数据经由无线或有线传输方式发送至用以存储数据的计算机上。(3)图像融合组件，它是对应着前述的图像摄录组件所设置的，用以将前述的图像摄录组件摄录的图像数据，进行拼接融合的功能结构。该图像融合组件，包括有主图数据模块和延伸图数据模块。通常情况下，主图数据模块主要包括有目标景点的不同角度和维度的核心图像数据及清晰度侧重于核心内容的图像数据；延伸图数据模块主要指目标景点的图像数据中除去核心内容外的边缘图像数据。在进行图像拼接融合时，其中的相邻的主图像数据中的延伸图数据模块用以将交叉后重叠的图像数据相互剪切掉。进一步，对应着该图像融合组件，还设置有图像效果评价模块，该模块用以通过图像上的变化差异性以及图像之间的连贯性来评价数据融合的效果。针对不同的应用目的， 对所融合的图像数据的要求不同。在该图像效果评价模块中，设置有一评价阀值，当对融合后的图像效果评价值大于该阀值时，视为“通过”，否则，则会触发关联结构，对不合格的图
像重新进行融合。(4)教育节点组件，它是对应着前述的图像融合组件所设置的，用以对经由前述的图像融合组件融合后的图像数据设置与旅游教学相关联的教学组件的功能结构。与该教育节点组件相连接设置有数据库、操作界面和关联触发结构。具体为以实现旅游教学过程中的交互应用为目的，与对应景点的教育节点相连接设置有可触发调用和共享的、可供选择的流媒体数据库，该流媒体数据库，包括有多媒体数据模块、视频数据模块、音频数据模块、图片数据模块、文本数据模块中的至少其一，这些模块主要包括导游图像文件、导游影音文件、导游基础知识、导游考试资料、导游趣味讲解资料、教师课件及学生作业等与旅游相关联的数据。对应着上述的流媒体数据库，设置有包括模拟导游库的模拟导游实景训练库和包括有导游影音文件库、导游基础知识库、导游考试库、导游趣味讲解资料库、教师课件库及学生作业库的辅助训练文件库。在实际应用中，对应着前述的模拟导游实景训练库和辅助训练文件库，所述的教育节点组件，包括有模拟导游训练主模块，该模块包括有全景图浏览及控制区子模块、导游图显示区子模块、参考导游词区子模块、摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块。其中的全景图浏览及控制区子模块，用以通过调节控制区的操作界面来让学习者或关联人群掌握对应目标景点所处的地理位置以及周围布局。作为举例而非限定，在本发明中运用先进的三维实景技术，将景区内各景点内容用全景照片的形式展现在使用者眼前。全景图浏览区显示的三维实景是在照片的基础上拼合得到的图像，最大限度的保留了场景的真实性，同时能够全面展示360度球型范围内的所有景致，上至天，下至地，四周环状一圈所有景致尽收眼底，给人以三维立体的空间效果，如身临其境一般。实景可任意放大和缩小，部分细节甚至能够进行10倍以上放大，弥补了人眼视线的局限。同时，在重要的节点还会有细节图片影音文件等补充文件，扩充景点知识，让使用者能够掌握景点宏观及微观的所有信息。在全屏浏览全景图时，导游图同步显示，利用鼠标双击可快速实现全景图与导游图的切换，方便老师教学。全景图浏览控制区包括了“放大”、“缩小”、“前进”、“后退”、 “全屏”、“声音”、“自由漫游”等功能按钮以及景点缩略图列表，操作简单明了。其中的导游区显示子模块，是方便使用者快速了解景区内景点分布和方位布局的有效功能模块。在对应的导游区显示装置上的每个景点均有动态雷达区域显示，动态区域与全景图浏览区显示的照片内容同步，使用户可以清晰地辨别景点间的方位。其中的参考导游词子模块，是一个导游词提示区域，通过简单的文字介绍，使使用者对景区的类型，历史文化背景等有大概了解，是使用者自己创作导游词的基础。对于讲授者而言，如果认为还有更多的内容需要添加的话，可以在影音文件库、教师课件库中调用和上传相关的景区信息，使教学内容更加丰富、详实。其中的摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块，具体为通过使用者训练机上的录播系统，每一个学生端均可同时打开景点浏览器和摄像头窗口，在耳麦的配合下进行训练。摄像头显示区可以反映使用者训练时的表情动作，配合耳麦，可帮助使用者更好的完善自己的肢体语言及解说时的语音语调。在自创导游词区，使用者可以自由发挥，创作出适合自己的导游词。另外，使用者的整个训练过程可以录制下来，重新生成一个包括训练景点、训练者表情和声音，以及使用者自创导游词在内的文件。辅助文件库中设有专门的学生作业库，学生的训练文件可以直接上传到这个库，既可以帮助训练者自我完善，也可以供老师对学生的训练结果进行考评。同时，对应着教育节点组件，设置有共享模块，该共享模块包括有成功案例共享组件，以及不良问题处理共享组件。其中的成功案例共享组件，包括有与目标景点相关联的景点讲述、教授、实训模式，以及对应的关联问题的有效解决方式；其中的不良问题处理共享组件，包括有与目标景点相关联的常见问题的决绝方式，以及可能出现的状况的应对措施。同时，对应着教育节点组件，设置有客源统计模块，该模块针对具体旅游景点能够统计参观者的数量及对应客源地。在进行旅游模拟实训时，为了进一步提高实训的效果， 需要针对具体景点了解其对应的参观者的数量及其对应的客源地，从而选择对应的讲解方式、接待方式、讲解语言及讲解的侧重程度等。结合前述的该旅游资源教育设备的原理框图，图1给出了该旅游资源教育设备的实现方法的流程图，该方法包括有如下步骤步骤1，利用图像摄录组件对与旅游教学目的相关联的目标对象进行拍摄。在进行摄录时，将图像摄录组件安装在数据采集交通组件上，随着数据采集交通组件的移动对目标景点及其周围环境进行动态摄录，针对同一目标景点进行多角度及局部定位的静态图像采集。作为举例而非限定，对于某一固定景点，以拼接融合出其对应的三维实景图像为目的，从其正面、背面、侧面和俯视面分别进行摄录。步骤2，利用图像融合组件将步骤1拍摄的图像数据进行拼接融合。与目标对象的相关联的主图像数据在进行拼接时，关联的延伸数据会发生重叠交叉，把边缘叠加的重叠部分剪切掉。当对融合后的图像效果评价值大于该阀值时，视为“通过”，否则，则会触发关联结构，对不合格的图像重新进行融合。步骤3，针对步骤2融合的图像数据，插入对应的教育节点组件。在该步骤中，所插入的教育节点组件，为包括多媒体数据模块、视频数据模块、音频数据模块、图片数据模块、 文本数据模块中至少其一的可供选择的流媒体数据库。在这些数据库中分为包括模拟导游库的模拟导游实景训练库和包括有导游影音文件库、导游基础知识库、导游考试库、导游趣味讲解资料库、教师课件库及学生作业库的辅助训练文件库。基于这些资料库间的交互共享，在旅游模拟教学中设置有模拟导游训练主模块，该模块包括有全景图浏览及控制区子模块、导游图显示区子模块、参考导游词区子模块、摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块的。同时，对应着教育节点组件，设置有包括有成功案例共享组件，以及不良问题处理共享组件共享模块。
具体实施例图2是本发明所述的旅游资源教育设备进行旅游资源信息采集时，一种实施例的示意图。在本实施例中，所述的图像摄录组件100包括有支撑结构110，以及设置在支撑结构110上的6个摄像头120(设置有五个全向的摄像头和一个指向上空的摄像头，从而可以拍摄球面全景的75% )，以及设置在支撑结构110上用以发送摄像头120摄录的图像数据的信号发送端口 130。对应着该信号发送端口 130，设置一用以存储摄录数据的计算机140。所述的数据采集交通组件200为通用型汽车210。所述的图像摄录组件100设置在汽车210 的顶部，经由图像摄录组件100的支撑结构110固定在汽车210的顶部。汽车210在移动过程中，摄像头120对目标景点进行动态拍摄，当汽车120停止移动时，以拼接融合出三维实景为目的，摄像头120对目标景点进行定位拍摄。利用信号发送端口 130将所摄录的图像数据或视频数据经由无线传输方式发送至用以存储数据的计算机140上。图3是本发明所述的旅游资源教育设备进行模拟导游训练时，一种实施例的演示图。在本实施例中，以旅游景点A为例，在对学生进行模拟导游实训时，显示如下界在该界面中，包括导游图显示区300，全景图浏览区400及全景图控制区500、参考导游词区600，以及摄像头显示区700及学生自创导游词800。其中的导游图显示区300，在旅游景点A的导游区显示装置上有动态雷达区域显示，动态区域与全景图浏览区显示的照片内容同步，使学生可以清晰地辨别旅游景点A中的具体景点间的方位。其中的全景图浏览区400及全景图控制区500，用以通过调节控制区的操作界面来让学生掌握景点A中个具体景点所处的地理位置以及周围布局。全景图浏览区显示的三维实景是在照片的基础上拼合得到的图像，最大限度的保留了场景的真实性，同时能够全面展示360度球型范围内的所有景致，上至天，下至地，四周环状一圈所有景致尽收眼底， 给人以三维立体的空间效果，如身临其境一般。通过控制区的触发键，实景可任意放大和缩小，部分细节甚至能够进行10倍以上放大，弥补了人眼视线的局限。同时，在重要的节点还会有细节图片影音文件等补充文件，扩充景点知识，让学生能够掌握景点宏观及微观的所有信息。在全屏浏览全景图时，导游图同步显示，利用鼠标双击可快速实现全景图与导游图的切换，方便老师教学。全景图浏览控制区包括了“放大”、“缩小”、“前进”、“后退”、“全屏”、 “声音”、“自由漫游”等功能按钮以及景点缩略图列表，操作简单明了。其中的参考导游词区600，是一个导游词提示区域，通过简单的文字介绍，使学生对景区的类型，历史文化背景等有大概了解，是学生自己创作导游词的基础。对于老师而言，如果认为还有更多的内容需要添加的话，可以在影音文件库、教师课件库中调用和上传相关的景区信息，使教学内容更加丰富、详实。其中的摄像头显示区700及学生自创导游词800，通过学生训练机上的录播系统， 每一个学生端均可同时打开景点浏览器和摄像头窗口，在耳麦的配合下进行训练。摄像头显示区可以反映学生训练时的表情动作，配合耳麦，可帮助学生更好的完善自己的肢体语言及解说时的语音语调。在自创导游词区，学生可以自由发挥，创作出适合自己的导游词。以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于，该旅游资源教育设备包括有数据采集交通组件，它是用以设置下述的图像摄录组件的可移动载体；图像摄录组件，它是设置在前述的数据采集交通组件上，用以对与旅游教学目的相关联的目标对象进行摄录的功能结构，至少包括摄像头和数据传输结构；图像融合组件，它是对应着前述的图像摄录组件所设置的，用以将前述的图像摄录组件摄录的图像数据，进行拼接融合的功能结构；教育节点组件，它是对应着前述的图像融合组件所设置的，用以对经由前述的图像融合组件融合后的图像数据设置与旅游教学相关联的教学组件的功能结构。
2.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于所述的数据采集交通组件，是包括独轮单车、双轮单车、摩托车、汽车、船、气垫船、飞行器中至少其一的可直接移动的载体。
3.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于所述的数据采集交通组件，是包括头盔在内的间接移动的载体。
4.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于所述的图像融合组件，包括有主图数据模块和延伸图数据模块，其中相邻的主图像数据中的延伸图数据模块用以将交叉后重叠的图像数据相互剪切掉。
5.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于对应着所述的图像融合组件，设置有用以通过图像上的变化差异性以及图像之间的连贯性来评价数据融合的效果的图像效果评价模块。
6.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于所述的教育节点组件，设置有可供选择的流媒体数据库，包括多媒体数据模块、视频数据模块、音频数据模块、图片数据模块、文本数据模块中至少其一。
7.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于对应着教育节点组件，设置有共享模块，该共享模块包括有成功案例共享组件，以及不良问题处理共享组件。
8.根据权利要求7所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于所述的成功案例共享组件，包括有与目标景点相关联的景点讲述、教授、实训模式，以及对应的关联问题的有效解决方式。
9.根据权利要求7所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于所述的不良问题处理共享组件，包括有与目标景点相关联的常见问题的决绝方式，以及可能出现的状况的应对措施。
10.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于对应着教育节点组件，设置有针对具体旅游景点能够统计参观者的数量及对应客源地的客源统计模块。
11.根据权利要求1所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于对应着教育节点组件，设置有包括模拟导游库的模拟导游实景训练库和包括有导游影音文件库、导游基础知识库、导游考试库、导游趣味讲解资料库、教师课件库及学生作业库的辅助训练文件库。
12.根据权利要求1或11所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备，其特征在于对应着所述的模拟导游实景训练库和辅助训练文件库，所述的教育节点组件，包括有模拟导游训练主模块，该模块包括有全景图浏览及控制区子模块、导游图显示区子模块、参考导游词区子模块、摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块。
13.—种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，其特征在于，该方法包括有如下步骤步骤1，利用图像摄录组件对与旅游教学目的相关联的目标对象进行拍摄；步骤2，利用图像融合组件将步骤1拍摄的图像数据进行拼接融合；步骤3，针对步骤2融合的图像数据，插入对应的教育节点组件。
14.根据权利要求13所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，其特征在于步骤2，与目标对象的相关联的主图像数据在进行拼接时，关联的延伸数据会发生重叠交叉，把边缘叠加的重叠部分剪切掉。
15.根据权利要求13所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，其特征在于步骤3，所插入的教育节点组件，包括有包括模拟导游库的模拟导游实景训练库和包括有导游影音文件库、导游基础知识库、导游考试库、导游趣味讲解资料库、教师课件库及学生作业库的辅助训练文件库。
16.根据权利要求13所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，其特征在于步骤3，所插入的教育节点组件为包括有全景图浏览及控制区子模块、导游图显示区子模块、参考导游词区子模块、摄像头显示区子模块和学生自创导游词区子模块的模拟导游训练主模块。
17.根据权利要求13所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，其特征在于步骤3，所插入的教育节点组件为包括多媒体数据模块、视频数据模块、音频数据模块、图片数据模块、文本数据模块中至少其一的可供选择的流媒体数据库。
18.根据权利要求13所述的三维数据采集及融合的旅游资源教育设备的实现方法，其特征在于步骤3，对应着教育节点组件，设置有包括有成功案例共享组件，以及不良问题处理共享组件共享模块。
全文摘要
本发明提供了一种三维数据采集及融合的旅游资源教育设备及实现方法，属于旅游教学设备技术领域。该旅游资源教育设备，包括有可移动的数据采集交通组件，以及设置在数据采集交通组件上用以对目标景点进行图像摄录的图像摄录组件，以及用以将摄录的图像数据进行图像融合的图像融合组件，以及针对旅游景点插入教学资源的教育节点组件。利用图像摄录组件对目标景点进行拍摄，利用图像融合组件将拍摄的图像数据进行拼接融合，针对融合的图像数据插入教育节点组件。该旅游资源教育设备能够改善教学实训环境，提高导游教学实训水平，有效降低导游教学及实训成本，资源库随意添加，教学实训不受时空限制。
文档编号H04N5/262GK102254467SQ20101017723
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者王向安, 魏芳 申请人:上海量明科技发展有限公司