基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實用新型的實施例提供了一種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備。該基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備包括：反射裝置，用于反射視覺場景；圖像采集裝置，其設(shè)置在所述反射裝置的后方，用于采集所述反射裝置反射的視覺場景的圖像；以及處理裝置，其連接至所述圖像采集裝置，并基于所述圖像將所述視覺場景疊加到虛擬場景中，以供顯示器顯示。在這種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備中，圖像采集裝置采集的視覺場景(即真實世界圖像)被發(fā)送至處理裝置，與處理裝置產(chǎn)生的虛擬場景合成，并輸出到顯示器。用戶從顯示器上可以看到最終的增強(qiáng)場景圖像。這給用戶帶來了娛樂和學(xué)習(xí)的沉浸感，提升了用戶體驗。
【專利說明】
基于顯示器的増強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備的領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]增強(qiáng)現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時空范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音等)通過計算機(jī)處理、模擬、仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，從而達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實的感官體驗。
[0003]近幾年，隨著硬件和軟件技術(shù)的提升，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)得到空前發(fā)展。目前，將這種技術(shù)應(yīng)用于各種具有計算能力的個人電子設(shè)備上，例如臺式計算機(jī)、例如筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)等的移動終端，是目前的研究課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]考慮到上述問題，本實用新型提供了一種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，包括:反射裝置，用于反射視覺場景；圖像采集裝置，其設(shè)置在所述反射裝置的后方，用于采集所述反射裝置反射的視覺場景的圖像；以及處理裝置，其連接至所述圖像采集裝置，并基于所述圖像將所述視覺場景疊加到虛擬場景中，以供顯示器顯示。
[0005]示例性地，所述反射裝置包括適配件和設(shè)置在所述適配件上的反射鏡，所述適配件構(gòu)造為將所述反射鏡可拆卸地固定在所述圖像采集裝置的前方。
[0006]示例性地，所述適配件包括卡槽。
[0007]示例性地，所述反射鏡可調(diào)節(jié)地設(shè)置在所述適配件上，以調(diào)節(jié)所述反射鏡的角度。
[0008]示例性地，所述圖像采集裝置和所述處理裝置集成至移動終端。
[0009]示例性地，所述基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備還包括支架，所述支架用于支撐所述移動終端。
[0010]示例性地，所述支架包括:底座，用于支撐所述移動終端；固定機(jī)構(gòu)，用于固定所述移動終端，以使所述移動終端位于固定平面內(nèi)；以及連接臂，其連接在所述底座和所述固定機(jī)構(gòu)之間。
[0011]示例性地，所述連接臂與所述底座之間的夾角為銳角。
[0012]示例性地，所述固定機(jī)構(gòu)構(gòu)造為使所述固定平面與所述底座之間的夾角在60°到120°范圍內(nèi)。
[0013]示例性地，所述基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備還包括連接至所述處理裝置的揚聲器。
[0014]在本實用新型提供的這種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備中，圖像采集裝置采集的視覺場景(即真實世界圖像)被發(fā)送至處理裝置，與處理裝置產(chǎn)生的虛擬場景合成，并輸出到顯示器。用戶從顯示器上可以看到最終的增強(qiáng)場景圖像。這給用戶帶來了娛樂和學(xué)習(xí)的沉浸感，提升了用戶體驗。
【附圖說明】
[0015]通過結(jié)合附圖對本實用新型實施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。附圖用來提供對本實用新型實施例的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中，相同的參考標(biāo)號通常代表相同部件或步驟。
[0016]圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備的示意圖；
[0017]圖2是圖1中的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備在使用過程中的示意圖；
[0018]圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的反射裝置的示意圖；
[0019]圖4是根據(jù)本實用新型提供的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備的另一應(yīng)用示例圖；以及
[0020]圖5是根據(jù)本實用新型一個實施例的支架的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使得本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更為明顯，下面將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本實用新型的示例實施例。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是本實用新型的全部實施例，應(yīng)理解，本實用新型不受這里描述的示例實施例的限制。基于本實用新型中描述的本實用新型實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的情況下所得到的所有其它實施例都應(yīng)落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0022]首先，參照圖1來描述根據(jù)本實用新型的一個實施例的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備 100
[0023]如圖1所示，基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100可以包括反射裝置110、圖像采集裝置120和處理裝置(未示出)。
[0024]反射裝置110用于反射視覺場景。視覺場景為實際的真實世界中的場景。視覺場景可以包括靜態(tài)的，也可以包括動態(tài)的。視覺場景可以包括室內(nèi)布置、室外環(huán)境、書刊讀物等等。反射裝置110將來自視覺場景的光線反射到圖像采集裝置120中。
[0025]圖像采集裝置120設(shè)置在反射裝置110的后方，用于采集反射裝置110反射的視覺場景的圖像。所述圖像包括單個圖像或者視頻。對于后者，可將視頻中的幀作為圖像。通過反射裝置110的反射，圖像采集裝置120采集的圖像沿預(yù)定方向延伸。具體地說，如圖2所示，視覺場景200可以包括放置在增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100前面的圖形(例如笑臉及其周邊的空白)。用戶通常位于增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100前方觀看顯示器(例如移動終端140的顯示屏)顯示的增強(qiáng)場景圖像。并且，用戶習(xí)慣將視覺場景按照他/她視覺的正立方向放置在增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100前面。經(jīng)反射裝置110反射后，圖像采集裝置120采集到的圖像也為正立的，進(jìn)而方便處理裝置進(jìn)行處理。
[0026]處理裝置連接至圖像采集裝置120。處理裝置與圖像采集裝置120之間的連接可以是有線連接或無線連接，以相應(yīng)地進(jìn)行有線通信或無線通信。其中，無線通信包括基于藍(lán)牙、wifi等無線通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。處理裝置可以由各種可行的電路、硬件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。處理裝置可以由各種具有數(shù)據(jù)處理能力和/或指令執(zhí)行能力的處理單元實現(xiàn)，例如中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、單片機(jī)等。處理裝置可以基于圖像采集裝置120采集到的圖像將視覺場景200疊加到虛擬場景(未示出)中，以供顯示器顯示。當(dāng)該增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100與移動終端結(jié)合使用時，處理裝置可以集成至移動終端的處理器。此外，在增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100與移動終端結(jié)合使用的情況下，增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100可以利用移動終端的攝像頭作為圖像采集裝置110，并且利用移動終端的顯示器顯示圖像。由此可見，本實用新型提供的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100可以很方便地與移動終端結(jié)合使用，使增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用至日常生活。
[0027]處理裝置接收圖像采集裝置120采集的視覺場景的圖像，并對圖像進(jìn)行校準(zhǔn)等處理，然后將處理后的圖像疊加至虛擬場景中。虛擬場景可以為靜態(tài)的，也可以為動態(tài)的。虛擬場景可以根據(jù)需要人為地設(shè)定。舉例來說，虛擬場景可以為教學(xué)場景、娛樂場景、游戲場景等等。虛擬場景可以是預(yù)先存儲在處理裝置中的，或處理裝置生成的。但需要說明的是，處理裝置的上述處理和疊加操作可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在的增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)或者未來可能出現(xiàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)。這并非本實用新型對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)之處，因此為了避免混淆，不對上述處理和疊加操作進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0028]此外，需要說明的是，本實用新型所使用的方位術(shù)語“前”、“后”等都是相對于用戶而言的。舉例來說，圖像采集裝置120位于反射裝置110的后方是指圖像采集裝置120相對于反射裝置110距離用戶更遠(yuǎn)些。
[0029]在本實用新型提供的這種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備中，圖像采集裝置采集的視覺場景(即真實世界圖像)被發(fā)送至處理裝置，與處理裝置產(chǎn)生的虛擬場景合成，并輸出到顯示器。用戶從顯示器上可以看到最終的增強(qiáng)場景圖像。這給用戶帶來了娛樂和學(xué)習(xí)的沉浸感，提升了用戶體驗。
[0030]在一個優(yōu)選實施例中，如圖3所示，反射裝置110可以包括適配件112和反射鏡114。反射鏡114設(shè)置在適配件112上?？蛇x地，反射鏡114可以由任何能夠反射光的材料制成?？蛇x地，反射鏡114可以包括襯底和光反射層。例如，反射鏡114包括光學(xué)玻璃和設(shè)置在光學(xué)玻璃背面的金屬銀(或鋁)薄膜。發(fā)射鏡114是反射裝置110的光反射元件，其改變視覺場景的光線的傳播方向，使光線由圖像采集裝置120接收。適配件112是反射裝置110的結(jié)構(gòu)性元件，主要其固定作用。適配件112構(gòu)造為將反射鏡114可拆卸地固定在圖像采集裝置120的前方，參見圖1。當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100與平板電腦配合使用時，適配件112可以將反射裝置110固定在平板電腦的上部邊緣。適配件112以可拆卸的方式固定反射鏡114，以便不影響平板電子設(shè)備的日常使用。
[0031]優(yōu)選地，適配件112可以包括卡槽。反射裝置110通過該卡槽可以方便地固定在平板電腦的上部邊緣、或者從上部邊緣取下反射裝置110?？ú鄣拈_口處可以設(shè)置有凸起，該凸起用于保持反射裝置110固定在平板電腦上的穩(wěn)定性。在未示出的其他實施例中，適配件112還可以具有其他結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)⒎瓷溏R114固定在圖像采集裝置120前方即可。
[0032]優(yōu)選地，反射鏡114可調(diào)節(jié)地設(shè)置在適配件112上，以調(diào)節(jié)反射鏡114的角度。作為示例，反射鏡114可以通過調(diào)節(jié)螺栓等設(shè)置在適配件112上。需要調(diào)節(jié)反射鏡114的角度時，可以松開調(diào)節(jié)螺栓。待角度調(diào)整后，擰緊調(diào)節(jié)螺栓，固定反射鏡114的位置?？蛇x地，反射鏡114也可以采用其他方式可調(diào)節(jié)地設(shè)置在適配件112上。通過反射鏡114的可調(diào)節(jié)性，可以不對圖像采集裝置120的采集角度提出過多要求。當(dāng)圖像采集裝置120無法拍攝到或未完整其拍攝到期望的視覺場景時，可以通過調(diào)節(jié)反射鏡114的角度來調(diào)整光路，由此來提高使用的便利性。
[0033]上述描述雖然以例如平板電腦的移動終端為例說明了本實用新型的原理，但本文提供的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100還可以結(jié)合其他移動終端，例如智能手機(jī)等。除此之外，該增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100還可以基于臺式計算機(jī)、筆記本電腦等來使用。目前，大多數(shù)的臺式計算機(jī)或筆記本電腦都包括攝像頭，如圖4所示，在此情況下，可以利用臺式計算機(jī)或筆記本電腦的攝像頭410作為圖像采集裝置。然后，將反射裝置固定在攝像頭410的前方。并且，本文提供的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100的處理裝置可以集成至臺式計算機(jī)或筆記本電腦的處理器。利用臺式計算機(jī)或筆記本電腦的顯示器420顯示生成的增強(qiáng)場景圖像。在臺式計算機(jī)或筆記本電腦不包括攝像頭的情況下，可以為臺式計算機(jī)或筆記本電腦配置圖像采集裝置，但處理裝置仍然可以集成至臺式計算機(jī)或筆記本電腦的處理器，并利用臺式計算機(jī)或筆記本電腦的顯示器顯示生成的增強(qiáng)場景圖像。
[0034]在一個優(yōu)選實施例中，增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100還包括揚聲器，該揚聲器連接至處理裝置。揚聲器由處理裝置控制，以配合生成的增強(qiáng)場景圖像提供相應(yīng)的聲音。
[0035]在日常應(yīng)用中，優(yōu)選地，圖像采集裝置110和處理裝置集成至移動終端140，以便通過移動終端140體驗增強(qiáng)現(xiàn)實效果。在此情況下，增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100優(yōu)選地還包括支架150。支架150用于支撐移動終端140。支架150可以將移動終端140支撐至合適的高度、和/或合適的角度，以方便用戶觀看，提供用戶體驗。
[0036]在一個優(yōu)選方案中，如圖1和圖5所示，支架150包括底座152、固定機(jī)構(gòu)154和連接臂 156。
[0037]底座152主要用于支撐移動終端140。底座152可以抬高移動終端140的高度，提升用戶的視角，避免長期使用該增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備帶來的頸椎等損傷。底座152可以具有任意結(jié)構(gòu)，而不限于圖中所示的情形。底座152可以放置在具有平整表面的物體上，依靠重力保持其位置。這樣的好處在于，用戶可以隨時移動該增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備100。此外，底座152也可以構(gòu)造為能夠固定地放置在期望的位置處，例如，底座152可以為真空吸附式底座、彈性夾式底座等等。
[0038]固定機(jī)構(gòu)154用于固定移動終端140，以使移動終端140位于固定平面內(nèi)。固定機(jī)構(gòu)154具有固定平面，這樣，可以保證每次將移動終端140放置在支架150上時，移動終端140相對于水平面都能夠保持相同的角度，避免因調(diào)整反射裝置110帶來的不便。優(yōu)選地，固定機(jī)構(gòu)154構(gòu)造為使固定平面與底座152之間的夾角在60°到120°范圍內(nèi)。在該角度范圍內(nèi)，用戶可以具有最佳的視覺效果。在圖示實施例中，固定機(jī)構(gòu)154包括一對卡夾154a。在未示出的其他實施例中，固定機(jī)構(gòu)154還可以具有其他結(jié)構(gòu)，例如吸盤、粘合件等等，只要能夠?qū)崿F(xiàn)其功能即可。
[0039]連接臂156連接在底座152和固定機(jī)構(gòu)154之間。連接臂156用于支撐固定結(jié)構(gòu)154。優(yōu)選地，連接臂156與底座152之間的夾角為銳角。當(dāng)移動終端140放置在該支架150上時，移動終端140、底座152和連接臂156形成了穩(wěn)定的三角形支撐，從而保證了移動終端140的穩(wěn)定性。
[0040]盡管這里已經(jīng)參考附圖描述了示例實施例，應(yīng)理解上述示例實施例僅僅是示例性的，并且不意圖將本實用新型的范圍限制于此。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在其中進(jìn)行各種改變和修改，而不偏離本實用新型的范圍和精神。所有這些改變和修改意在被包括在所附權(quán)利要求所要求的本實用新型的范圍之內(nèi)。
[0041]在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本實用新型的實施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。
[0042]類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本實用新型并幫助理解各個實用新型方面中的一個或多個，在對本實用新型的示例性實施例的描述中，本實用新型的各個特征有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該本實用新型的方法解釋成反映如下意圖:即所要求保護(hù)的本實用新型要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如相應(yīng)的權(quán)利要求書所反映的那樣，其實用新型點在于可以用少于某個公開的單個實施例的所有特征的特征來解決相應(yīng)的技術(shù)問題。因此，遵循【具體實施方式】的權(quán)利要求書由此明確地并入該【具體實施方式】，其中每個權(quán)利要求本身都作為本實用新型的單獨實施例。
[0043]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，除了特征之間相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。
[0044]此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本實用新型的范圍之內(nèi)并且形成不同的實施例。例如，在權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。
[0045]應(yīng)該注意的是上述實施例對本實用新型進(jìn)行說明而不是對本實用新型進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計出替換實施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本實用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計算機(jī)來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。
[0046]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】或?qū)Α揪唧w實施方式】的說明，本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，包括: 反射裝置，用于反射視覺場景； 圖像采集裝置，其設(shè)置在所述反射裝置的后方，用于采集所述反射裝置反射的視覺場景的圖像；以及 處理裝置，其連接至所述圖像采集裝置，并基于所述圖像將所述視覺場景疊加到虛擬場景中，以供顯示器顯示。2.如權(quán)利要求1所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述反射裝置包括適配件和設(shè)置在所述適配件上的反射鏡，所述適配件構(gòu)造為將所述反射鏡可拆卸地固定在所述圖像采集裝置的前方。3.如權(quán)利要求2所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述適配件包括卡槽。4.如權(quán)利要求2所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述反射鏡可調(diào)節(jié)地設(shè)置在所述適配件上，以調(diào)節(jié)所述反射鏡的角度。5.如權(quán)利要求1所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述圖像采集裝置和所述處理裝置集成至移動終端。6.如權(quán)利要求5所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，還包括支架，所述支架用于支撐所述移動終端。7.如權(quán)利要求6所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述支架包括: 底座，用于支撐所述移動終端； 固定機(jī)構(gòu)，用于固定所述移動終端，以使所述移動終端位于固定平面內(nèi)；以及 連接臂，其連接在所述底座和所述固定機(jī)構(gòu)之間。8.如權(quán)利要求7所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述連接臂與所述底座之間的夾角為銳角。9.如權(quán)利要求7所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，所述固定機(jī)構(gòu)構(gòu)造為使所述固定平面與所述底座之間的夾角在60°到120°范圍內(nèi)。10.如權(quán)利要求1所述的基于顯示器的增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，還包括連接至所述處理裝置的揚聲器。
【文檔編號】G02B27/01GK205656370SQ201620517879
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月31日 公開號201620517879.1, CN 201620517879, CN 205656370 U, CN 205656370U, CN-U-205656370, CN201620517879, CN201620517879.1, CN205656370 U, CN205656370U
【發(fā)明人】張彧, 葉勇軍, 吳建榮, 周日良
【申請人】浙江樹爸創(chuàng)新科技有限公司