基于增强现实的造园交互系统

摘要

本发明提供一种基于增强现实的造园交互系统，包括：采集设备、触摸显示设备、显示设备、第一处理设备、第二处理设备和识别模型；所述识别模型上设置有识别标识；所述触摸显示设备与所述第一处理设备连接；所述第一处理设备与所述第二处理设备连接；所述第二处理设备分别与所述采集设备和所述显示设备连接。通过本发明提供的基于增强现实的造园交互系统，能够方便可靠地对设计的园林进行预先观测，并从普及传统造园知识角度增强造园过程的体验感。

说明书

技术领域

本发明涉及园林设计领域和博物馆展览展示领域，尤其涉及一种基于增 强现实的造园交互系统。

背景技术

目前，在园林营造之前，需要先根据区域规划方案、园林设计目的及 场地的具体情况，进行园林方案的设计。为了更好地展示园林设计的成效 果，需要对设计出的园林进行模拟仿真，以对设计出的园林布局和景观效 果进行预先观测。

通常，现有的方法为根据设计出的园林，建造其对应的景观模型，通 过该景观模型实现对园林的预先观测。但是，上述方法的过程复杂繁琐， 需要耗费较大的人力物力资源，并且由于在制作景观模型的过程中往往无 法毫无偏差地制作出与设计出的园林完全一致的模型，导致观测的可靠性 不高、设计过程和成果的展示不够直观等诸多问题。另外，在博物馆或者 展览馆等适宜普及风景园林科学知识的地方，园林营造相关知识的普及受 限于展陈手段单一，体验感不强又影响了相关知识普及的效果。因此，如 何方便可靠地对设计出的园林进行预先观测、加强对园林设计过程的展览 和体验成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于增强现实的造园交互系统，用于方便可靠地对设计 出的园林进行预先观测，增强科学普及园林营造的相关知识。

本发明提供一种基于增强现实的造园交互系统，包括：采集设备、触摸 显示设备、显示设备、第一处理设备、第二处理设备和识别模型；所述识别 模型上设置有识别标识；

所述触摸显示设备与所述第一处理设备连接；所述第一处理设备与所述 第二处理设备连接；所述第二处理设备分别与所述采集设备和所述显示设备 连接；

所述触摸显示设备，用于显示预存在所述第一处理设备中的各背景图片， 接收并向所述第一处理设备发送用户输入的触控指令；

所述第一处理设备，用于若接收到的触控指令为第一触控指令，所述第 一触控指令是所述用户根据所述各背景图片输入的，所述第一触控指令用于 指示所述用户选择的背景图片，则将所述用户选择的背景图片作为待组合背 景发送给所述第二处理设备；

所述第一处理设备，还用于若接收到的触控指令为第二触控指令，则将 所述第二触控指令发送给所述第二处理设备，所述第二触控指令用于指示所 述第二处理设备控制所述采集设备采集当前识别模型上的识别标识；

所述第二处理设备，用于根据所述第二触控指令，控制所述采集设备采 集当前识别模型上的识别标识；

所述采集设备，用于在所述第二处理设备的控制下，采集当前识别模型 上的识别标识，并将采集的识别标识发送给所述第二处理设备；

所述第二处理设备，还用于根据采集的所述识别标识和预存的各识别标 识对应的三维模型，将采集的所述识别标识对应的三维模型确定为待组合模 型；

所述第二处理设备，还用于对所述待组合背景和所述待组合模型进行增 强现实处理，获得并控制所述显示设备显示处理结果；

所述显示设备，用于在所述第二处理设备的控制下，显示所述处理结果。

本发明提供的基于增强现实的造园交互系统中，第一处理设备和第二处 理设备根据触摸显示设备接收的不同的触控指令，确定待组合背景和待组合 模型，第二处理设备通过对待组合背景和待组合模型进行增强现实处理，获 得相应的处理结果并控制显示设备进行显示的技术方案，方便可靠地对设计 出的园林进行预先观测，从普及传统造园知识角度增强造园过程的体验感。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种基于增强现实的造园交互系统的结构 示意图；

图2为本发明实施例四提供的一种基于增强现实的造园交互系统的结构 示意图；

图3为本发明实施例五提供的一种基于增强现实的造园交互系统的结构 示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本发明实施例一提供的一种基于增强现实的造园交互系统的结构 示意图，如图1所示，所述系统包括：触摸显示设备11、第一处理设备12、 第二处理设备13、采集设备14、显示设备15和识别模型；其中，所述识别 模型上设置有识别标识；

触摸显示设备11与第一处理设备12连接；第一处理设备12与第二处理 设备13连接；第二处理设备13分别与采集设备14和显示设备15连接；

触摸显示设备11，用于显示预存在第一处理设备12中的各背景图片， 接收并向第一处理设备12发送用户输入的触控指令；

第一处理设备12，用于若接收到的触控指令为第一触控指令，所述第一 触控指令是所述用户根据所述各背景图片输入的，所述第一触控指令用于指 示所述用户选择的背景图片，则将所述用户选择的背景图片作为待组合背景 发送给第二处理设备13；

第一处理设备12，还用于若接收到的触控指令为第二触控指令，则将所 述第二触控指令发送给第二处理设备13，所述第二触控指令用于指示第二处 理设备13控制采集设备14采集当前的识别模型上的识别标识；

第二处理设备13，用于根据所述第二触控指令，控制采集设备14采集 当前所述识别模型上的识别标识；

采集设备14，用于在第二处理设备13的控制下，采集当前所述识别模 型上的识别标识，并将采集的识别标识发送给第二处理设备13；

第二处理设备13，还用于根据采集的所述识别标识和预存的各识别标识 对应的三维模型，将采集的所述识别标识对应的三维模型确定为待组合模型；

第二处理设备13，还用于对所述待组合背景和所述待组合模型进行增强 现实处理，获得并控制显示设备15显示处理结果；

显示设备15，用于在第二处理设备13的控制下，显示所述处理结果。

具体的，增强现实是一种全新的人机交互技术，它是以交互性和构想为 基本特征的计算机高级人机界面，利用这种技术，可以模拟真实的现场景观。 用户不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其 境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其它客观限制，感受到在真实世 界中无法亲身经历的体验。

在英特尔（Intel）开源计算机视觉库（Open Source Computer Vision  Library，简称OpenCV）基础上研发的实时多标识（marker）识别、实时无标 记自然图片特征识别算法，可应用于增强现实（Augmented Reality）。3D渲 染部分开发了一个OpenGL3D引擎或值入现有商业引擎，借助计算机图形技 术和可视化技术在现实环境中生成不存在的虚拟对象，并通过目标跟踪技术 将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境 融为一体。

在实际应用场景中，可以预先建立虚拟对象的三维模型及其对应的识别 标识，具体的，所述虚拟对象可以为设置在园林中的建筑。其中，所述识别 标识可以为图片，在本实施例中，所述识别标识被设置在所述识别模型上， 相应的，基于图片识别技术，可以根据当前的图片，确定与该图片对应的三 维模型。所述识别标识和所述三维模型之间可以为一一对应的关系。

其中，触摸显示设备11可以为具备显示和触控操作功能的设备，例如触 摸显示屏；第一处理设备12和第二处理设备13具体可以为主机或服务器， 在实际应用中，进一步的，若所述第一处理设备和所述第二处理设备为主机， 则可选的，其操作系统均可以为XP系统，所述第一处理设备的配置可以为 I5处理器，独立显卡，2GB内存，所述第二处理设备的配置可以为I7处理器， 独立显卡，4GB内存；显示设备15可以为具备显示功能的设备，例如电视、 显示器等；所述识别模型可以为贴有贴纸的小木块，所述贴纸上设置有识别 标识，且所述识别模型的数量可以有多个，其规格可以不大于5厘米（cm） *5cm*1.5cm。具体的，采集设备14采集的当前的识别模型可以为多个识别模 型中的任一模型，其可以根据用户的选择确定。

在本实施例中，第一处理设备12通过触摸显示设备11显示预存在本地 的各背景图片；用户根据触摸显示设备11显示的各背景图片进行选择，并通 过触摸显示设备11输入用于指示其选择的背景图片的第一触控指令；触摸显 示设备11将该第一触控指令发送至第一处理设备12，第一处理设备12根据 该第一触控指令将用户选择的背景图片作为待组合背景发给第二处理设备 13；此外，触摸显示设备11接收并发送给第一处理设备12的触控指令中还 包括用于指示第二处理设备控制采集设备14进行采集的第二触控指令；第一 处理设备12接收到所述第二触控指令后，将该第二触控指令发送给第二处理 设备13；第二处理设备13根据该第二触控指令控制采集设备14采集当前的 所述识别模型上的识别标识；采集设备14会将采集到的识别标识发送给第二 处理设备13；第二处理设备13根据采集到的识别标识和本地预存的各识别 标识对应的三维模型，可以确定采集到的该识别标识对应的三维模型，即待 组合模型；第二处理设备13根据获得的所述待组合背景和所述待组合模型， 通过进行增强现实处理，获得相应的处理结果，并控制显示设备15显示该处 理结果。

具体的，第一处理设备12和第二处理设备13可以通过局域网连接，第 一处理设备12和第二处理设备13可以采用TCP-IP协议进行数据传输。

本实施例提供的基于增强现实的造园交互系统中，第一处理设备和第二 处理设备根据触摸显示设备接收的不同触控指令，确定待组合背景和待组合 模型，第二处理设备通过对待组合背景和待组合模型进行增强现实处理，获 得相应的处理结果并通过显示设备进行显示的技术方案，方便可靠地对设计 出的园林进行预先观测，从普及传统造园知识角度增强造园过程的体验感。

本发明实施例二提供另一种基于增强现实的造园交互系统，根据实施例 一所述的造园交互系统，触摸显示设备11，还用于显示预设的第一操作界面， 接收并向第一处理设备12发送用户根据所述第一操作界面输入的第三触控 指令；

第一处理设备12，用于根据所述第三触控指令，控制触摸显示设备11 显示预存在第一处理设备12中的各背景图片；

触摸显示设备11，具体用于在第一处理设备12的控制下，显示所述各 背景图片，接收并向第一处理设备12发送所述第一触控指令；

第一处理设备12，还用于若接收到的触控指令为第一触控指令，则控制 触摸显示设备11显示预设的第二操作界面；

触摸显示设备11，还用于在第一处理设备12的控制下，显示所述第二 操作界面；

触摸显示设备11，具体用于接收并向第一处理设备12发送所述用户根 据所述第二操作界面输入的所述第二触控指令。

具体的，触摸显示设备11显示预设的第一操作界面，用户根据该第一操 作界面输入第三触控指令，触摸显示设备11接收并向第一处理设备12发送 该第三触控指令；第一处理设备12根据所述第三触控指令，控制触摸显示设 备11显示预存在本地的各背景图片；触摸显示设备11在第一处理设备12的 控制下显示所述各背景图片；用户根据显示的各背景图片输入用于指示其选 择的背景图片的第一触控指令；触摸显示设备11接收并向第一处理设备12 发送该第一触控指令；第一处理设备12根据所述第一触控指令，将所述用户 选择的背景图片作为待组合图片发送给第二处理设备13，并控制触摸显示设 备11显示预设的第二操作界面；触摸显示设备11在第一处理设备12的控制 下显示所述第二操作界面；用户根据该第二操作界面输入用于指示第二处理 设备13控制采集设备14采集当前识别模块16上的识别标识的第二触控指 令，触摸显示设备11接收并通过第一处理设备12向第二处理设备13发送所 述第二触控指令；第二处理设备13根据所述第二触控指令，控制采集设备 14采集当前识别模块上的识别标识；采集设备14在所述第二处理设备的控 制下采集当前识别模块上的识别标识，并将采集的识别标识发送给第二处理 设备13；第二处理设备13根据采集的所述识别标识和预存的各识别标识对 应的三维模型，将采集的所述识别标识对应的三维模型确定为待组合模型， 并对所述待组合图片和所述待组合模型进行增强现实处理，获得并控制显示 设备15显示处理结果。

本实施例提供的基于增强现实的造园交互系统，通过触摸显示设备显示 相应的操作界面，接收用户输入的触控指令，并进行相关处理的技术方案， 方便可靠地对设计出的园林进行预先观测，并且提高观测操作的直观性。

在实际应用中，在园林设计观测中，不同的建筑风格的建筑可能与其所 在的环境背景存在匹配对应的关系，例如，欧美风格的建筑可以与欧美风格 的背景存在对应关系，而与阿拉伯风格的背景是不匹配对应的，因此，为了 避免在观测中出现因误操作导致的模型与背景不匹配的情况，本发明实施例 三提供又一种基于增强现实的造园交互系统，根据上述任一实施例所述的造 园交互系统，第二处理设备13，还用于根据预存的各背景图片对应的识别标 识，检测采集的所述识别标识与所述待组合背景是否对应，每个背景图片对 应至少一个识别标识；

第二处理设备13，具体用于若采集的所述识别标识与所述待组合背景对 应，则根据所述各识别标识对应的三维模型，将所述当前识别标识对应的三 维模型确定为待组合模型。

为了更加直观的理解本实施例的技术方案，现通过以下举例进行说明， 例如，假设基于实施例二所述的造园交互系统，在本实施例中，用户根据触 摸显示设备11显示的第一操作界面，通过触摸显示设备11输入并向第一处 理设备12发送第三触控指令；第一处理设备12根据该第三触控指令，控制 触摸显示设备11显示预存在本地的各背景图片；用户根据触摸显示设备11 显示的各背景图片输入并通过触摸显示设备11向第一处理设备12发送用于 指示其选择的背景图片的第一触控指令；第一处理设备12根据该第一触控指 令，将所述用户选择的背景图片作为待组合图片发送给第二处理设备13，并 控制触摸显示设备11显示预设的第二操作界面；用户根据触摸显示设备11 显示的第二操作界面，输入用于指示第二处理设备13控制采集设备14采集 当前识别模块16上的识别标识的第二触控指令；触摸显示设备11接收并通 过第一处理设备12向第二处理设备13发送所述第二触控指令；第二处理设 备13根据所述第二触控指令，控制采集设备14采集当前识别模块上的识别 标识；采集设备14在所述第二处理设备的控制下采集当前识别模块上的识别 标识，并将采集的识别标识发送给第二处理设备13；第二处理设备13根据 预存的各背景图片对应的识别标识，检测采集的识别标识与所述待组合背景 是否对应，如果对应，则根据各识别标识对应的三维模型，将采集的所述识 别标识对应的三维模型确定为待组合模型，并对所述待组合图片和所述待组 合模型进行增强现实处理，从而获得并控制显示设备15显示处理结果。

本实施例提供的基于增强现实的造园交互系统，在根据采集的识别标识 确定其对应的三维模型为待组合模型前，先检测采集的识别标识与当前已确 定的待组合背景是否对应匹配的技术方案，避免在观测中出现因误操作导致 的模型与背景不匹配的情况进一步提高观测的可靠性。

图2为本发明实施例四提供的一种基于增强现实的造园交互系统的结构 示意图，根据上述任一实施例所述的造园交互系统，触摸显示设备11具体可 以包括显示装置111和围绕所述显示装置的红外触摸边框112；显示装置111 和红外触摸边框112均与第一处理设备12连接。

进一步的，为了防止用户因无法区分触摸区域和显示区域导致的误操作， 红外触摸边框112所在的平面可以平行于且高于显示装置111所在的平面。

具体的，在上述任一实施例中，为了实现设备之间掉线后自动重连的功 能，第一处理设备12，还可以用于实时检测自身与第二处理设备13之间的 连接状态，若检测到当前未连接，则建立与第二处理设备13的连接；第二处 理设备13，还用于实时检测自身与第一处理设备12之间的连接状态，若检 测到当前未连接，则建立与第一处理设备12的连接。

进一步的，在上述实施方式中，当发生网络故障导致设备之间确实无法 进行连接时，则第二处理设备13，还可以用于若检测到当前无法建立与第一 处理设备12的连接，则控制显示设备15显示预设的初始模型，所述初始模 型为所述各识别标识对应的三维模型中的任一模型；显示设备15，还用于在 第二处理设备13的控制下显示所述初始模型。

图3为本发明实施例五提供的一种基于增强现实的造园交互系统的结构 示意图，根据上述任一实施例所述的造园交互系统，采集设备14具体可以包 括摄像头141和采集卡142；采集卡142分别与摄像头141和第二处理设备 13连接。

在实际应用中，摄像头141可以设置在显示设备15的上方，例如距离3 米的位置，其具体型号可以根据观测需求确定，同时，需要考虑显示设备15 的画面两幅与摄像头141采集的光线问题。

需要说明的是，实施例四和实施例五的技术方案可以分别实现也可以结 合实现，例如，在具体的实施方式中，采集设备14包括摄像头141和采集卡 142，且触摸显示设备11包括显示装置111和红外触摸边框112，图2和图3 只是给出一种具体的实施方式，其并未对其它的实施方式进行限制。

具体的，在上述任一实施例中，为了实现设备之间掉线后自动重连的功 能，第一处理设备12，还可以用于实时检测自身与第二处理设备13之间的 连接状态，若检测到当前未连接，则建立与第二处理设备13的连接；第二处 理设备13，还用于实时检测自身与第一处理设备12之间的连接状态，若检 测到当前未连接，则建立与第一处理设备12的连接。

进一步的，在上述实施方式中，当发生网络故障导致设备之间确实无法 进行连接时，则第二处理设备13，还可以用于若检测到当前无法建立与第一 处理设备12的连接，则控制显示设备15显示预设的初始模型，所述初始模 型为所述各识别标识对应的三维模型中的任一模型；显示设备15，还用于在 第二处理设备13的控制下显示所述初始模型。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各实施例的全部或部分步骤可 以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取 存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各实施例的步骤；而前述的存 储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。